[Team PPL 칼럼 49호] 양적관계 시간, 어떻게 줄일까?
안녕하세요! PPL 화학팀입니다.
화학 칼럼을 처음 남기게 되었는데 많은 화학1 선택자 분들께서 어려워하고 계실 양적관계에 대해 팁을 드리려고 합니다.
30분이라는 시간은 모든 문제를 완벽히 풀어내기에는 짧은 시간이라고 생각합니다. 양적관계 킬러문제에서 많은 수험생 분들이 난항을 겪고 계실 것으로 생각하며, 답지를 봐도 이해하는 것이 쉽지는 않습니다. 킬러문제들을 극복하기 위해서는 제가 사용하는 방법은 가정, 소거입니다. 아래 문제를 보고 설명해드리도록 하겠습니다.
<2022년 6월 모의고사 화학1 20번>
밀도는 질량을 부피로 나눈 것이고, 양적관계에서 어떤 물질을 추가해주지 않는 이상 반응 전후의 질량은 동일합니다. 따라서 밀도를 주었다는 것은 부피를 줄어든 셈입니다.
반응 전 | 반응 후 | ||||
전체 기체의 질량(g) | 전체 기체의 부피(L) | A의 질량 (상댓값) | 전체 기체의 부피(상댓값) | 전체 기체의 부피(L) | |
Ⅰ | 3w | 7V | 1 | 5 | 5V |
Ⅱ | 5w | 11V | 5 | 9 | 9V |
다음과 같이 해석할 수 있고 표에서 준 값인 전체 기체의 부피와 제가 빨간 글씨로 적어놓은 값이 동일하므로 아보가드로 법칙에 의해 반응 후 [전체 기체의 부피(상댓값) : 5]를 V를 소거한 후, 5mol이라고 가정하겠습니다. 양적 관계를 배울 때 가장 많이 본 단위는 mol일 것입니다. 그래서 우리에게 익숙한 값으로 가정을 하였습니다. 위 내용을 적용하여 표를 다시 그려보면 다음과 같습니다.
반응 전 | 반응 후 | |||
전체 기체의 질량(g) | 전체 기체의 몰 수(mol) | A의 질량 (상댓값) | 전체 기체의 몰 수(mol) | |
Ⅰ | 3w | 7 | 1 | 5 |
Ⅱ | 5w | 11 | 5 | 9 |
실험Ⅰ,Ⅱ에서 반응 전, 후의 전체 몰 수가 동일하게 2몰씩 감소하였고 실험Ⅰ,Ⅱ의 질량, 몰 수 차이가 각각 2w, 4mol이므로 A 2w(g)은 4몰. 반응 후 A의 질량이 Ⅰ:Ⅱ=1:5이고 Ⅱ에서 남아있는 A의 몰 수는 (Ⅰ+4)mol입니다.
Ⅰ: (Ⅰ+4) = 1:5이므로 Ⅰ에서 A는 1mol 남은 것이고 생성된 C의 몰 수는 4mol이며 사용한 B의 몰 수는 2mol입니다. 반응 전 전체 몰 수가 7mol이었기 때문에 실험Ⅰ에서 반응 전 A의 몰 수는 5mol입니다. A는 처음에 2.5w(g)만큼 있었으며 2w(g)을 사용해 0.5w(g)이 남았음을 알 수 있습니다.
단위(mol) | A | B | C |
반응 전 | 5 | 2 | |
반응 중 | 4 | 2 | 4 |
반응 후 | 1 | 4 |
실험 Ⅰ를 위와 같이 정리할 수 있으며 따라서 계수 a는 2임을 알 수 있습니다.
여기서 양적관계 문제를 풀면서 가장 중요한 식 중 하나인 [반응질량비 = 계수비 * 분자량비]를 사용하면 다음과 같습니다.
A | B | C | |
반응질량비 | 4 | 1 | 5 |
계수비 | 2 | 1 | 2 |
분자량비 | 2 | 1 | 2.5 |
문제에서 요구하는 것은 이고, 정확한 값이 아닌 비율만 알면 되므로 임을 알 수 있고 따라서 답은 입니다. 이 문제를 풀 때 미지수가 아닌 관계를 나타내주는 문자 , 그리고 문제를 풀면서 생겼던 문자 V를 소거하였으며, 전체 기체의 부피(상댓값)을 그냥 몰 수라고 가정하고 풀면 수험생분들이 아는 조금 더 쉬운 형태의 식으로 바뀌게 됩니다. 양적관계 문제들을 풀면서 보이는 필요없는 문자들을 소거를 해주고, 미지수를 건들지 않는 선에서 상댓값들을 가정하면서 푸는 연습을 하시면 양적관계 문제에서 시간을 줄이는 데에 큰 도움이 되실 것이라고 생각합니다.
칼럼 제작 |Team PPL 화학팀
제작 일자 |2022.08.01
Team PPL Insatagram |@ppl_premium
*문의 : 오르비 혹은 인스타그램 DM
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부피가 d1,d2로 따로 주어졌는데 그냥 같다고 가정할 수 있는 이유는 뭔가요?
작성자님의 댓글을 두 가지 방향으로 해석할 수 있습니다.
1. d1, d2는 처음에 부피로 바꿀 때는 반응 전후의 부피가 각각 7:5, 11:9를 뜻하나 문제에서 준 반응 후 전체 부피(상댓값)과 값이 같아 그 값 그대로 mol수로 가정했기 때문에 d1, d2는 처음 부피비를 표현해주기 위한 상수1,2라고 해석할 수 있습니다.
2. 문제를 풀다보면 실험I,II 모두 생성물의 몰 수가 같아 실험 I,II의 차이가 한계반응물이 아닌 A를 더 넣었냐 안 넣었냐의 차이라서 같은 값으로 볼 수 있습니다.
만족하실만한 답변되었으면 좋겠습니다! 칼럼 읽어주셔서 감사드립니다!