2024년 10월 30일 수요일
QUIZ
2024-2 CEHM152 (09)
Name____________________________
Major____________________________
Student ID# ___________________________
일반화학 및 연습 II – 10.30 Quiz
Question 1
/4
Question 2
/4
Question 3
/5
Question 4
/5
Question 5
/6
Question 6
/6
Question 7
/6
Question 8
/8
Question 9
/6
Question 10
/6
Question 11
/6
Question 12
/5
Question 13
/8
Question 14
/8
Question 15
/6
Question 16
/6
Question 17
/5
Total
/100
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2024년 10월 30일 수요일
QUIZ
2024-2 CEHM152 (09)
1. [객관식] 산화-환원 반응 (oxidation-reduction(redox) reaction)은 ①로부터 ②로
전자의 이동을 수반한다. 산화(oxidation)는 전자를 ③ 것(산화수가 ④하는
것)이고 환원(reduction)은 전자를 ⑤ 것(산화수가 ⑥하는 것)이다. 각 번호에
알맞은 단어를 고르시오.
1) ①: 산화제 ②: 환원제 ③: 잃는 ④: 감소 ⑤: 얻는 ⑥: 증가
2) ①: 환원제 ②: 산화제 ③: 잃는 ④: 감소 ⑤: 얻는 ⑥: 증가
3) ①: 환원제 ②: 산화제 ③: 잃는 ④: 증가 ⑤: 얻는 ⑥: 감소
4) ①: 산화제 ②: 환원제 ③: 얻는 ④: 감소 ⑤: 잃는 ⑥: 증가
5) ①: 환원제 ②: 산화제 ③: 얻는 ④: 증가 ⑤: 잃는 ⑥: 감소
2. [주관식] 다음 주어진 조건에 대해 산화수를 구하시오.
1) 𝐶𝑟2 𝑂7 2− 에서 𝐶𝑟의 산화수
2) 𝐻𝑔2 𝐶𝑙2 에서 𝐻𝑔의 산화수
3. [주관식]다음의 산화-환원 반응에서 각각 알맞은 반쪽 반응식을 쓰시오
2𝐹𝑒 2+ + 𝐶𝑙2 → 2𝐹𝑒 3+ + 2𝐶𝑙 −
4. [주관식] 아래 주어진 반응에 대한 산성 조건에서의 균형반응식을 구했을 때,
이동하는 전자의 수를 계산하시오.
𝑆𝑂3 2− (𝑎𝑞) + 𝑀𝑛𝑂4 − (𝑎𝑞) → 𝑆𝑂4 2− (𝑎𝑞) + 𝑀𝑛2+ (𝑎𝑞)
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2024-2 CEHM152 (09)
5. [객관식] 아래 주어진 전기화학 셀에 대하여, 균형반응식으로 옳은 것을
고르시오.
𝐶𝑠(𝑠) | 𝐶𝑠 + (𝑎𝑞) || 𝐶𝑎2+ (𝑎𝑞) | 𝐶𝑎(𝑠)
a. 2𝐶𝑎(𝑠) + 2𝐶𝑠 + (𝑎𝑞) → 𝐶𝑎2+ (𝑎𝑞) + 𝐶𝑎(𝑠)
b. 𝐶𝑎(𝑠) + 2𝐶𝑠 + (𝑎𝑞 ) → 2𝐶𝑠(𝑠) + 𝐶𝑎2+ (𝑎𝑞)
c. 2𝐶𝑠(𝑠) + 𝐶𝑎(𝑠) → 2𝐶𝑠 + (𝑎𝑞) + 𝐶𝑎2+ (𝑎𝑞)
d. 𝐶𝑎2+ (𝑎𝑞) + 𝐶𝑎(𝑠) → 2𝐶𝑠(𝑠) + 2𝐶𝑠 + (𝑎𝑞)
e. 2𝐶𝑠(𝑠) + 𝐶𝑎2+ (𝑎𝑞 ) → 2𝐶𝑠 + (𝑎𝑞) + 𝐶𝑎(𝑠)
6. [주관식] 1.0 𝑀 𝑍𝑛2+ 용액에 담긴 𝑍𝑛 전극과 0.38 𝑀 𝑁𝑖 2+ .용액에 담긴 𝑁𝑖
전극으로 구성된 전기화학 셀을 가정하였다.
𝑍𝑛2+ + 2𝑒 − → 𝑍𝑛,
𝜀° = – 0.76 𝑉
2+
−
𝑁𝑖 + 2𝑒 → 𝑁𝑖,
𝜀° = – 0.23 𝑉
이 때 전체 셀의 ε 를 계산하시오. (단, 𝑅 = 8.314 𝑚𝑜𝑙∙𝐾 , 𝐹 = 96,485 𝑚𝑜𝑙 𝑒 −임을
𝐽
𝐶
이용하시오)
7. [주관식] 갈바닉 전지의 정의와 염다리의 역할을 설명하시오.
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8. [주관식] 𝐴𝑔𝑁𝑂3 용액에 10.00 𝐴의 전류를 흘려보내 29.5 𝑔의 𝐴𝑔 (원자량 =
107.87𝑔/𝑚𝑜𝑙)를 석출시키는 데에 필요한 시간(단위: s)을 구하시오. (전자의
전하량이 1.6 × 10−19 𝐶, 𝑁𝐴 = 6.02 × 1023 /𝑚𝑜𝑙임을 이용하시오)
9. [주관식] 전기화학 셀의 선 표시법에 대해 서술하고, 아래 주어진 그림과 같은
전기화학적 셀을 선 표시법으로 나타내시오.
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2024-2 CEHM152 (09)
10. [주관식] 주어진 반응식 𝐶𝑙₂ → 𝐶𝑙⁻ + 𝐶𝑙𝑂₃⁻ (염기성 용액에서)를 가장 작은
정수 계수로 균형을 맞췄을 때, 𝑂𝐻 − 의 계수를 구하시오.
11. [주관식] 다음 반응을 이용하는 전지의 𝛥𝐺 𝑜 를 구하시오. (𝐹 = 96,485
𝐶
𝑚𝑜𝑙∙𝑒 −
)
𝐶𝑙2 (𝑔) + 2𝐵𝑟 − (𝑎𝑞 ) → 2𝐶𝑙 − (𝑎𝑞 ) + 𝐵𝑟2 (𝑙 )
𝐶𝑙 의 표준환원전위(𝜀°)는 1.360 𝑉고, 𝐵𝑟의 표준환원전위(𝜀°)는 1.075 𝑉이다.
12. [주관식] 표준 환원 전위 (standard reduction potential)에 대해 설명하시오.
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13. [객관식] 다음 중 어떤 에너지 변환이 갈바닉 전지에서 일어나는가?
1) 전기에너지 → 화학에너지
2) 화학에너지 → 전기에너지
3) 기계적에너지 → 화학에너지
4) 화학에너지 → 기계적에너지
5) 기계적 에너지 → 전기에너지
14. [주관식] 다량의 미세하게 분쇄된 𝐹𝑒를 𝐶𝑢2+ 이온을 포함한 용액에 넣고
저어 혼합한 후, 시스템이 평형 상태에 도달하도록 한다. 이후 고체 물질을
걸러내고 남은 용액에 고체 𝐶𝑢와 고체 𝐹𝑒 전극을 삽입한다. 이때 25℃에서
[𝐹𝑒 2+ ]
을 구하시오.
[𝐶𝑢 2+ ]
𝐽
𝐶
(𝑅 = 8.314 𝑚𝑜𝑙∙𝐾 , 𝐹 = 96,485 𝑚𝑜𝑙 𝑒 − )
𝐹𝑒 2+ (𝑎𝑞 ) + 2𝑒 − → 𝐹𝑒(𝑠), 𝜖 ° = −0.44𝑉
𝐶𝑢2+ (𝑎𝑞 ) + 2𝑒 − → 𝐶𝑢(𝑠), 𝜖 ° = +0.34𝑉
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2024-2 CEHM152 (09)
15. [주관식] 과포화된 𝐶𝑁 − 가 포함되어 있는 𝐴𝑢(𝐶𝑁)−
2 수용액은 전극에서 𝐴𝑢
금속과 𝑂2 기체를 생성한다. 1 𝑚𝑜𝑙의 𝐴𝑢가 생성될 때, 몇 몰의 𝑂2 가 생성되는지
구하시오.
16. [주관식] 갈바닉 전지가 𝐹𝑒 2+ + 𝐶𝑟2 𝑂72− → 𝐹𝑒 3+ + 𝐶𝑟 3+ 의 반응을 기반으로 할
때, 산성 용액에서 일어난다. 균형반응식에서 𝐹𝑒 3+ 의 계수를 구하시오.
17. [주관식] 다음 중 가장 강한 산화제를 구하고 이유를 설명하시오.
𝑀𝑛𝑂4− + 4𝐻 + + 3𝑒 − → 𝑀𝑛𝑂2 + 2𝐻2 𝑂 𝜖 ° = 1.68𝑉
𝐼2 + 2𝑒 − → 2𝐼 − 𝜖 ° = 0.54𝑉
𝑍𝑛2+ + 2𝑒 − → 𝑍𝑛 𝜖 ° = −0.76𝑉
1) 𝑀𝑛𝑂4−
2) 𝐼2
3) 𝑍𝑛2+
4) 𝑍𝑛
5) 𝑀𝑛𝑂2
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2024-2 CEHM152 (09)
Answer Sheet
1.
(3)번
2.
1) O가 -2의 산화수를 가지므로 +6
2) Cl이 -1의 산화수를 가지므로 +1
3.
2𝐹𝑒 2+ + 𝐶𝑙2 → 2𝐹𝑒 3+ + 2𝐶𝑙 −
환원반응 반쪽반응식 : 𝐶𝑙2 + 2𝑒 − → 2𝐶𝑙 −
산화반응 반쪽반응식 : 2𝐹𝑒 2+ → 2𝐹𝑒 3+ + 2𝑒 −
4. 10
균형반응식 작성을 위해서는 전자의 이동을 맞추기 위해 분자의 개수를 맞추고, 산소의
개수를 맞추기 위해 H2O를, 수소의 개수를 맞추기 위해 𝐻+ 를 추가하여야 한다.
이 때 S의 산화수는 +4에서 +6으로, Mn의 산화수는 +7에서 +2로 변화하므로
5𝑆𝑂3 2− (𝑎𝑞) + 2𝑀𝑛𝑂4 − (𝑎𝑞) + 6𝐻 + (𝑎𝑞) → 5𝑆𝑂4 2− (𝑎𝑞) + 2𝑀𝑛2+ (𝑎𝑞) + 3𝐻2 𝑂(𝑙)
로 균형반응식을 구할 수 있다.
또한 반응식에서 5개의 𝑆와 2개의 𝑀𝑛 사이에서 10개의 전자가 이동한다.
5. e
주어진 전기화학 셀은
𝐶𝑠(𝑠) → 𝐶𝑠 + (𝑎𝑞)
𝐶𝑎 2+ (𝑎𝑞) → 𝐶𝑎(𝑠)
두 개의 반응이 일어난다. 균형화학반응식에서는 산화반응과 환원반응의 전자 이동이
동일해야 한다. 따라서 2당량의 𝐶𝑠이 𝐶𝑎 2+ 와 반응한다.
2𝐶𝑠(𝑠) + 𝐶𝑎2+ (𝑎𝑞) → 2𝐶𝑠 + (𝑎𝑞) + 𝐶𝑎(𝑠)
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2024-2 CEHM152 (09)
6. 0.52 V
전체 반응은
𝑁𝑖 2+ + 𝑍𝑛 → 𝑍𝑛 + 𝑁𝑖 2+
𝜀° = − 0.23 + 0.76 = 0.53 V
해당 반응에서 전자가 2개 이동하므로, 네른스트 방정식을 이용하면
𝐸 = 𝐸° −
0.0592
2
1.0
𝑙𝑜𝑔 0.38 = 0.53 − 0.01244 = 0.51756
반올림하면 0.52V를 얻을 수 있다.
7. 자발적인 산화-환원 반응을 이용하여 전기를 발생시키는 실험장치를 갈바니
전지(Galvanic cell)라고한다. 염다리는 두 반쪽 전지를 연결하여 이온의 이동을 가능하게
하고, 전하의 균형을 유지함으로써 전지 반응이 지속적으로 일어날 수 있게 합니다.
(전하균형유지, 이온 이동경로 제공, 반응물 혼합 방지)
8. 2634.1 s
29.5 𝑔 𝐴𝑔
= 0.273477 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑔
107.87 𝑔 / 𝑚𝑜𝑙
0.273477 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑔 를 환원시키기 위해서는 0.273477 𝑚𝑜𝑙 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 가 필요하다.
0.273477 𝑚𝑜𝑙 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠를 위해 필요한 전하량을 구하면
0.273477𝑚𝑜𝑙 × 1.6 × 10−19 𝐶 × 6.02 × 1023 /𝑚𝑜𝑙 = 26341 𝐶
따라서 10.00A의 전류를 2634.1 s 흘려주어야 한다.
9. 선 표기법은 상의 변화를 하나의 수직선, 염다리를 두개의 수직선으로 표시하며
왼쪽에 산화전극, 오른쪽에 환원전극을 표기하여 간단하게 셀을 확인할 수 있는
시스템을 의미한다.
𝑃𝑏 (𝑠)|𝑃𝑏𝑆𝑂4 (𝑠)|𝐻2 𝑆𝑂4 (𝑎𝑞 )|𝑃𝑏𝑆𝑂4(𝑠)|𝑃𝑏𝑂2 (𝑠)
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2024-2 CEHM152 (09)
10.
환원반응식 ( 𝐶𝑙2 의 산화수는 0이고, 𝐶𝑙 − 에서는 -1로 감소): 𝐶𝑙2 → 2𝐶𝑙 −
산화반응식 ( 𝐶𝑙2 의 산화수는 0이고, 𝐶𝑙𝑂3− 에서 +5로 증가):𝐶𝑙2 + 12𝑂𝐻− → 2𝐶𝑙𝑂3− + 6𝐻2 𝑂
이 후 각 반쪽 반응식의 전하균형을 맞춘다.
환원반응식: 𝐶𝑙2 + 2𝑒 − → 2𝐶𝑙 −
산화반응식: 𝐶𝑙2 + 6𝑂𝐻 − → 2𝐶𝑙𝑂3− + 3𝐻2 𝑂 + 10𝑒 −
이 후 전체 반응식을 위해 환원 반응식에 5을 곱해준다.
5 × (𝐶𝑙2 + 2𝑒 − → 2𝐶𝑙 − )
𝐶𝑙2 + 12𝑂𝐻− → 2𝐶𝑙𝑂3− + 6𝐻2 𝑂 + 10𝑒 −
6𝐶𝑙2 + 12𝑂𝐻 − → 10𝐶𝑙 − + 2𝐶𝑙𝑂3− + 6𝐻2 𝑂
이때, 가장 작은 정수로 나타내었을때는
3𝐶𝑙2 + 6𝑂𝐻− → 5𝐶𝑙 − + 𝐶𝑙𝑂3− + 3𝐻2 𝑂
따라서 𝑂𝐻− 의 계수는 6이다.
11. -55 𝑘𝐽
각각 각각의 환원반응에대한 반쪽반응을 작성하게 되면 아래와 같고
𝐶𝑙2 (𝑔) + 2𝑒 − → 2𝐶𝑙(𝑎𝑞)−
𝐸 𝑜 = 1.360 𝑉
𝐵𝑟2 (𝑙) + 2𝑒 − → 2𝐵𝑟(𝑎𝑞)−
𝐸 𝑜 = 1.075 𝑉
여기서 Br이 산화하는 반응을 하므로 식은 아래와 같이 바뀜
𝐶𝑙2 (𝑔) + 2𝑒 − → 2𝐶𝑙(𝑎𝑞)−
𝐸 𝑜 = 1.360 𝑉
2𝐵𝑟 − (𝑎𝑞) → 𝐵𝑟2 (𝑙 ) + 2𝑒 − − 𝐸 𝑜 = −1.075 𝑉
𝐶𝑙2 (𝑔) + 2𝐵𝑟 − (𝑎𝑞) → 2𝐶𝑙 − (𝑎𝑞) + 𝐵𝑟2 (𝑙 )
0
𝐸𝑐𝑒𝑙𝑙
= (1.360 − 1.075) 𝑉 = 0.285 𝑉
𝑜
표준상태에서 𝛥𝐺 𝑜 = −𝑛𝐹𝐸𝑐𝑒𝑙𝑙
𝐶
0
𝑛은 이동하는 전자수 , 𝐹는 패러데이 상수로 96,485 𝑚𝑜𝑙 𝑒 − ,𝐸𝑐𝑒𝑙𝑙
전지의 표준전위
0
여기서 𝑛 = 2 이고, 𝐸𝑐𝑒𝑙𝑙
은 0.285𝑉가 된다. 𝑉 = 𝐽/𝐶
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2024년 10월 30일 수요일
QUIZ
0
𝛥𝐺 𝑜 = −𝑛𝐹𝐸𝑐𝑒𝑙𝑙
= −(2 𝑚𝑜𝑙 𝑒 − ) (96,485
2024-2 CEHM152 (09)
𝐶
𝐽
) (0.285 ) = −55 𝑘𝐽
−
𝑚𝑜𝑙 𝑒
𝐶
12. 1 𝑀에서의 모든 용액과 1 atm에서의 모든 기체에서 환원 과정으로 주어진 반쪽
반응의 𝜖 ° 값.
또는 표준 수소 전극과 환원이 일어나는 반쪽 전지를 결합시켜 만든 전지를 측정한 전위
13. 2번
14. 2.5 × 1026
°
°
°
𝜖𝑐𝑒𝑙𝑙
= 𝜖𝑐𝑎𝑡ℎ𝑜𝑑𝑒
− 𝜖𝑎𝑛𝑜𝑑𝑒
= 0.34 𝑉 + 0.44 𝑉 = 0.78 𝑉
°
𝜀𝑐𝑒𝑙𝑙 = 𝜖𝑐𝑒𝑙𝑙
−
0 = 0.78 𝑉 −
[𝐹𝑒 2+ ]
𝑅𝑇
log (
)
[𝐶𝑢2+ ]
𝑛𝐹
[𝐹𝑒 2+ ]
0.0592
log (
)
[𝐶𝑢2+ ]
2
[𝐹𝑒 2+ ]
= 2.5 × 1026
[𝐶𝑢2+ ]
15. 0.25 mol
−
−
금이 석출되는 반응식: 𝐴𝑢 (𝐶𝑁)−
2 + 𝑒 → 𝐴𝑢(𝑠) + 2𝐶𝑁
따라서 석출에 필요한 전자의 mol 수는 1 mol이다.
수용액의 𝐻2 𝑂은 전극에서 2𝐻2 𝑂 → 𝑂2 + 4𝐻 + + 4𝑒 − 반응이 된다.
따라서 𝑂2 은 0.25 mol이 생성된다.
16. 6
산화 반응: 𝐹𝑒 2+ → 𝐹𝑒 3+ + 𝑒 −
환원 반응: 𝐶𝑟2 𝑂72− + 14𝐻 + + 6𝑒 − → 2𝐶𝑟 3+ + 7𝐻2 𝑂
산화 반응에서 1개의 전자가 방출되고, 환원 반응에서는 6개의 전자가 필요하다. 따라서
산화 반응을 6배하여 전자 수를 맞춘다.
전체 반응: 6𝐹𝑒 2+ + 𝐶𝑟2 𝑂72− + 14𝐻 + → 6𝐹𝑒 3+ + 2𝐶𝑟 3+ + 7𝐻2 𝑂
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2024년 10월 30일 수요일
QUIZ
2024-2 CEHM152 (09)
17. 1번
표준 환원 전위가 클수록 가장 강한 산화제이다. 따라서 𝑀𝑛𝑂4− 의 표준 환원 전위가 제일
크므로 가장 강한 산화제이다.
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