해설 보기
정답몰비가 C : H : O = 2 : 4 : 2 = 1 : 2 : 1이므로 실험식은 CH₂O입니다.
핵심 개념
실험식(조성식) 구하기 — 질량비를 몰비로 바꿔 가장 간단한 정수비 만들기
실험식은 화합물을 이루는 원자들의 개수비를 가장 간단한 정수비로 나타낸 식입니다. 주어진 것이 각 원소의 질량이므로, 먼저 각 원소의 질량을 원자량으로 나누어 몰수를 구하고, 그 몰수들을 가장 작은 값으로 나누어 정수비를 만들면 됩니다. 이 문제에서 C는 24 g ÷ 12 = 2 mol, H는 4 g ÷ 1 = 4 mol, O는 32 g ÷ 16 = 2 mol이므로 C : H : O = 2 : 4 : 2 = 1 : 2 : 1이 됩니다. 따라서 실험식은 CH₂O이며, 이는 탄수화물의 일반적인 실험식(Cₙ(H₂O)ₙ)과도 일치합니다. 분자식은 (CH₂O)ₙ 형태로 여러 가지가 가능하지만, 문제가 묻는 것은 가장 간단한 정수비인 실험식임에 주의해야 합니다.
선지별 해설
①CHO는 C : H : O = 1 : 1 : 1인 비율인데, 실제 몰비는 H가 C의 2배(2 mol : 4 mol)이므로 맞지 않습니다.
②C 2 mol : H 4 mol : O 2 mol을 가장 작은 값 2로 나누면 1 : 2 : 1이 되어 실험식 CH₂O가 정확히 얻어집니다.
③C₂H₂O는 C : H : O = 2 : 2 : 1 비율인데, 실제로는 C와 O의 몰수가 2 mol로 같으므로 이 비율은 성립하지 않습니다.
④C₂H₄O₂는 몰비 자체는 맞지만 2로 약분되므로 가장 간단한 정수비가 아닙니다. 이는 분자식이 될 수 있어도 실험식은 아닙니다.
해설 보기
정답2Fe + O₂ + 2H₂O → 2Fe(OH)₂이므로 a + b + c = 2 + 2 + 2 = 6입니다.
핵심 개념
화학 반응식의 균형 맞추기 — 원자 개수 보존
화학 반응식의 계수를 맞추는 일은 질량 보존 법칙에 따라 반응 전후 각 원소의 원자 수를 같게 만드는 작업입니다. aFe(s) + O₂(g) + bH₂O(l) → cFe(OH)₂(s)에서 원소별로 식을 세우면, Fe에 대해 a = c, H에 대해 2b = 2c 즉 b = c, O에 대해 2 + b = 2c가 됩니다. b = c를 O 식에 대입하면 2 + c = 2c이므로 c = 2이고, 따라서 a = b = c = 2입니다. 완성된 식은 2Fe + O₂ + 2H₂O → 2Fe(OH)₂이며, 좌변 O는 2 + 2 = 4개, 우변 O도 2 × 2 = 4개로 일치합니다. 구하는 값은 a + b + c = 2 + 2 + 2 = 6입니다. O₂의 계수가 1로 고정되어 있다는 점을 놓치지 않는 것이 핵심입니다.