2003년07월20일 25번
[임의구분] 70℃, 130mmHg 에서 1ℓ 의 부피를 차지하며 질량이 대략 0.17g 인 기체는? (단, 이 기체는 이상기체와 같이 행동한다.)
- ① 수소
- ② 헬륨
- ③ 질소
- ④ 산소
(정답률: 64%)
문제 해설
이 기체는 이상기체와 같이 행동하므로, 이상기체 상태방정식을 이용하여 계산할 수 있습니다. 이 때, 온도와 압력, 부피, 질량이 주어졌으므로, 이를 이용하여 기체의 몰수를 계산할 수 있습니다.
먼저, 이상기체 상태방정식은 PV = nRT 입니다. 여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도입니다.
주어진 조건에서, 온도는 70℃ = 343K, 압력은 130mmHg = 17.3kPa, 부피는 1ℓ = 0.001m^3, 질량은 0.17g 입니다.
이를 이용하여 몰수를 계산하면,
n = PV/RT = (17.3kPa x 0.001m^3)/(8.31 J/mol·K x 343K) = 0.00068 mol
따라서, 이 기체의 몰질량은 0.17g/0.00068mol = 250g/mol 입니다.
이 몰질량을 보고, 주어진 보기에서 정답이 "질소" 인 이유를 설명할 수 있습니다. 이 기체의 몰질량이 250g/mol 이므로, 이 기체는 질량이 14g/mol 인 질소(N2) 분자일 가능성이 높습니다. 다른 보기들은 질량이 더 크거나 작아서, 이 기체의 몰질량과 일치하지 않습니다. 따라서, 정답은 "질소" 입니다.
먼저, 이상기체 상태방정식은 PV = nRT 입니다. 여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도입니다.
주어진 조건에서, 온도는 70℃ = 343K, 압력은 130mmHg = 17.3kPa, 부피는 1ℓ = 0.001m^3, 질량은 0.17g 입니다.
이를 이용하여 몰수를 계산하면,
n = PV/RT = (17.3kPa x 0.001m^3)/(8.31 J/mol·K x 343K) = 0.00068 mol
따라서, 이 기체의 몰질량은 0.17g/0.00068mol = 250g/mol 입니다.
이 몰질량을 보고, 주어진 보기에서 정답이 "질소" 인 이유를 설명할 수 있습니다. 이 기체의 몰질량이 250g/mol 이므로, 이 기체는 질량이 14g/mol 인 질소(N2) 분자일 가능성이 높습니다. 다른 보기들은 질량이 더 크거나 작아서, 이 기체의 몰질량과 일치하지 않습니다. 따라서, 정답은 "질소" 입니다.
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