2018 학년도 1 학기화학 1 중간고사 (2018 년 4 월 19 일 ) (2) O 의평균원자량은얼마인가? 이름 : l 시험시간 : 3:00 PM - 5:00 PM l 휴대전화는끌것 l 지우개, 계산기는서로빌려줄수없음 l 답은반드시각문제에주어진네모또는밑줄안에적을것. 네모의크 기와답의길이는상관관계가없음 l 답의단위가주어졌을경우반드시단위에맞추어답을적을것 l 각문항에서빈공간이있는경우는풀이과정을적으라는의미임. 빈공 간의크기와풀이의길이는상관관계가없음. l 시험에필요한상수나데이터는별지에있음. l 문제수 : 15 l Page 수 : 5 ( 문제 4 + 자료 1 ) 1. 다음측정값은각각어떤물리량을측정한것인가? 또각측정값을 SI 기 본단위와지수표기법으로표시하시오.( 유효숫자주의 ) 측정값 물리량 지수표기법과 SI 기본단위로표현 25 J 에너지 2.5 x 10 kg m 2 /s 2 34 cm/s 평균원자량 : amu (3) 질량이서로다른 no는몇가지가있는가? 그중질량이두번째로작은것, 두번째로큰것의질량은얼마인가? 종류ml 가짓수두번째로작은질량두번째로큰질량 (4) no 중질량이 84 amu 인것의자연존재비는몇 % 인가? 34 Pa 83.6 Hz 25 N 285 g/l 2. (1) 다음금속아연에대한설명중물리적성질을있는대로모두고르시오. 1 아연은 420 C에서녹는다. 2 아연가루를묽은염산수용액에넣으면, 수소가발생하고아연은녹는다. 3 아연의경도는모스 (Mohs) 단위로 2.5이고, 밀도는 7.13 g/cm 3 이다. 4 높은온도에서산소와천천히반응하여산화아연 (no) 이된다. 자연존재비 : (%) 4. 아래화합물에대하여분자화합물인지이온결합화합물인지밝히고, 이름은화학식으로. 화학식은이름으로쓰시오. 분자화합물? 이름화학식이온결합화합물? (2) 위의네가지보기중화학적성질에대한것을있는대로모두골라, 해당하는번호의칸에균형잡힌화학반응식으로표현하시오. 번호균형잡힌화학반응식 1 수산화마그네슘 과염소산 NH 4Cl 2 Cr 2(CO 3) 3 3 4 3. 다음표는아연 (n) 과산소 (O) 의동위원소와자연존재비이다.( 단, 각동위 원소의원자질량은질량수와같다고가정한다.) 동위원소 자연존재비 (%) 동위원소 자연존재비 (%) 64 n 40 16 O 70 66 n 20 17 O 10 67 n 10 18 O 20 68 n 20 70 n 10 ( 참고 : 위표에서자연존재비는문제출제를위해실제값과다른값을가정 한것이다. 실제값은시험후조사하기바랍니다.) (1) 아래이온에대하여양성자의개수, 중성자의개수, 전자의개수를쓰시 오, 이온양성자의개수중성자의개수전자의개수 64 n 2+ 5. 마그네슘금속분말 (Mg(s)), 질산포타슘용액 (KNO 3(aq)), 질산은용액 (AgNO 3(aq)) 이있다. (1) 아래각화학종에있는원소의산화수는? 화학종 원소 산화수 Mg(s) Mg KNO 3(aq) K N O AgNO 3(aq) Ag (2) 질산포타슘용액과질산은용액중어느용액이마그네슘분말과반응할 수있는가? (3) 마그네슘금속분말 (Mg(s)) 을 (2) 의용액에넣을때일어나는반응의균 형맞춘알짜이온반응식을쓰시오. 16 O 2-
6. 암모니아 [NH 3(g)] 와산화구리 [CuO(s)] 는반응하여질소분자 [N 2(g)] 와수증기 [H 2O(g)] 그리고구리금속 [Cu(s)] 를발생시킨다.( 단, H의원자량 = 1.0 amu, N의원자량 = 14.0 amu, O의원자량 = 16.0 amu, Cu의원자량 = 63.5 amu) (1) 위에서설명한반응에대하여균형잡힌화학반응식을쓰시오. 8. 발작과조울증의치료에사용되는발프로산 (valproic acid) 은 C, H, O로구성된다. 시료 0.165 g을연소시키니 H 2O 0.166 g, CO 2 0.403 g 이발생하였다.( 단, H의원자량 = 1.0 amu, C의원자량 = 12.0 amu, O의원자량 = 16.0 amu) (1) H 2O에서 H의질량백분율, CO 2 에서 C의질량백분율은각각얼마인가? (2) 밀폐된용기에서 8.50 g 의 NH 3 와 47.7 g 의 CuO 를반응시켰다. 수득률 이 100% 라면, 몇 mol 의 N 2, Cu 가각각생성되는가? 또몇 g 의 H 2O 가 생성되는가? H 2O 에서 H CO 2 에서 C 질량백분률 % % (2) 발프로산의실험식은무엇인가? 물질 N 2 Cu H 2O 생성된양 mol mol g (3) (2) 의반응에서과잉시약과한계시약은각각어떤것인가? 과잉시약 한계시약 7. Diborane(B 2H 6) 은매우반응성이커서로켓의연료로사용하려고한적이있다. 열역학적 data들을사용하여 Diborane(B 2H 6(g)) 의표준생성엔탈피 ( H o for ) 를구하려고한다. (1) B는표준상태 (25 o C, 1atm) 에서고체 (B(s)) 로존재하고 H는표준상태에서기체 (H 2(g)) 로존재한다. B 2H 6(g) 의표준생성엔탈피라함은어떠한반응에대한엔탈피변화량인가? 발프로산의실험식 : (3) 발프로산의몰질량이 144 g/mol 이라면분자식은? (2) 다음의열역학적 data들을사용하여 Diborane(B 2H 6(g)) 의표준생성엔탈피 ( H o for ) 를구하시오. 1 2B(s) + 3/2 O 2(g) B 2O 3(s) H o = -1273 kj 2 B 2H 6(g) + 3O 2(g) B 2O 3(s) + 3H 2O(g) H o = -2035 kj 3 H 2(g) + 1/2 O 2(g) H 2O(l) H o = -286 kj 4 H 2O(l) H 2O(g) H o = 44 kj 발프로산의분자식 : 9. 한개의전자를가지고있는가상의일차원계가있다. 아래그림에나타 난전자에대한파동함수는 Ψ(x)=(1/ π)sin(x) 이다.( 단, 0 x 2π) (1) 전자를발견할확률밀도 Ψ 2 (x) 를위그림에그리시오. (2) 어느 x 의값들에서전자를발견할확률이가장큰가? (3) (2) 의 x 의값들에서사이에서전자를발견할확률은? H for o (B 2H 6(g)) = kj/mol (4) 위의파동함수에서마디 (node) 의위치는?( 양끝경계는마디가아니다.)
10. 아세톤 (CH 3COCH 3) 은비전해질, 하이포염소산 (HClO) 은약산, 수산화나트륨 (NaOH) 는강전해질이다. 각화합물 0.1 mol을물에녹여 0.5 L 수용액을만들었다. 각수용액에들어있는용질의종류와농도는? ( 각수용액에녹아있는용질의종류는세가지이하이다.) ( 농도는 0.1 미만, 0.1, 0.1 ~ 0.2, 0.2 네가지중하나를골라적어라.) (1) 위반응의알짜반응식을쓰시오.( 중화반응 ) (2) (1) 에있는중화반응의반응엔탈피는? 수용액 용질1 용질2 용질3 농도화학식화학식농도농도화학식 CH 3COCH 3 HClO NaOH 반응엔탈피 : kj/mol 11. (1) 다음원자나이온의바닥상태의전자배치를화살표를사용하여표 시하시오. 원자, 또는이온 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s N (3) 적정에들어간 NaOH 용액의부피를구하시오.( 단, HCl 용액, NaOH 용액의밀도와비열은물과같다고가정하라.) ( 힌트 : NaOH의부피를변수로 y로놓은후, 용액의온도가오르는데필요한열량 = 중화반응에의해발생한열 의방정식을푼다.) F Ne Na Cr Mn 3+ (2) (1) 의표에서굵은선으로표시한오비탈에는두개의전자가들어간다. 그오비탈의 m l 값을 0 이라고하자두개전자의상태를나타내는다른양 자수들은? n l m l m s 0 0 12. 아래의전자배치를하는원자에대하여표의빈칸을채우시오. 전자배치원자족 1s 2 2s 2 2p 5 왼쪽의전자배치는 들뜬 상태 또는 바닥상태? NaOH 용액의부피 : ml 1s 2 2s 1 1s 2 2s 1 2p 6 3s 1 (d) HCl 의농도는? 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 13. 철수는 1.000 M NaOH 수용액를가지고농도를모르는 150.0 ml HCl 수용액을적정하였다. 실험온도와적정결과 ( 들어간 NaOH 용액의부피 ) 를 기록지에적어놓고 HCl의농도를계산하려는데, 휴대전화가울려급히끄다 가용액이기록지가쏟아졌다. 아래는철수의실험기록지이다. 철수는실험 을다시할까하다가온도의변화와반응열을이용하여 HCl의농도를구할 수있다고생각하였다. 산-염기적정 NaOH 용액 HCl 용액 적정전 농도 1.000 M 부피 150.0 ml 용액온도 25.1 o C 25.1 o C 적정후 들어간 NaOH 부피 ml 용액온도 : 30.2 o C HCl 의농도 : M
14. 러더포드 (Rutherford) 는알파입자산란실험으로부터원자는가운데무 거운핵이있고전자는그주위를원형궤도를따라돌고있다고하였다. (1) 러더포드원자모델의문제점을간단히한문장으로써라. 15. 다음은몇가지원자오비탈의그림이다. 1 2 3 z (1) 의문제점때문에 Bohr 는새로운원자모델을제시하였다. 이에따르면 + x y 원자는정해진궤도를따라돌고있으며, 각궤도의반지름은 r n = n 2 a 0 (a 0 는 Bohr의반지름, n= 자연수 ) 로주어지고각궤도의에너지준위는 E n = -R H 2 /n 2 (R H 는 Rydberg 상수, 는원자번호 ) 이다. Bohr의원자모형은수소꼴원자에만적용되는한계를가지고있다. 지금은원자에서전자의상태를파동함수 ( 또는오비탈 ) 로표현한다. 아래그림은수소스펙트럼중 Balmer 계열로전자가 n 2 궤도 ( 또는주양자수 n 2 인오비탈 ) 에서 n 1 궤도 ( 또는주양자수 n 1 인오비탈 ) 로전이할때방출하는빛들의파장들중파장이긴네개의이다. - 4 y 5 (1) 1 의오비탈이름은 2p z 이다. 5 의오비탈이름은? (2) l 값 ( 각운동량양자수, 부양자수 ) 이 2 인것을있는대로모두고르시오, (3) n 값 ( 주양자수 ) 이 3 인것을있는대로모두고르시오, (2) 별표 ( ) 의빛이방출될때 n 1, n 2 는각각얼마인가? (4) 각방향마디 (angular node) 가두개있는것을있는대로모두고르시오, n 1 n 2 (3) 별표 ( ) 빛의파장은몇 nm 인가?( 단, hc/r H = 9.121 x 10-8 m, c = 빛의속력 ) (5) 문제 14 에서전자의전이는 n 2 n 1 이다. 위 1, 2, 3, 4, 5 중 n 1, n 2 에해당하는것은각각무엇인지있는대로모두고르시오. n 1 n 2 = nm
< 상수 > Avogadro의수 (N A ) 6.022x10 23 /mol Planck 상수 (h) 6.626 x 10-34 J s < 단위변환 > 1 atm 760 mmhg = 760 torr = 1.01325x10 5 Pa = 1.01325 x 10 5 N/m 2 < 밀도, 비열, 증발열, 녹음열 > 물의비열 (C p (H 2 O(l)) 1.00 cal/(g o C) = 4.186 J/(g o C) = 75.29 J/(K mol) <( 방정 ) 식 > 수소꼴원자에서의전자오비탈에너지 준위 (n=1,2,..) 빛의속도 = 3.00 x 10 8 m/s 빛의에너지 < 표준생성엔탈피 : ΔH o f (kj/mol)> 화합물 ΔH o f (kj/mol) 화합물 ΔH o f (kj/mol) H + (aq) 0 C 2 H 2 (g) 226.77 OH - (aq) -230 CO 2 (g) -293.5 H 2 O (l) -286 CH 4 (g) -78.4 H 2 O (g) -242