일반화학

[기출문제] 숭실대학교 일반화학 2025-2 중간 기출문제 (정답 포함)

기기기희

2025.12.08 13:53

1. 시험 정보

학교/과목	숭실대학교 일반화학
시험명	2025-2 중간고사
문항수/형식	단답형, 서술형
교수명	양태욱
정답/해설	✅ 있음
파일형식	-

2. 출제 범위 & 키워드

출제 범위 & 키워드
기초물리화학 전범위를 망라하는 문제집합으로, 기체와 용해도(압력·온도 영향), 이상·실제기체 특성 및 분자속도, 열역학(엔탈피·발열량·헤스의법칙), 증기압·클라우지우스-클래페이론, 용액 열역학(끓음·어는점·증기압내림·반트호프인자), 용해열·칼로리메트리, 흡열/발열 과정의 에너지수지 및 오스모시스·증기압 계산 등을 다룬다.

📚 키워드
기체용해도, 헨리법칙, 고체용해도, 이상기체 vs 실재기체, 몰질량 계산(STP), 평균속도(Maxwell), 헤스의 법칙(∆H), 결합해리에너지 연소열, 용해열(∆Hsolution), 칼로리메트리, 증기압(온도 의존성), 클라우지우스-클래페이론, 증기압-온도 데이터 보간, 반트호프 인자(i), 증기압내림·오스모시스·삼투압, 용액의 비열·엔탈피 변화, 증발·응축 엔탈피, 혼합물 증기압(라울의 법칙), 열역학적 자발성(∆G)

3. 기출 미리보기

문제: 다음 조건에서 기체의 용해도와 고체의 용해도는 각각 어떤 경향을 보이는가?
(a) 주변 압력이 높을수록 기체의 용해도는 ( ), 고체의 용해도는 ( )
(b) 온도가 높을수록 기체의 용해도는 ( ), 고체의 용해도는 ( )

답: (a) 주변 압력이 높을수록 기체의 용해도는 (증가), 고체의 용해도는 (큰 영향 없음)
(b) 온도가 높을수록 기체의 용해도는 (감소), 고체의 용해도는 (증가)

4. 자료 보기

[기출 문제]

1~2. (단답형 4점) 다음의 물음에 간단히 답하라. (길게 쓰면 감점)
1. 다음 조건에서 기체의 용해도와 고체의 용해도는 각각 어떤 경향을 보이는가?
(a) 주변 압력이 높을수록 기체의 용해도는 ( ), 고체의 용해도는 ( )
(b) 온도가 높을수록 기체의 용해도는 ( ), 고체의 용해도는 ( )

2. 실제 기체의 몰부피는 어떤 조건에서 이상 기체와 크게 달라지는가?
(a) 압력 ( )
(b) 온도 ( )
(c) 위 조건에서 기체 분자운동론의 어떤 가정들이 실제와 맞지 않는가?

3~10. (서술형 4점) 풀이과정에서 꼭 필요한 공식과 중간 값 위주로 쓸 것.
3. 기압계에서 1기압에 해당하는 물기둥의 높이는 얼마인가?
*1기압 = 101.3 kPa, 물의 밀도 = 1.00 g/mL, 중력가속도 = 9.81 m/s2

4.
STP(표준 온도 & 압력) 상태에서 밀도가 1.342 g/L인 기체의 몰 질량은 얼마인가?

5. 영하 25.0°C에서 질소 기체의 평균 속력을 구하라.

6.
다음 자료를 이용하여, 2NO(g) + O2(g) ->N2O4(g) 반응의 ∆H° 값을 구하라.

7. 결합 해리 에너지 자료를 이용하여, 에테인(C2H6) 1몰의 연소열을 구하라.
*C-C 350
C=C 728
O-O 180
O=O 498
H-H 436
C=O 804
C-O 350
단위(kJ/mol)
C-H 410
O-H 460

8. NH4NO3(s)가 물에 용해될 때의 ∆H = +25.7 kJ/mol이다. 완전히 단열된 용기 내부에
서 NH4NO3(s) 50.0 g이 물 125 mL에 모두 녹았을 때 용액의 최종 온도는?
*용액의 비열 = 4.18 J/(g·°C), 초기 온도 = 25.0°C

9. 115.0°C의 수증기 15.3 g이 75.0°C의 물로 변할 때의 총 ∆H 값은?
*∆Hvap° = 40.67 kJ/mol, 물의 Cm = 75.4 J/(mol·°C), 수증기의 Cm = 33.6 J/(K·mol)

10. 헵테인(C7H16)과 옥테인(C8H18)은 휘발유의 주요 구성 성분이다. 80.0°C에서 헵테인의
증기압은 428 mmHg이고, 옥테인의 증기압은 175 mmHg이다. 80.0°C에서 305 mmHg의
증기압을 가지는 헵테인/옥테인 혼합물이 있다면, 이 중 헵테인의 몰 분율은 얼마인가?

11~15. (서술형 8점) 풀이과정에서 꼭 필요한 공식과 중간 값 위주로 쓸 것.
11. 다음과 같이 두 단계 반응을 통해 메테인(CH4)을 제조하려고 한다.
단계 1)
단계 2)
*∆Hf°(kJ/mol)
CO(g) + 2H2(g)  CH3OH(l)
CH3OH(l)  CH4(g) + 1/2O2(g)
CO(g) –110.5
∆S° = –332 J/K
∆S° = +162 J/K
CH3OH(l) –238.7
(a) 각 단계의 ∆G°를 구하라.
(b) 각 단계의 자발적인 반응이 일어나는 온도범위를 구하라.
CH4(g) –74.8

12. 이황화 탄소(CS2)의 –5.1°C에서의 증기압은 100 mmHg이고, 46.5°C에서 증기압은
760 mmHg이다. 이황화 탄소의 20.0°C에서 증기압은 얼마인가?

13. 1.00 m KCl 수용액이 298 K에서 0.734 mmHg의 증기압 내림을 보인다면, KCl의 반
트호프 인자의 값은 얼마인가?
*298 K에서 물의 증기압 = 23.76 mmHg, KCl의 몰 질량 = 74.5 g/mol

14. 완전히 해리된 0.470 M NaCl과 0.068 M MgCl2이 혼합된 수용액 1.00 L가 있다.
(a) 이 용액의 삼투압은 25°C에서 얼마인가?
(b) 역삼투 장비로 25°C에서 100 atm의 압력을 가할 때, 얻을 수 있는 물의 최대 부피?

15. 1.00기압, 25.0°C의 공기가 채워져 있는 부피 1.00 L의 풍선이 있다. 이 풍선을 냉장
고 속에 넣어두었더니 풍선 내부의 공기는 1.00기압, 0.0°C로 변하였다. 이 과정에서의 q,
w, ∆H, ∆E를 구하라.
*공기의 Cm = 29.1 J/(mol·°C), 풍선 벽을 통한 공기의 이동은 없음.

[답안]

1. (a) 주변 압력이 높을수록 기체의 용해도는 (증가), 고체의 용해도는 (큰 영향 없음)
(b) 온도가 높을수록 기체의 용해도는 (감소), 고체의 용해도는 (증가)

2.
(a) 압력(이 높을수록)
(b) 온도(가 낮을수록)
(c) 위 조건에서 기체 분자운동론의 어떤 가정들이 실제와 맞지 않는가?
기체 입자는 부피는 공간의 부피에 비해 무시 가능, 기체 입자 사이의 인력 무시 가능

3.
h = p/ρg = 10.3 m

4.
M = ρRT/p = 30.1 g/mol

5.
u = √(3RT/M) = 470 m/s

6.
2 NO(g) + 02(g) → 2 N02 (g) ∆Н°, = 2(-58.1 kJ)
2NO2 (g) → N204(g) ∆H°2 = -55.3 kJ
Sum
2 NO(g) + 02(g) → N204(g)
∆H°= ∆H°1, + ∆H°2 = -171.5 kJ

7.
∆H° rxn = D (Reactant bonds) - D (Product bonds)
C2H6(g) + 7/202(g) → 2C02(g) + 3 H20(g)
∆Н° rxn = (1 Dc-с + 6 Dс-H + 7/2 Do=o) - (4 Dс=о + 6 Dо-н)
∆Н° rxn= [(1 mol)(350 kJ/mol) - (6 mol)(410 kJ/mol) + (7/2 mol)(498 kJ/mol)]
- [(4 mol) (804 kJ/mol) - (6 mol)(460 kJ/mol)] = - 1423 kJ

8.
NH4NO3, 80.04;
assume 125 mL = 125 g H20
50.0 g NH4NO3x1 mol NH4NO3/80.04 g NH4NO3 = 0.625 mol NH4NO3

qP= ∆Н x n = (+25.7 kJ/mol)(0.625 mol) = 16.1 kJ = 16,100 J
qsoln = -qP = -16,100 J
qsoln = (specific heat) x m x ∆T
∆T =qsoln/{(specific heat) x m}=
-16,100 J/{4.18(J/g • °C)(50 g + 125 g)} = -22.0 °C

∆T = -22.0 °C = Tfinal - Tinitial = Tfinal - 25.0 °C;
Tfinal = -22.0 °C + 25.0 °C = 3.0 °C

9.
q1 = (0.8491 mol)[33.6 x 10-3 kJ/(K • mol)](373 K - 388 K) = -0.4279 kJ
q2 = (0.8491 mol)(40.67 kJ/mol) = -34.53 kJ
q3 = (0.8491 mol)[75.3 x 10-3 kJ/(K • mol)](348 K - 373 K) = -1.598 kJ
qtotal = 91 + q2 + q3 = -36.6 kJ
36.6 kJ of heat is released.
∆H = qp = -36.6 kJ

10.
Let Xheptane = X and Xoctane =1 -x
(428 mm Hg)x + (175 mm Hg)(1 - x) = 305 mm Hg
(428 mm Hg)x + 175 mm Hg - (175 mm Hg)x = 305 mm Hg
(428 mm Hg -175 mm Hg)x = 305 mm Hg - 175 mm Hg
(253 mm Hg)x = 130 mm Hg
x= Xheptane = 130 mm Hg/253mmHg = 0.514

11.
(a) ∆Н° rxn = ∆Н°f(СН3OH) -∆Н°f(СО)
∆Н° rxn= [(1 mol)(-238.7 kJ/mol)] - [(1 mol)(-110.5 kJ/mol)] = - 128.2 kJ
∆G° =∆H° - T∆S° = -128.2 kJ - (298 K)(-332 x 10^-3 kJ/K) = -29.3 kJ

∆Н° rxn = ∆Н°f(CH4) -∆Н°f(СH3OH)
∆Н° rxn = [(1 mol)(-74.8 kJ/mol)] - [(1 mol)(-238.7 kJ/mol)] = +163.9 kJ
∆G° = ∆H° - T∆S° = +163.9 kJ - (298 K)(162 x 10-3 kJ/K) = +115.6 kJ

(b)AG = 0 = AH - TAS
T= ∆Н/∆S =
128.2 kJ/332 x 10^-3 kJ/K= 386 K;
The reaction is spontaneous below 386 K.

T= ∆Н/∆S =
163.9 kJ/162*10^-3 kJ/K= 1012 K;
The reaction is spontaneous above 1012 K.

12.
∆Hvap = {(lnP2 - InP1)(R)} / (1/T1 - 1/T2)

T1 = -5.1 °C = 268.0 K;
P2 = 100 mm Hg
T2 = 46.5 °C = 319.6 K;
P2 = 760 mm Hg
∆Hvap = [ln(760) - In (100)] [8.3145 x 10^-3 kJ/K• mol)]/(1/268.0 K-1/319.6 K) = 28.0 kJ/mol

In P2 = In P1+(∆Hvap/R)(1/T1 - 1/T2)
∆Hvap = 28.0 kJ/mol
P1 = 100 mm Hg;
T1 =-5.1 °C = 268.0 K;
T2 = 20.0 °C = 293.2 K

Solve for P2

In P2 = In (100) +
[28.0 kJ/mol/(8.3145 x 10^-3 kJ/(K• mol))]
268.0 K(1/268.0 K-1/293.2 K)
In P2 = 5.6852; P2 = e^5.6852 = 294.5 mm Hg = 294 mm Hg

13.
H20 18.02

1000 g H20 x1 mol H,0/18.02 g H,0
= 55.5 mol H,0

Psoln = 23.76 mm Hg - 0.734 mm Hg = 23.03 mm Hg
Psoln = P°H2O * XH2o = 23.76 mm Hg x 55.5 mol H2O/( 55.5 mol H,0 + i (1.00 mol KCI))

23.03 mm Hg = 23.76 mm Hg *
55.5 mol H20/( 55.5 mol H,0 + i (1.00 mol KCI))
0.9693 = 55.5 mol H2O/(55.5 mol H20 + i (1.00 mol KCI))
55.5 mol + i(1.00 mol)= 55.5 mol/0.9693 = 57.26 mol
i (1.00 mol) = 57.26 mol - 55.5 mol = 1.76 mol
i = 1.76

14.
(a) For NaCl, i = 2 and for MgCI, i = 3;
T - 25 °C = 25 + 273 = 298 K
π = i • MRT = (2)(0.470 mol/L) + (3)(0.068 molL)](0.082 06 L•atm/K• mol)(298 K) = 28.0 atm

(b) Calculate the molarity for an osmotic pressure = 100.0 atm.
(100.0 atm)
π = MRT;
M=π/RT =(100.0 atm)/(0.08206 L*atm/K*mol)(298K)= 4.09 mol/L

Mconc X V conc = Mdil X Vdil
V conc =Mdil x Vdil/Mconc+- [2)(0.470 mol/L) + (3)(0.068 mo/L)](1.00 L)/4.09 mol/L = 0.28 L

A volume of 1.00 L of seawater can be reduced to 0.28 L by an osmotic pressure of 100.0 atm. The volume of fresh water that can be obtained is (1.00 L - 0.28 L) = 0.72 L.

15.
∆V = – 0.084 L
w = – p∆V = 8.51 J
n = 0.0409 mol
∆H = qp = n·Cm∆T = – 29.7 J
∆E = q + w = – 21.2 J