[화1] 고난도 문항의 비밀 (1)

안녕하세요 수능 화학 강사 김동준입니다

다음회까지 화학식량과 몰을 마무리(?)하는 의미로 

고난도 문항의 비밀 한 가지를 알려드리려고 합니다

사실 제목을 예전에 즐겨보던 웹툰을 패러디해서

역전! 야매화학 이라고 하려다가 너무 따라하는거

아닌가 싶은 생각에 고난도 문항의 비밀 정도로 바꿔봤습니다 

(이미 무슨 말 하려는지 감이 오는 분도 좀 계실거같네요)

일단 바로 들어가보겠습니다

2021년 7월 학평 화1 17번입니다

바로 작년 문제라 아마 많은 분들이 기억하고 계실법한

준킬러임에도 불구하고 오답률 1,2위를 다투던 문제였죠

이 문제를 빠르게 해결해보려고 합니다

(가)에서 (나)로 넘어가면서 탄화수소가 17w 첨가됩니다

여기서 (나)에 첨가된 탄화수소를 구성 원소인

탄소(C)와 수소(H) 질량비로 나눠보면 다음과 같습니다

C₃H₄의 C와 H 질량비 9 : 1

C₄H₈의 C와 H 질량비 6 : 1

우연히(?)도 모두 더하니 17w가 되네요

→ 9w + w + 6w + w = 17w

여기에 야매를 0.1스푼 정도 추가해서

“탄화수소 종류에 따른 질량비를 대략 알고 있다면”

(가)에서 C_xH₆ 5w이므로 C : H = 4w : w이 아닐까?

C:H=4:1 이면 C₂H₆?!

정리해보면 (나)에서

C2H6 C : H = 4w : w (5w)

C3H4 C : H = 9w : w (10w)

C4H8 C : H = 6w : w (7w) 이고

따라서 (나)의 C:H 질량비=19:3으로 

ㄱ,ㄴ,ㄷ을 처리할 수 있습니다

이 문제를 이론적으로 접근한다고 하면

전체 질량이 17w, 부피는 9V, H 원자 수는 2N 증가이므로

증가한 양을 활용할 수 있습니다

(가)에서 C는 x로 알 수 없지만 H는 분자당 6개이므로 

4V를 4몰(상댓값)으로 보아 H 원자를 24몰(=N)로 잡고

첨가한 C₃H₄와 C₄H₈의 부피를 각각 aV, bV라 하면

증가한 H 원자 수는 4a + 8b = 48몰(=2N)이 됩니다

부피는 9V 증가이므로 a+b=9이고

둘을 연립하면 a=6, b=3을 얻을 수 있습니다

이를 통해 증가한 질량을 분석해보면 

C₃H₄ (M=40) 6몰, C₄H₈ (M=56) 3몰의 질량은 

40x6 + 56x3 = 408이고 이게 17w 이므로 w=24.

따라서 C_xH₆ 4몰의 질량 5w를 120이라 할 수 있고

C_xH₆의 분자량은 30이 되어 x=2를 얻을 수 있습니다

다만 여기까지 찾았다고 해도 ㄷ을 해결하기 위해서는

구성 원소의 질량비로 나눠보는게 제일 합리적이겠죠

여기서 복잡하게 각각의 C, H 질량 계산을 하고 있으면 

19, 20번을 날리게 되니까요

하나만 더 보면 22학년도 대비 9월 평가원 화1 18번입니다

기체 1g 부피비가 15:22 이면 분자량비는 22:15 이고

여기에 야매를 0.1스푼정도 추가하여

“대표적인 질소 산화물의 분자량을 알고 있다면”

(가)는 N₂O (M=44), (나)는 NO (M=30) 입니다

원자량은 Y가 X보다 크다는 조건이 있으므로

Y가 산소, X는 질소이며 따라서 (다)는 N₂O₃ (M=76).

물론 이 문제도 이론적으로 접근할 수는 있습니다

(가)와 (나)를 비교하면 분자량이 감소하는데

X와 Y의 질량비가 (가) : (나) = 1 : 2 이므로

Y가 증가할 수는 없고 X가 감소하여야 합니다

구성 원자 수가 5이하이고 원자는 자연수이므로

X, Y가 동시에 변해서 질량비 1:2가 나올 수는 없고

Y가 일정할 때 X가 2:1로 감소하는 상황에서

원자량 X>Y를 만족시키는 경우를 찾으면 

처음 풀이와 같은 결론을 얻을 수 있습니다

다만 이 문제도 18번 문제이고 

여기에 시간을 너무 많이 소모하면

킬러를 풀 시간이 점점 없어지게 되겠죠

여러분이 대비하고 있는 수능은

‘학문’이 아니라 '시험'입니다

화1을 치는 입장에서는 효율적으로 잘보는게 중요하지

얼마나 학문적으로 아름답게 잘 풀었는지가 중요한게 아니거든요

어쨌든 완벽하게 이론적이지는 못한 것이기에 조심스럽고

개인적으로는 이런식으로 화학을 하는게 좀 슬프기도 합니다만

어쨌든 수능 대비에 도움이 되는 관점이기 때문에 

단원을 마무리하는 의미로 쓰게 되었습니다

다음 글에는 이 ‘야매’ 풀이가 나름의 근거를 갖는 이유와

자주 나오는 원자량과 분자량 등을 정리하고

주의할 점 등을 이야기해보려고 합니다

오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다!