2018 중학생화학대회에 관심을 가지고 적극적으로 의견을 개진해 주신 여러 분들께 진심으로 감사드립니다.

제기된 문제들에 대한 위원회의 논의 결과를 아래와 같이 공지해 드립니다.

 

[문제 27] ①번 ②번 복수정답

 

선택적 촉매 환원(SCR) 장치의 NO 기체 처리는 비교적 널리 알려진 산화환원 반응으로, 1몰의 요소가 1몰 또는 2몰의 NO 기체를 처리하는 것으로 보고되어 있습니다.

단계적으로는 우선 아래와 같이 요소로부터 암모니아가 생성되고

(NH2)2CO + H2O → CO2 + 2NH3

생성된 암모니아가 두 번째 단계에서 산화되면서 NO와 산소를 환원시키게 됩니다. (편의상 산성 조건에서 4몰의 암모니아가 양성자화 되었다고 가정합니다.)

4NH4+ → 2N2 + 16H+ +12e-

2NO + 4H+ + 4e- → N2 + 2H2O

O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

암모니아의 산화에서 생긴 12개의 전자수를 맞추기 위해서는

(1) 4몰의 NO와 1몰의 O2 환원 (요소 1몰 당 2몰 NO처리) 또는

(2) 2몰의 NO와 2몰의 O2 환원 (요소 1몰 당 1몰 NO처리) 등 2가지가 가능합니다. 그 중 최대 처리는 2몰로 정답은 ①번입니다.

이 전체 반응식은 2(NH2)2CO + 4NO + O2 → 4N2 + 4H2O + 2CO2 가 됩니다.

 

1몰 요소로부터 2몰 이상의 NO를 처리하는 아래와 같은 이의 제기 반응들은 비록 실제로 일어나지는 않지만, 문제의 조건으로부터 제한하기는 어렵다고 위원회에서 판단하였습니다.

4(NH2)2CO + 10NO + O2 → 9N2 + 8H2O + 4CO2

20(NH2)2CO + 58NO + O2 → 49N2 + 40H2O + 20CO2

이 경우, 산소가 반응에 참여하는 조건에서 1몰 요소로 3몰의 NO를 처리하는 것은 불가능하지만, 처리 몰수가 3몰에 근접하게 됩니다.

이에 따라 27번 문제는 ①번과 ②번을 복수정답으로 수정합니다.

 

[문제 34] 문제 삭제

도마뱀붙이가 벽이나 천정에 붙는 것은 반데르발스 힘 중에서 런던 힘이라고도 하는 분산력으로 널리 알려져 있습니다. 이 힘은 분자간 유도쌍극자-유도쌍극자에 의한 힘으로, 일반적으로 전하를 띤 물질이나 영구쌍극자 사이의 힘으로 분류하지는 않습니다.

테플론의 경우, 분자구조상 열 지어 있는 플루오린 원자들의 높은 전기음성도에 기인하는 분산력 저하 때문에 높은 소수성과 낮은 접착력을 갖게 됩니다. (분자량은 단일 분자의 분산력을 비교하는 경우에 흔히 쓰이지만, 문제와 같이 고체 표면에서는 분자량으로 분산력을 추정하기 어렵습니다.)

즉, 위원회에서 의도한 문제의 답은 ③번입니다.

 

반면, 2014년에 발표된 논문(Journal of The Royal Society Interface, 11, 20140371)에 의하면, 접촉전기화에 의한 정전기력이 보다 지배적인 힘이라는 보고가 있었습니다. 이 주장의 진위가 연구자들 사이에 회의적이고(“Gecko adhesion takes electric turn”, Science News, 2014) 그 이후에 후속 연구결과가 한 건도 보고되지 않은 것으로 보아 아직 정설로 인정하기 어렵지만, 그 주장이 틀렸음을 증명한 연구결과도 더 이상 보고되지 않았으므로 아직까지는 하나의 가설로 인정되어야 한다는 것이 위원회의 판단입니다.

이에 따라, 문제 자체의 정답을 고를 수 없어 본 문제를 삭제하기로 결론지었습니다.

 

[기타]

27번과 34번 이외에 제기된 문제들에 대해서는 논의 결과 오류가 없다고 위원회에서 판단하였습니다.

 

다시 한 번 보내 주신 관심과 참여에 감사드립니다.