23-2(제74회)질산 31.5 g을 물에 녹여 질산 수용액 360 g… | 2023년 위험물기능장실기(필답형) 제74회 기출문제 상세 페이지

㉮ 질산 0.0267, 물 0.973

㉯ 1.53 M

[해설]

㉮ 몰분율 — 몰분율은 전체 몰수에 대한 각 성분의 몰수 비이므로, 먼저 두 성분의 몰수를 구한다.

질산의 분자량은 1 + 14 + 48 = 63이므로
$n_{\mathrm{HNO_3}} = \dfrac{31.5\ \mathrm{g}}{63\ \mathrm{g/mol}} = 0.5\ \mathrm{mol}$

물의 질량은 360 - 31.5 = 328.5 g이므로
$n_{\mathrm{H_2O}} = \dfrac{328.5\ \mathrm{g}}{18\ \mathrm{g/mol}} = 18.25\ \mathrm{mol}$

전체 몰수는 0.5 + 18.25 = 18.75 mol이므로

$x_{\mathrm{HNO_3}} = \dfrac{0.5}{18.75} =$0.0267

$x_{\mathrm{H_2O}} = \dfrac{18.25}{18.75} =$0.973

두 몰분율의 합이 0.0267 + 0.973 ≒ 1이 되는지 확인하면 검산이 된다.

㉯ 몰농도 — 몰농도는 용액 1 L에 녹아 있는 용질의 몰수다. 비중 1.1을 이용해 용액의 부피부터 구한다.

$V = \dfrac{360\ \mathrm{g}}{1.1\ \mathrm{g/mL}} = 327.27\ \mathrm{mL} = 0.32727\ \mathrm{L}$

$M = \dfrac{0.5\ \mathrm{mol}}{0.32727\ \mathrm{L}} = 1.5278 \approx$1.53 M

주의할 점 두 가지. 첫째, 질산의 몰분율을 0.03으로 반올림하면 안 된다. 0.0267을 유효숫자 한 자리까지 줄인 값이라 몰분율로서의 정보가 사라진다(일부 교재가 0.03으로 싣고 있으나 0.0267 또는 0.027로 쓰는 것이 옳다). 둘째, 물의 몰수를 18.2 mol로 적은 교재가 있는데 328.5 ÷ 18 = 18.25 mol이 맞다. 다행히 어느 쪽으로 계산해도 몰분율은 0.0267로 같아 답이 갈리지는 않는다.

또 하나, 몰분율 계산에는 비중 1.1이 쓰이지 않는다. 비중은 몰농도를 구할 때만 필요한 조건이다.