개념 한 쪽
용액의 농도는 무엇을 기준으로 세우느냐에 따라 이름과 계산식이 달라진다. 위험물산업기사에서는 질량 백분율을 몰농도로 바꾸는 환산, 노르말 농도 계산, 수화물의 몰질량 계산이 출제된다.
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출제기준 단원 「용액의 농도」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 순도 확인 방법 선택 | 1 | 고체 순도를 확인하는 조사 방법 고르기 |
| 농도 정의 선택 | 1 | 용매 질량 기준 농도의 이름 고르기 |
| 용액 개념 옳고 그름 | 1 | 용액 성격에 대한 설명의 진위 판단 |
농도 용어는 분모에 무엇을 두느냐로 가린다. 몰랄농도(m)는 용매 1kg당 용질의 몰 수, 몰농도(M)는 용액 1L당 용질의 몰 수, 퍼센트농도는 용질 질량 대 용액 질량의 비율, 노르말농도(N)는 용액 1L당 당량 수다. 용매의 질량을 기준으로 삼는 것은 몰랄농도뿐이고 소문자 m으로 적는다.
질량 백분율과 비중이 주어지면 몰농도로 환산한다. 식은 '비중 × 1000 × 질량비율 ÷ 몰질량'으로 묶는다. 20℃에서 28wt% 황산용액의 비중이 1.202g/mL라면 용액 1L의 질량은 1202g이고, 여기에 0.28을 곱해 순황산은 약 336.56g이다. 이를 몰질량 98g/mol로 나누면 약 3.43M이 된다. 비중을 곱하지 않거나 몰질량을 잘못 잡으면 보기에 나온 오답 값이 나오므로 곱셈 순서를 그대로 밟는다.
노르말농도는 그램당량 수를 용액의 리터로 나눈다. NaOH는 40g이 1당량이므로 1g은 0.025당량이고, 이것이 250mL(0.25L)에 녹아 있으면 0.025 ÷ 0.25 = 0.1N이다. 2가 산인 황산은 당량이 분자량 98의 절반인 49g이라는 점이 계산의 갈림길이다. 황산 수용액 400mL에 순황산 98g이 녹아 있다면 98 ÷ 49 = 2당량이고, 2 ÷ 0.4 = 5N이 된다. 수산화바륨처럼 2가 물질도 마찬가지로 분자량을 2로 나눈 값이 당량이다.
수화물이 녹아 있는 경우에는 결정 속 물까지 더해 몰질량을 구한다. 옥살산 이수화물(C₂H₂O₄·2H₂O)은 물 두 분자의 질량 36을 더해 몰질량 126g/mol이고, 결정 6.3g은 0.05몰이다. 이것을 물에 녹여 500mL(0.5L)로 만들면 0.05 ÷ 0.5 = 0.1M이다. 수화물의 물 무게를 빼고 계산하면 몰농도가 커지는 오답에 걸린다.
시험은 정의를 고르는 보기와 숫자를 계산하는 보기가 섞여 나온다. '용매 1kg에 녹아 있는 용질의 몰 수'라는 문구가 보이면 몰랄농도를 고르고, wt%와 비중이 함께 주어진 문제는 비중 × 1000 × 질량비율 ÷ 몰질량 공식에 대입한다. 노르말 문제에서는 산이나 염기의 가수를 먼저 확인해 당량질량을 정한 뒤, 당량 수를 부피(L)로 나눈다.
다음 중 용액에 대한 설명이 아닌 것은?
정답 ② · 화학에서 정의하는 용액의 기본 개념과 분류 기준을 묻는 문제이다. 용액은 두 가지 이상의 물질이 균일하게 섞여 있는 균일 혼합물로, 성분 비율이 가장 큰 물질을 용매라 하고 용매에 녹아 있는 물질을 용질이라고 부른다.
모든 합금이 고용체로 분류되는 것은 아니며 일부는 혼합물 또는 화합물이다.
한 고체 유기물질을 정제 하려고 할 때 정제과정에서 이 물질에 순수한 상태로 되었나를 알아보기 위한 조사 방법으로 가장 정확한 방법은 무엇인가?
정답 ② · 정제된 고체 유기 물질이 불순물 없이 순수한지 확인하는 가장 정확한 방법을 묻는 문제이다. 순수한 고체 물질은 고유하고 일정한 녹는점을 가지며 녹는 온도 범위가 매우 좁다.
순수한 고체 물질은 일정한 녹는점을 가지며, 불순물이 섞이면 녹는점이 낮아지고 범위가 넓어진다.
용매 1kg에 녹아 있는 용질의 몰 수로 정의되는 용액의 농도는?
정답 ① · 용매 1kg에 녹아 있는 용질의 몰수로 정의되는 농도 단위를 묻는 문제이다. 용매의 질량 kg을 기준으로 하는 농도는 몰랄농도(molality, m)이다.
용매 1kg당 용질 몰수로 정의되는 농도는 몰랄농도이다.
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