해설 보기
정답일정한 분압에서 온도가 높을수록 용해도가 증가한다는 설명 — 기체 용해는 발열이므로 온도가 오르면 용해도는 감소합니다.
핵심 개념
기체의 액체 용해도와 헨리 법칙
액체에 대한 기체의 용해도는 온도와 기체 분압에 의해 결정됩니다. 기체가 액체에 녹는 과정은 기체 분자가 자유도를 잃고 액상에 들어가는 발열 과정이므로, 르 샤틀리에 원리에 따라 온도가 높아지면 용해도는 오히려 감소합니다. 탄산음료를 가열하면 이산화탄소가 빠져나가는 현상이 대표적인 예입니다. 반면 압력 측면에서는 기체의 분압이 클수록 용해도가 커지며, 용질이 매우 묽은 영역에서 이 관계는 p_A = H·x_A 형태의 헨리 법칙으로 정량화됩니다. 헨리 상수 H는 용매와 용질 기체의 조합, 그리고 온도에 따라 정해지는 값입니다.
선지별 해설
①기체의 용해는 일반적으로 발열 과정이므로 온도가 높아질수록 용해도는 감소합니다. 물을 끓일 때 녹아 있던 공기가 기포로 빠져나오는 것이 그 예입니다. 따라서 옳지 않은 설명이며 이 선지가 정답입니다.
②헨리 법칙 p_A = H·x_A에서 액상 몰분율은 기상 분압에 비례하므로, 일정 온도에서 분압이 커지면 용해도가 증가합니다. 탄산음료를 고압으로 충전하는 원리와 같습니다.
③헨리 법칙은 용질 기체의 농도가 매우 낮은 묽은 용액(x_A → 0) 영역에서 성립하는 극한 법칙으로, 용해도와 분압의 비례 관계를 정량적으로 기술합니다.
④헨리 상수는 용매-용질 상호작용에 따라 정해지므로 같은 액체(예: 물)라도 기체가 산소인지 이산화탄소인지에 따라 값이 크게 달라집니다.
해설 보기
정답소모된 수소 12 g, 생성된 암모니아 68 g
핵심 개념
화학량론에 따른 소모량·생성량 계산
질소와 수소로 암모니아를 만드는 반응은 N₂ + 3H₂ → 2NH₃로, 계수비가 곧 몰비입니다. 즉 N₂ 1몰당 H₂ 3몰이 소모되고 NH₃ 2몰이 생성됩니다. 질소가 모두 전환되었으므로 N₂ 2몰을 기준으로 하면 소모된 H₂는 2 × 3 = 6몰, 생성된 NH₃는 2 × 2 = 4몰입니다. 여기에 분자량을 곱해 질량으로 환산하면 되는데, H₂의 분자량은 2 g/mol이므로 6 × 2 = 12 g이고, NH₃의 분자량은 14 + 3 = 17 g/mol이므로 4 × 17 = 68 g입니다.