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온도와 크기가 동일한 4개의 용기에 각각 다음과 같은 양의 기체를 채웠을 때, 용기 상세 페이지

1[위험물산업기사 필기] 21년 4회차

온도와 크기가 동일한 4개의 용기에 각각 다음과 같은 양의 기체를 채웠을 때, 용기 내 압력이 가장 큰 경우는?

1

메테인 분자 1.5×10231.5 \times 10^{23}

2

산소 1그램당량

3

표준상태에서 CO2\mathrm{CO_2} 16.8L

4

수소기체 1g

해설

표준상태에서 CO2\mathrm{CO_2} 16.8L를 채운 경우의 압력이 가장 크다.

같은 온도·부피 조건에서 이상기체 법칙 PV=nRTPV=nRT에 따라 압력은 기체의 몰수에 비례하므로 각 보기의 몰수를 비교한다.

메테인 분자 1.5×10231.5\times10^{23}개인 경우
n=1.5×10236.02×10230.25moln=\dfrac{1.5\times10^{23}}{6.02\times10^{23}}\approx0.25\,\mathrm{mol}

산소 1그램당량인 경우 O2+4e2O2\mathrm{O_2}+4e^- \rightarrow 2\mathrm{O^{2-}}에서 전자 4개가 관여하므로 당량은
32÷4=8g32\div4=8\,\mathrm{g}
1그램당량 = 8g이며, 이는
8÷32=0.25mol8\div32=0.25\,\mathrm{mol}O2\mathrm{O_2}에 해당한다.

표준상태에서 CO2\mathrm{CO_2} 16.8L인 경우
n=16.822.4=0.75moln=\dfrac{16.8}{22.4}=0.75\,\mathrm{mol}

수소기체 1g인 경우
n=12=0.5moln=\dfrac{1}{2}=0.5\,\mathrm{mol}

몰수를 비교하면 0.75mol인 경우가 가장 크므로 압력도 가장 크다.

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