구독상품안내
과학영재학교와 과학고 입시에서 창의적 문제해결력 검사의 비중이 커지고 문제 유형 또한 바뀌고 있다. 출제가능성이 높은 예상문제를 풀어봄으로써 실전감각을 길러두자.
과학
1. 다음 글은 우리나라 전통 음료인 식혜를 만드는 과정이다. 물음에 답하라.
A. 식혜를 만드는 중요한 재료는 밥과 엿기름이다.
B. 식혜를 만드는 과정은 다음과 같다.
ⓐ 식혜의 주재료인 밥을 준비한다.
ⓑ 엿기름가루를 물에 넣고 푼다.
ⓒ 밥이 들어 있는 그릇에 적당한 양의 엿기름 물을 넣고 30~40℃로 약 4시간 동안 둔다.
ⓓ 밥알이 삭아서 위로 떠오르면 ( )을 거쳐 식혜를 완성한다.
C. 엿기름 만드는 방법은 다음과 같다.
ⓐ 겉보리(껍질을 벗기지 않은 보리)의 싹을 틔운다.
ⓑ 뿌리와 싹이 적당한 크기로 자란 뒤에 말려서 빻으면 엿기름가루가 된다.
1) 단 맛이 없는 밥이 단 맛이 있는 식혜로 변했다. 밥과 식혜의 주성분을 각각 확인하는 실험 방법과 예상되는 결과를 설명하라.
2) 엿기름 속에는 밥을 식혜로 변화시키는 어떤 물질이 들어 있다. 엿기름 속에 들어 있는 물질의 이름을 쓰고 식혜가 만들어지는 과정에서 이 물질의 역할을 설명하라.
3) 식혜를 완성하기 위해 ⓓ에서 해야 하는 과정을 설명하고 그 이유를 설명하라.
예시답안
1) 밥과 식혜의 주성분을 검출하는 실험 방법은 다음과 같다. ① 밥의 주성분은 요오드반응을 통해 확인한다. 시료에 요오드-요오드화칼륨 용액을 넣으면 양성 반응이 나타나므로 밥의 주성분은 녹말이다. ② 식혜의 주성분은 베네딕트 반응을 통해 확인한다. 시료에 베네딕트용액을 넣고 가열하면 양성반응이 나타나므로 식혜의 주성분은 당(엿당)이다.
2) 엿기름 속에 들어 있는 물질은 아밀라아제이며 녹말을 엿당으로 분해하는 역할을 한다.
3) 높은 온도에서 끓이는 과정을 거쳐야 한다. 식혜를 끓이는 이유는 엿기름 속에 들어 있는 효소인 아밀라아제의 성분이 단백질이므로 열을 가해 기능을 파괴하기 위함이다. 이 과정을 거치면 밥알이 아밀라아제에 의해 계속 분해되는 현상을 방지할 수 있다.
2. 백색광을 프리즘에 통과시키면 여러 파장의 빛으로 나뉜다. 빛의 파장에 따라 광합성이 일어나는 정도가 어떻게 다른지 알아보기 위해 다음과 같은 실험을 계획했다.
● [실험 1] 파장별로 나눠진 빛을 식물에 비추면서 파장에 따른 광합성 반응 정도를 조사한 결과는 <그림 1>과 같다.
● [실험 2] <그림 2>의 구간 (가)는 660nm와 710nm 파장의 빛을 각각 식물에 비춘 경우이고 구간 (나)는 두 파장의 빛을 함께 비춘 경우에 광합성이 일어난 속도를 조사한 결과다.
1) 크기가 거의 같은 동종의 식물 두 개체를 준비해 한 식물에는 백색광선을 붉은색 셀로판지에 통과시켜 비췄고, 또 다른 식물에는 백색광선을 녹색 셀로판지에 통과시켜 비췄다.
① 두 조건 중 어느 경우에 광합성이 더 활발하게 일어나는가?
② 광합성이 더 활발하게 일어난다고 판단한 이유를 설명하라.
2) <그림 2>에서 구간 (나)의 결과를 해석하라.
3) <그림 2>에서 구간 (나)의 결과가 나타난 이유를 추정하라.
예시답안
1) ① 붉은색 셀로판지를 통과시켜 비춘 경우에 광합성이 더 활발하게 일어난다.
2) ② 붉은색 파장(650~700nm)의 빛이 붉은색 셀로판지를 통과하는데 이 파장의 빛이 광합성에 효과적이기 때문이다.
2) 660nm의 빛과 710nm의 빛을 각각 비췄을 때의 광합성속도를 합한 경우보다 두 파장의 빛을 함께 비췄을 때의 광합성속도가 더 빠르다.
3) 엽록체에는 두 파장의 빛을 이용하는 체계(광계, 구조 등)가 있다. 두 체계가 함께 작동할 때 광합성이 효과적으로 일어난다고 추정된다.
3. 북반구에서 본 어느 날 달의 모습이다. 물음에 답하라.
1) 달이 떠오르는 시각과 하늘의 방향, 볼 수 있는 시간을 써라. (춘·추분 때 일몰, 일출시간 기준으로 작성한다.)
2) 보름달에 나타나는 무늬를 북반구에서 바라본 모습이다. 숫자는 달의 지형 가운데 바다를 나타내며 여러 이름으로 불린다. ①은 풍요의 바다 ②는 감로주의 바다 ③은 위난의 바다 ④는 고요의 바다 ⑤는 맑음의 바다 ⑥은 비의 바다 ⑦은 폭풍우의 바다 ⑧은 구름의 바다 ⑨는 습기의 바다다. 물음에 답하라.
① 남반구에서 달의 무늬가 어떻게 보이는지 원에 그려라.
② 남반구에서 보름달이 뜨고 지는 시각을 쓰고 보름달의 일주운동 경로를 지평선에 그려라.(지평선에 방위도 표시한다.)
예시답안
1) 달은 초저녁(18시)에 동쪽하늘에서 떠오른다. 초저녁부터 새벽까지 볼 수 있으므로 약 12시간 동안 관측된다. 보름달은 태양의 정반대쪽에 있으므로 여러 모양의 달 중 가장 오랫동안 관측할 수 있는 달이다.
2) ① 달을 보는 관측자의 위치가 정반대이므로 달의 무늬가 상하좌우 모두 바뀌어 보인다. 달을 보려면 북반구에서는 남쪽 하늘을, 남반구에서는 북쪽 하늘을 봐야 하므로 같은 달의 모양이나 달 표면의 무늬가 다르게 보인다.
② 남반구에서는 달이 동쪽에서 떠서 북쪽 하늘을 거쳐 서쪽으로 진다. 그러므로 달을 보려면 북쪽 하늘을 봐야 하는데 이때 오른쪽이 동쪽, 왼쪽이 서쪽이다. 보름달은 저녁(18시)에 떠서 새벽(06시)에 진다.
4. 다음 그림은 저항 값이 1Ω, 3Ω, 6Ω인 저항과 기전력이 2V, 4V인 전지, 스위치로 구성된 회로를 나타낸 것이다. 물음에 답하라.
1) 스위치를 열었을 때 점 a에 흐르는 전류의 세기를 구하라.
2) 스위치를 닫았을 때 점 d에 흐르는 전류의 세기를 구하라.
3) 스위치를 닫기 전과 닫은 후에 점 b와 점 c 사이의 전위차를 각각 구하라.
예시답안
1) 4V 전지의 (-)극을 전위의 기준점 즉 전위가 0V인 점으로 생각해보자. 점 a와 점 b는 전위가 +4V이고(∵4V 전지), 점 c는 전위가 +6V가 된다(∵2V 전지). 1Ω 저항에 걸린 전위차는 2V, 3Ω 저항에 걸린 전위차는 6V이므로 옴의 법칙에 따라 1Ω저항에 흐르는 전류는 아래쪽으로 2A, 3Ω 저항에 흐르는 전류는 왼쪽으로 2A다. 전하량 보존 법칙에 의해 두 전류는 회로 아래 부분 교점에서 만나 점 a를 흐른다. 따라서 점 a에 흐르는 전류는 4A다.
2) 스위치를 포함한 도선의 전위를 0V라 하면 4V 전지에 의해 점 a와 점 b의 전위는 +4V, 2V 전지에 의해 점 c와 점 d의 전위는 +6V다. 각 저항에 걸린 전위차(전압)는 6Ω에 6V, 3Ω에 6V, 1Ω에 2V이며, 옴의 법칙에 의해 6Ω저항의 왼쪽으로 1A, 3Ω저항의 왼쪽으로 2A, 1Ω저항의 아래쪽으로 2A의 전류가 흐른다. 점 d에 흐르는 전류는 6Ω저항에 흐르는 전류의 세기와 같으므로 1A다.
3) 점 b와 점 c의 전위는 스위치의 연결 여부와 무관하게 2V 전지에 의해 결정된다. 즉 점 c의 전위는 점 b의 전위에 비해 2V만큼 높아 전위차가 2V 발생한다. 따라서 점 b와 점 c 사이의 전위차는 닫기 전과 닫은 후 모두 2V다.
5. 다음 표는 물 100g에 대한 여러 가지 고체 물질의 용해도다.
1) 일정량의 물에 녹일 때 용액의 온도가 가장 높아지는 물질은 어느 것인가?
2) 80℃에서 설탕을 물에 녹여 포화용액을 만들었다. 이 수용액 100g을 취해 20℃로 냉각시킬 때 몇 g의 설탕이 석출될까?
3) 40℃에서 20%의 질산칼륨 수용액 100g에는 질산칼륨 몇 g을 더 녹일 수 있는가?
4) 일정량의 물에 CO2(기체)와 KCl(고체)를 각각 녹일 때 용해되는 양은 압력과 온도 조건에 따라 어떻게 달라질까? 표에 증가, 감소, 불변의 용어를 써서 답하라.
예시답안
1) 질산칼륨, 붕산, 설탕, 소금은 온도가 증가할수록 용해도가 증가하지만 수산화칼슘은 온도가 증가할수록 용해도가 감소한다. 수산화칼슘의 용해가 발열반응이기 때문이다.
2) 80℃에서 설탕의 용해도가 362이므로 용액의 양은 462g이다. 20℃에서 설탕의 용해도가 204이므로 용액의 양은 304g이다. 80℃에서 설탕 포화용액 462g을 20℃로 냉각시키면 362g-204g=158g의 설탕이 석출되므로 462:158=100:x를 만족한다. 따라서 설탕이 34.2g 석출된다.
3) 20% 질산칼륨 수용액 100g에는 물 80g과 질산칼륨 20g이 있다. 40℃에서 물 80g에 녹는 질산칼륨의 양은 100:63.6=80:x, x=50.9g이다. 그러므로 더 녹을 수 있는 양은 50.9g-20g이므로 30.9g이다.
4) ① 증가 ② 감소 ③ 불변 ④ 증가
고체 물질이 용해될 때 열을 흡수하는 물질은 외부에서 열을 가하면 용해하면서 열을 소모하므로 열평형이 이뤄진다. 반면 용해 시 열을 방출하는 물질이 계속 용해되기 위해서는 온도가 낮아져야 하는데 온도를 높이면 열평형이 깨져 용해도가 감소한다. 온도가 높아질수록 용해도가 감소하는 물질은 용해 시 온도가 높아지는 물질이다. 이런 물질에는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 있다.
6. 어떤 기체 ⓐ가 분해돼 원자 2개로 된 기체 분자 ⓑ와 ⓒ가 만들어질 때 부피 관계다.
1) 일정한 온도와 압력에서 기체 ⓑ 분자 3×1023개가 차지하는 부피와 같은 부피의 기체 ⓐ속에 포함된 원자의 수는 몇 개인가?
2) 기체 ⓑ가 질소이고 기체 ⓒ는 수소일 때 기체 ⓐ를 나타내는 분자식을 써라.
3) ⓑ와 ⓒ가 반응해 ⓐ가 생성되는 반응에서 기체 ⓑ 300mL와 기체 ⓒ 120mL를 혼합해 완전히 반응시켰을 때 용기 속에 들어 있는 혼합기체의 양은 몇 mL인가?
4) 기체 ⓒ 분자 1개의 실제 질량은 몇 g인가? (단 아보가드로수는 6×1023으로 한다.)
예시답안
1) 아보가드로법칙에 의해 기체 ⓑ와 같은 부피의 기체 ⓐ 속에는 같은 수의 분자 3×1023개가 존재한다. 기체 ⓐ는 2분자이고 1개의 분자는 4개의 원자로 구성돼 있다. 그러므로 기체 ⓐ 속에 포함된 원자 수는 (3×1023)×4=1.2×1024개다.
아보가드로법칙은 온도와 압력이 일정할 때 기체 종류와 관계없이 같은 부피 속에는 같은 수의 분자가 존재한다. 실제로 0℃, 1기압, 22.4L 속에는 6.02×1023개의 분자가 들어 있다.
2) 2ⓐ → N2 + 3H2이므로 ⓐ는 NH3다.
3) ⓑ와 ⓒ가 반응해 ⓐ를 생성하는 반응의 반응식과 반응 전 부피, 반응에서 없어진 반응물의 부피, 생성된 A의 부피, 반응 후 남은 기체의 부피는 다음과 같다.
그러므로 반응 후 남는 기체의 총 부피는 260+80=340mL다.
4) 수소 기체(H2) 2g 속에는 수소 분자 6×1023개가 있다. 2g:6×1023=x:1이므로 x=3.3×10-24g이다. 따라서 수소 분자 1개의 질량은 3.3 ×10-24g이다.
과학
1. 다음 글은 우리나라 전통 음료인 식혜를 만드는 과정이다. 물음에 답하라.
A. 식혜를 만드는 중요한 재료는 밥과 엿기름이다.
B. 식혜를 만드는 과정은 다음과 같다.
ⓐ 식혜의 주재료인 밥을 준비한다.
ⓑ 엿기름가루를 물에 넣고 푼다.
ⓒ 밥이 들어 있는 그릇에 적당한 양의 엿기름 물을 넣고 30~40℃로 약 4시간 동안 둔다.
ⓓ 밥알이 삭아서 위로 떠오르면 ( )을 거쳐 식혜를 완성한다.
C. 엿기름 만드는 방법은 다음과 같다.
ⓐ 겉보리(껍질을 벗기지 않은 보리)의 싹을 틔운다.
ⓑ 뿌리와 싹이 적당한 크기로 자란 뒤에 말려서 빻으면 엿기름가루가 된다.
1) 단 맛이 없는 밥이 단 맛이 있는 식혜로 변했다. 밥과 식혜의 주성분을 각각 확인하는 실험 방법과 예상되는 결과를 설명하라.
2) 엿기름 속에는 밥을 식혜로 변화시키는 어떤 물질이 들어 있다. 엿기름 속에 들어 있는 물질의 이름을 쓰고 식혜가 만들어지는 과정에서 이 물질의 역할을 설명하라.
3) 식혜를 완성하기 위해 ⓓ에서 해야 하는 과정을 설명하고 그 이유를 설명하라.
예시답안
1) 밥과 식혜의 주성분을 검출하는 실험 방법은 다음과 같다. ① 밥의 주성분은 요오드반응을 통해 확인한다. 시료에 요오드-요오드화칼륨 용액을 넣으면 양성 반응이 나타나므로 밥의 주성분은 녹말이다. ② 식혜의 주성분은 베네딕트 반응을 통해 확인한다. 시료에 베네딕트용액을 넣고 가열하면 양성반응이 나타나므로 식혜의 주성분은 당(엿당)이다.
2) 엿기름 속에 들어 있는 물질은 아밀라아제이며 녹말을 엿당으로 분해하는 역할을 한다.
3) 높은 온도에서 끓이는 과정을 거쳐야 한다. 식혜를 끓이는 이유는 엿기름 속에 들어 있는 효소인 아밀라아제의 성분이 단백질이므로 열을 가해 기능을 파괴하기 위함이다. 이 과정을 거치면 밥알이 아밀라아제에 의해 계속 분해되는 현상을 방지할 수 있다.
2. 백색광을 프리즘에 통과시키면 여러 파장의 빛으로 나뉜다. 빛의 파장에 따라 광합성이 일어나는 정도가 어떻게 다른지 알아보기 위해 다음과 같은 실험을 계획했다.
● [실험 1] 파장별로 나눠진 빛을 식물에 비추면서 파장에 따른 광합성 반응 정도를 조사한 결과는 <그림 1>과 같다.
● [실험 2] <그림 2>의 구간 (가)는 660nm와 710nm 파장의 빛을 각각 식물에 비춘 경우이고 구간 (나)는 두 파장의 빛을 함께 비춘 경우에 광합성이 일어난 속도를 조사한 결과다.
1) 크기가 거의 같은 동종의 식물 두 개체를 준비해 한 식물에는 백색광선을 붉은색 셀로판지에 통과시켜 비췄고, 또 다른 식물에는 백색광선을 녹색 셀로판지에 통과시켜 비췄다.
① 두 조건 중 어느 경우에 광합성이 더 활발하게 일어나는가?
② 광합성이 더 활발하게 일어난다고 판단한 이유를 설명하라.
2) <그림 2>에서 구간 (나)의 결과를 해석하라.
3) <그림 2>에서 구간 (나)의 결과가 나타난 이유를 추정하라.
예시답안
1) ① 붉은색 셀로판지를 통과시켜 비춘 경우에 광합성이 더 활발하게 일어난다.
2) ② 붉은색 파장(650~700nm)의 빛이 붉은색 셀로판지를 통과하는데 이 파장의 빛이 광합성에 효과적이기 때문이다.
2) 660nm의 빛과 710nm의 빛을 각각 비췄을 때의 광합성속도를 합한 경우보다 두 파장의 빛을 함께 비췄을 때의 광합성속도가 더 빠르다.
3) 엽록체에는 두 파장의 빛을 이용하는 체계(광계, 구조 등)가 있다. 두 체계가 함께 작동할 때 광합성이 효과적으로 일어난다고 추정된다.
3. 북반구에서 본 어느 날 달의 모습이다. 물음에 답하라.
1) 달이 떠오르는 시각과 하늘의 방향, 볼 수 있는 시간을 써라. (춘·추분 때 일몰, 일출시간 기준으로 작성한다.)2) 보름달에 나타나는 무늬를 북반구에서 바라본 모습이다. 숫자는 달의 지형 가운데 바다를 나타내며 여러 이름으로 불린다. ①은 풍요의 바다 ②는 감로주의 바다 ③은 위난의 바다 ④는 고요의 바다 ⑤는 맑음의 바다 ⑥은 비의 바다 ⑦은 폭풍우의 바다 ⑧은 구름의 바다 ⑨는 습기의 바다다. 물음에 답하라.
① 남반구에서 달의 무늬가 어떻게 보이는지 원에 그려라.② 남반구에서 보름달이 뜨고 지는 시각을 쓰고 보름달의 일주운동 경로를 지평선에 그려라.(지평선에 방위도 표시한다.)
예시답안
1) 달은 초저녁(18시)에 동쪽하늘에서 떠오른다. 초저녁부터 새벽까지 볼 수 있으므로 약 12시간 동안 관측된다. 보름달은 태양의 정반대쪽에 있으므로 여러 모양의 달 중 가장 오랫동안 관측할 수 있는 달이다.
2) ① 달을 보는 관측자의 위치가 정반대이므로 달의 무늬가 상하좌우 모두 바뀌어 보인다. 달을 보려면 북반구에서는 남쪽 하늘을, 남반구에서는 북쪽 하늘을 봐야 하므로 같은 달의 모양이나 달 표면의 무늬가 다르게 보인다. ② 남반구에서는 달이 동쪽에서 떠서 북쪽 하늘을 거쳐 서쪽으로 진다. 그러므로 달을 보려면 북쪽 하늘을 봐야 하는데 이때 오른쪽이 동쪽, 왼쪽이 서쪽이다. 보름달은 저녁(18시)에 떠서 새벽(06시)에 진다.
4. 다음 그림은 저항 값이 1Ω, 3Ω, 6Ω인 저항과 기전력이 2V, 4V인 전지, 스위치로 구성된 회로를 나타낸 것이다. 물음에 답하라.1) 스위치를 열었을 때 점 a에 흐르는 전류의 세기를 구하라.
2) 스위치를 닫았을 때 점 d에 흐르는 전류의 세기를 구하라.
3) 스위치를 닫기 전과 닫은 후에 점 b와 점 c 사이의 전위차를 각각 구하라.
예시답안
1) 4V 전지의 (-)극을 전위의 기준점 즉 전위가 0V인 점으로 생각해보자. 점 a와 점 b는 전위가 +4V이고(∵4V 전지), 점 c는 전위가 +6V가 된다(∵2V 전지). 1Ω 저항에 걸린 전위차는 2V, 3Ω 저항에 걸린 전위차는 6V이므로 옴의 법칙에 따라 1Ω저항에 흐르는 전류는 아래쪽으로 2A, 3Ω 저항에 흐르는 전류는 왼쪽으로 2A다. 전하량 보존 법칙에 의해 두 전류는 회로 아래 부분 교점에서 만나 점 a를 흐른다. 따라서 점 a에 흐르는 전류는 4A다. 2) 스위치를 포함한 도선의 전위를 0V라 하면 4V 전지에 의해 점 a와 점 b의 전위는 +4V, 2V 전지에 의해 점 c와 점 d의 전위는 +6V다. 각 저항에 걸린 전위차(전압)는 6Ω에 6V, 3Ω에 6V, 1Ω에 2V이며, 옴의 법칙에 의해 6Ω저항의 왼쪽으로 1A, 3Ω저항의 왼쪽으로 2A, 1Ω저항의 아래쪽으로 2A의 전류가 흐른다. 점 d에 흐르는 전류는 6Ω저항에 흐르는 전류의 세기와 같으므로 1A다.
3) 점 b와 점 c의 전위는 스위치의 연결 여부와 무관하게 2V 전지에 의해 결정된다. 즉 점 c의 전위는 점 b의 전위에 비해 2V만큼 높아 전위차가 2V 발생한다. 따라서 점 b와 점 c 사이의 전위차는 닫기 전과 닫은 후 모두 2V다.
5. 다음 표는 물 100g에 대한 여러 가지 고체 물질의 용해도다.
1) 일정량의 물에 녹일 때 용액의 온도가 가장 높아지는 물질은 어느 것인가?
2) 80℃에서 설탕을 물에 녹여 포화용액을 만들었다. 이 수용액 100g을 취해 20℃로 냉각시킬 때 몇 g의 설탕이 석출될까?
3) 40℃에서 20%의 질산칼륨 수용액 100g에는 질산칼륨 몇 g을 더 녹일 수 있는가?
4) 일정량의 물에 CO2(기체)와 KCl(고체)를 각각 녹일 때 용해되는 양은 압력과 온도 조건에 따라 어떻게 달라질까? 표에 증가, 감소, 불변의 용어를 써서 답하라.
예시답안
1) 질산칼륨, 붕산, 설탕, 소금은 온도가 증가할수록 용해도가 증가하지만 수산화칼슘은 온도가 증가할수록 용해도가 감소한다. 수산화칼슘의 용해가 발열반응이기 때문이다.
2) 80℃에서 설탕의 용해도가 362이므로 용액의 양은 462g이다. 20℃에서 설탕의 용해도가 204이므로 용액의 양은 304g이다. 80℃에서 설탕 포화용액 462g을 20℃로 냉각시키면 362g-204g=158g의 설탕이 석출되므로 462:158=100:x를 만족한다. 따라서 설탕이 34.2g 석출된다.
3) 20% 질산칼륨 수용액 100g에는 물 80g과 질산칼륨 20g이 있다. 40℃에서 물 80g에 녹는 질산칼륨의 양은 100:63.6=80:x, x=50.9g이다. 그러므로 더 녹을 수 있는 양은 50.9g-20g이므로 30.9g이다.
4) ① 증가 ② 감소 ③ 불변 ④ 증가
고체 물질이 용해될 때 열을 흡수하는 물질은 외부에서 열을 가하면 용해하면서 열을 소모하므로 열평형이 이뤄진다. 반면 용해 시 열을 방출하는 물질이 계속 용해되기 위해서는 온도가 낮아져야 하는데 온도를 높이면 열평형이 깨져 용해도가 감소한다. 온도가 높아질수록 용해도가 감소하는 물질은 용해 시 온도가 높아지는 물질이다. 이런 물질에는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 있다.
6. 어떤 기체 ⓐ가 분해돼 원자 2개로 된 기체 분자 ⓑ와 ⓒ가 만들어질 때 부피 관계다.
1) 일정한 온도와 압력에서 기체 ⓑ 분자 3×1023개가 차지하는 부피와 같은 부피의 기체 ⓐ속에 포함된 원자의 수는 몇 개인가?
2) 기체 ⓑ가 질소이고 기체 ⓒ는 수소일 때 기체 ⓐ를 나타내는 분자식을 써라.
3) ⓑ와 ⓒ가 반응해 ⓐ가 생성되는 반응에서 기체 ⓑ 300mL와 기체 ⓒ 120mL를 혼합해 완전히 반응시켰을 때 용기 속에 들어 있는 혼합기체의 양은 몇 mL인가?
4) 기체 ⓒ 분자 1개의 실제 질량은 몇 g인가? (단 아보가드로수는 6×1023으로 한다.)
예시답안
1) 아보가드로법칙에 의해 기체 ⓑ와 같은 부피의 기체 ⓐ 속에는 같은 수의 분자 3×1023개가 존재한다. 기체 ⓐ는 2분자이고 1개의 분자는 4개의 원자로 구성돼 있다. 그러므로 기체 ⓐ 속에 포함된 원자 수는 (3×1023)×4=1.2×1024개다.
아보가드로법칙은 온도와 압력이 일정할 때 기체 종류와 관계없이 같은 부피 속에는 같은 수의 분자가 존재한다. 실제로 0℃, 1기압, 22.4L 속에는 6.02×1023개의 분자가 들어 있다.
2) 2ⓐ → N2 + 3H2이므로 ⓐ는 NH3다.
3) ⓑ와 ⓒ가 반응해 ⓐ를 생성하는 반응의 반응식과 반응 전 부피, 반응에서 없어진 반응물의 부피, 생성된 A의 부피, 반응 후 남은 기체의 부피는 다음과 같다.
그러므로 반응 후 남는 기체의 총 부피는 260+80=340mL다.
4) 수소 기체(H2) 2g 속에는 수소 분자 6×1023개가 있다. 2g:6×1023=x:1이므로 x=3.3×10-24g이다. 따라서 수소 분자 1개의 질량은 3.3 ×10-24g이다.
