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1[소방간부후보생 자연과학개론] 26년 1회차
자동차 에어백 전개 시 NaN3 고체를 분해시키면 Na 고체와 N2 기체를 얻을 수 있다. 1 atm, 300 K에서 NaN3 고체 39 g이 모두 분해될 때, 생성되는 N2 기체 부피는? (단, NaN3의 몰질량은 65 g/mol, N2의 몰질량은 28 g/mol, 기체 상수는 0.08 atm·L/mol·K이고, N2는 이상기체이다)
1
19.2 L
2
20.0 L
3
20.8 L
4
21.6 L
5
22.4 L
해설

NaN3\mathrm{NaN_3} 39 g이 분해되면 N2\mathrm{N_2} 0.9 mol이 생기므로 부피는 21.6 L이다.

반응식: 2NaN3→2Na+3N22\mathrm{NaN_3} \rightarrow 2\mathrm{Na} + 3\mathrm{N_2} (계수비 2 : 3)
NaN3\mathrm{NaN_3} 몰수: 3965=0.6 mol\dfrac{39}{65} = 0.6\ \mathrm{mol}
N2\mathrm{N_2} 몰수: 0.6×32=0.9 mol0.6 \times \dfrac{3}{2} = 0.9\ \mathrm{mol}

이상기체 상태 방정식: V=nRTP=0.9×0.08×3001=21.6 LV = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{0.9 \times 0.08 \times 300}{1} = 21.6\ \mathrm{L}

  • 19.2 L: N2\mathrm{N_2} 0.80 mol에 해당하는 부피로, 0.9 mol과 맞지 않는다.
  • 20.0 L: 약 0.83 mol에 해당하는 부피로, 0.9 mol과 맞지 않는다.
  • 20.8 L: 약 0.87 mol에 해당하는 부피로, 0.9 mol과 맞지 않는다.
  • 22.4 L: 0 ℃·1 atm에서 기체 1 mol의 부피로, 300 K 조건과 실제 몰수를 반영하지 않았다.

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