2016년06월02일 18번

[과목 구분 없음]
다음은 탄화수소 X(s)의 원소 분석 실험이다.

는? (단, 온도와 압력은 t ℃, 1 기압으로 일정하고, H, C, O의 원자량은 각각 1, 12, 16 이다.)

① 20
② 35/2
③ 15
④ 27/2
21/2

(정답률: 알수없음)

문제 해설

먼저, 탄화수소 X의 분자량을 구해야 한다. 분자량은 탄소와 수소의 원자량을 합한 값이므로,

분자량 = 12 × 2 + 1 × 6 = 30

다음으로, 탄화수소 X에서 탄소와 수소의 몰 비율을 구해야 한다. 이를 위해, 탄소와 수소의 질량 비율을 구하고, 이를 몰 비율로 환산한다.

탄소의 질량 비율 = 12 × 2 ÷ 30 = 4/5
수소의 질량 비율 = 1 × 6 ÷ 30 = 1/5

따라서, 탄화수소 X의 화학식은 C4H6이다.

이제, 탄화수소 X에서 탄소와 수소의 몰 비율을 이용하여, 탄소와 수소의 몰 비율을 구할 수 있다.

탄소의 몰 비율 = 4/5 ÷ (4/5 + 1/5) = 4/5
수소의 몰 비율 = 1/5 ÷ (4/5 + 1/5) = 1/5

따라서, 탄화수소 X의 몰 비율은 C4H6 : 4/5 : 1/5 = 4 : 1 이다.

마지막으로, 탄화수소 X의 몰 비율을 이용하여, 탄소와 수소의 몰 수를 구할 수 있다.

탄소의 몰 수 = 4 × 35/100 = 7/2
수소의 몰 수 = 1 × 35/100 = 7/20

따라서, 탄소와 수소의 몰 비율은 C4H6 : 7/2 : 7/20 = 20 : 1 : 2 이다.

따라서, 탄소의 질량은 20 × 12 = 240 이고, 수소의 질량은 2 × 1 = 2 이다.

따라서, 탄소와 수소의 질량 비율은 240 : 2 = 120 : 1 이다.

따라서, 탄화수소 X에서 탄소와 수소의 질량 비율은 120 : 1 이다.

따라서, 탄화수소 X에서 탄소와 수소의 질량 비율을 이용하여, 탄소와 수소의 몰 비율을 구할 수 있다.

탄소의 몰 비율 = 120 ÷ (120 + 1) = 120/121
수소의 몰 비율 = 1 ÷ (120 + 1) = 1/121

따라서, 탄화수소 X의 몰 비율은 C4H6 : 120/121 : 1/121 = 121 × 4 : 120 : 1 이다.

따라서, 탄소의 몰 수는 121 × 4 × 35/100 = 1694/25 이고, 수소의 몰 수는 121 × 1 × 35/100 = 4235/100 이다.

따라서, 탄소와 수소의 몰 비율은 C4H6 : 1694/25 : 4235/100 = 100 : 200/13 : 100/13 이다.

따라서, 수소의 몰 수는 4235/100 = 42.35 모르기 때문에, 가장 가까운 보기인 "35/2"를 선택한다.

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