경찰공무원(순경) 과학 필기 기출문제복원 (2018-09-01)

경찰공무원(순경) 과학 2018-09-01 필기 기출문제 해설

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경찰공무원(순경) 과학
(2018-09-01 기출문제)

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1과목: 과학

1. 다음 그림은 등속직선 운동으로 과속하는 자동차를 순찰차가 따라잡는 것을 나타낸 것이다. 과속차의 속력은 35 m/s로 일정하고 순찰차는 정지상태에서 출발하여 등가속도 운동으로 7 km를 이동 한 후 과속차를 그림과 같이 따라잡았다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉠㉢
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 순찰차가 과속차를 따라잡았을 때 두 차량의 이동 거리와 시간이 동일함을 이용해 풀이합니다.
    먼저 과속차는 등속 직선 운동을 하므로 이동 거리 $s = vt$ 공식을 사용해 걸린 시간 $t$를 구합니다. $7\text{ km} = 7000\text{ m}$임을 주의하세요.
    ① [기본 공식] $t = \frac{s}{v}$
    ② [숫자 대입] $t = \frac{7000}{35}$
    ③ [최종 결과] $t = 200\text{ s}$
    따라서 ㉠은 옳은 설명입니다.

    다음으로 순찰차는 정지 상태에서 출발한 등가속도 운동을 하므로 이동 거리 공식 $s = \frac{1}{2}at^2$를 사용하여 가속도 $a$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $a = \frac{2s}{t^2}$
    ② [숫자 대입] $a = \frac{2 \times 7000}{200^2}$
    ③ [최종 결과] $a = 0.35\text{ m/s}^2$
    따라서 ㉡은 옳은 설명입니다.

    마지막으로 순찰차가 과속차를 따라잡은 순간의 속력 $v$는 등가속도 운동 속도 공식 $v = at$를 사용합니다.
    ① [기본 공식] $v = at$
    ② [숫자 대입] $v = 0.35 \times 200$
    ③ [최종 결과] $v = 70\text{ m/s}$
    따라서 ㉢도 옳은 설명입니다.

    결과적으로 ㉠, ㉡, ㉢ 모두 옳습니다.
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2. 다음 그림은 전하량이 각각 qA, qB이고, 서로 r만큼 떨어진 두 점전하 A, B를 나타낸 것이다. A는 양(+)전하이고, B의 오른쪽으로 r만큼 떨어진 점 P의 전기장은 0이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉡㉢
  3. ㉢㉣
  4. ㉠㉣
(정답률: 알수없음)
  • 점 P에서 전기장이 $0$이 되려면 두 전하에 의한 전기장의 방향이 반대여야 합니다. A가 양(+)전하이므로, P점에서 A에 의한 전기장은 오른쪽 방향입니다. 따라서 B에 의한 전기장은 왼쪽 방향이어야 하므로 B는 양(+)전하이어야 합니다.
    전기장의 세기 공식 $E = k \frac{q}{r^2}$를 이용하여 P점에서의 평형 조건을 세우면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $k \frac{q_A}{(2r)^2} = k \frac{q_B}{r^2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{q_A}{4r^2} = \frac{q_B}{r^2}$
    ③ [최종 결과] $q_A = 4q_B$
    두 전하 사이의 모든 점에서는 A와 B가 모두 양전하이므로 전기장의 방향이 오른쪽입니다. 또한 A의 왼쪽 영역에서는 두 전하에 의한 전기장이 모두 왼쪽 방향이므로 전기장이 $0$이 되는 지점은 존재하지 않습니다.
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3. 다음 그림은 공기 중에서 -z방향으로 진행하는 전자기파의 모습을 대략적으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉠㉢
  3. ㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 전자기파는 전기장과 자기장이 서로 수직이며, 진행 방향과도 수직으로 진동하며 나아가는 파동입니다.
    그림에서 $x$축 방향으로 진동하는 성분은 전기장이며, $y$축 방향으로 진동하는 성분이 자기장입니다. 따라서 $x$축은 자기장을 나타낸다는 설명은 틀렸으며, 전기장과 자기장은 항상 수직으로 진동한다는 설명은 옳습니다.

    오답 노트
    전자기파의 에너지는 진동수 $f$에 비례하며, 파장 $\lambda$와는 반비례 관계입니다.
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4. 다음 그림은 균일한 자기장 영역으로 한 개의 사각형 도체고리가 중력에 의해 아랫방향(-y방향)으로 떨어지고 있는 모습을 (가), (나), (다) 순으로 나타낸 것이다. (가)는 고리가 자기장 영역으로 들어갈 때, (나)는 자기장 영역 내에 있을 때, (다)는 자기장 영역에서 빠져나올 때를 나타낸다. 자기장의 방향은 xy평면에 수직으로 들어가는 방향이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉠㉢
  3. ㉡㉣
  4. ㉠㉡㉣
(정답률: 알수없음)
  • 렌츠의 법칙에 따라 자기장의 변화를 방해하는 방향으로 유도 전류가 흐릅니다.
    자기장 영역으로 들어가는 (가)에서는 내부 자기장이 증가하므로 이를 상쇄하기 위해 종이 평면에서 나오는 방향의 자기장을 만드는 반시계 방향으로 전류가 흐릅니다.
    (나)에서는 자기장의 변화가 없으므로 유도 전류가 흐르지 않아 자기력이 작용하지 않습니다.
    (다)에서는 내부 자기장이 감소하므로 이를 보충하기 위해 종이 평면으로 들어가는 방향의 자기장을 만드는 시계 방향으로 전류가 흐릅니다.

    오답 노트
    (다) 고리의 유도전류는 (가)와 반대 방향입니다.
    등속 운동 시 유도 기전력의 크기는 자기장의 변화율에 비례하며, (가)와 (다)의 변화율이 같으므로 유도 전류의 크기도 같습니다.
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5. 다음 그림은 질량이 서로 다른 물체 A, B가 액체에 잠겨 정지해 있는 상태를 나타낸 것이다. A는 부피의 2/3가, B는 완전히 잠겨 있다. 물체 A, B의 부피는 V로 같고, 액체의 밀도는 ρ이며 일정하다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉠㉢
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 물체가 액체에 정지해 있을 때, 중력(무게)과 부력의 크기는 같습니다. 부력의 크기는 물체가 밀어낸 액체의 무게와 같습니다.
    물체 A의 질량 계산:
    ① [기본 공식] $m = \rho V_{sub}$
    ② [숫자 대입] $m = \rho \times \frac{2}{3}V$
    ③ [최종 결과] $m = \frac{2}{3}\rho V$
    물체 B는 완전히 잠긴 채 정지해 있으므로 물체의 밀도가 액체의 밀도 $\rho$와 같아야 하며, 밀어낸 액체의 부피가 $V$로 A($\frac{2}{3}V$)보다 크므로 부력 또한 B가 더 큽니다.
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6. 다음은 여러 가지 생명체에서 나타나는 공통적인 생명 현상에 대한 설명이다. 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉡㉢
  2. ㉠㉣
  3. ㉠㉢㉣㉤
  4. ㉡㉢㉣㉤
(정답률: 알수없음)
  • 생명체의 공통적인 특성을 묻는 문제입니다.
    모든 생물은 세포로 구성되어 있으며, 단세포 생물은 세포 분열로 생식하고, 수정란이 개체가 되는 과정은 발생이며, 삼투압 유지는 항상성의 대표적 예시입니다.

    오답 노트
    호흡은 유기물을 분해하여 에너지를 얻는 이화 작용입니다.
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7. 다음 표는 생물의 세포에 들어 있는 염색체 수를 나타낸 것이다. 소는 한 쌍의 성염색체에 의해 성별이 결정된다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, 돌연변이는 고려하지 않는다.)

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉠㉢
  4. ㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 세포의 염색체 수 분석을 통해 상염색체 수를 파악해야 합니다.
    소의 정자세포(생식세포)가 $30$개이므로 체세포는 $60$개이며, 성염색체 $2$개를 제외한 상염색체는 $58$개입니다. 사람의 간세포(체세포)는 $46$개이며, 성염색체 $2$개를 제외한 상염색체는 $44$개입니다.
    따라서 소의 상염색체($58$개)가 사람의 상염색체($44$개)보다 $14$개 더 많습니다.

    오답 노트
    소의 상염색체는 $58$개, 사람의 상염색체는 $44$개이므로 차이는 $14$개입니다.
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8. 다음 그림은 성염색체에 존재하는 유전자로 인해 나타나는 어떤 유전병에 대한 가계도이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, 돌연변이와 교차는 고려하지 않는다.)

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉠㉢
  4. ㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 가계도 분석 결과, 유전병 아버지가 정상 어머니 사이에서 유전병 아들이 태어났으므로 이 유전병은 X 염색체 열성 유전입니다.
    X 염색체 열성 유전이므로 유전병 유전자는 정상 유전자에 대해 열성입니다. 명수의 어머니는 정상 표현형이지만 유전병 아들을 낳았으므로 보인자(이형접합)입니다. 명수는 유전병 남자($X^{r}Y$)이므로, 정상 여자($X^{R}X^{R}$)와 결혼하면 모든 딸은 $X^{R}X^{r}$가 되어 정상으로 나타납니다.

    오답 노트
    명수 어머니의 유전자형은 보인자이므로 이형접합입니다. 명수와 정상 여자의 딸은 모두 보인자로 표현형은 정상입니다.
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9. 다음은 인체에서 혈당량 조절 과정을 설명한 것이다. 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠㉣
  2. ㉡㉢
  3. ㉠㉡㉢
  4. ㉠㉡㉣
(정답률: 알수없음)
  • 혈당량 조절은 인슐린(혈당 감소)과 글루카곤(혈당 증가)의 길항 작용으로 이루어집니다.
    혈당량이 증가하면 이자의 $\beta$세포에서 인슐린이 분비되어 혈당을 낮추며, 교감 신경은 글루카곤 분비를, 부교감 신경은 인슐린 분비를 촉진합니다.

    오답 노트
    글루카곤이 분비되어 간의 글리코젠이 포도당으로 분해되면 혈당량은 증가합니다.
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10. 다음 그림은 생태계를 구성하는 요소들과 그들 간의 관계를 나타낸 것이다. (가), (나), (다)는 구성 요소 간의 영향을 나타낸다. 이에 대한 설명으로 가장 적절하지 않은 것은?

  1. 외래 곤충과 토종 곤충 간의 경쟁은 (다)에 해당한다.
  2. (나)가 증가할 경우 (가)는 감소한다.
  3. 녹색 식물에 의해 그늘이 형성되어 지표면의 온도가 낮아지는 것은 (가)에 해당한다.
  4. 개체군 A는 한 종의 개체들로 구성된다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 (가)는 생물 $\rightarrow$ 환경으로의 영향(작용), (나)는 환경 $\rightarrow$ 생물로의 영향(반작용), (다)는 생물 $\rightarrow$ 생물 간의 영향(상호작용)을 나타냅니다.
    (나)는 환경이 생물에 주는 영향이므로, (나)가 증가한다고 해서 반드시 생물이 환경에 주는 영향인 (가)가 감소하는 상관관계가 성립하는 것은 아닙니다.

    오답 노트
    외래종과 토종 간의 경쟁은 생물 간의 상호작용이므로 (다)가 맞습니다.
    식물이 그늘을 만들어 온도를 낮추는 것은 생물이 환경에 영향을 주는 작용이므로 (가)가 맞습니다.
    개체군은 동일 종의 집단이므로 A는 한 종으로 구성됩니다.
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11. 다음 그림은 어느 해 동짓날 금성, 지구, 목성의 태양에 대한 상대적 위치를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 가장 적절하지 않은 것은? (단, 관측자의 위치는 북반구 중위도 지역이다.)

  1. A 부근을 지날 때 금성은 순행한다.
  2. B일 때 금성의 적경은 태양보다 크다.
  3. C일 때 금성의 위상은 하현달 모양이다.
  4. 우리나라에서 관측된 태양의 남중고도는 목성보다 높다.
(정답률: 알수없음)
  • 동짓날 태양의 남중고도는 1년 중 가장 낮습니다. 목성은 외행성으로 황도면 근처에서 운동하며, 관측자의 위치와 행성의 배치에 따라 남중고도가 결정됩니다. 하지만 동짓날 태양의 남중고도는 최저치이므로, 일반적인 목성의 남중고도보다 높다고 단정할 수 없으며 특히 문제의 배치상 태양의 남중고도가 목성보다 낮게 관측되는 상황이므로 해당 설명은 적절하지 않습니다.
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12. 다음 표는 서로 다른 성질의 (가)와 (나) 용암의 특성을 나타낸 자료이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉡㉣
  3. ㉠㉡㉢
  4. ㉠㉢㉣
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 표에서 (가)는 $SiO_{2}$ 함량이 낮고 온도가 높으며 유동성이 큰 현무암질 용암이고, (나)는 $SiO_{2}$ 함량이 높고 온도가 낮으며 유동성이 작은 유문암질 용암입니다.
    (나)는 유동성이 작아 점성이 크므로 경사가 급한 화산체를 형성하여 ㉡은 옳습니다.
    (나)는 가스 함량이 많아 폭발적 분출이 일어나며 화산 쇄설물의 비율이 높으므로 ㉣은 옳습니다.

    오답 노트
    (가)는 현무암질, (나)는 유문암질입니다.
    점성은 (나)가 (가)보다 더 큽니다.
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13. 다음 그림은 지구를 제외한 태양계 행성들을 특징에 따라 분류하는 과정을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉡㉣
  3. ㉠㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢㉣
(정답률: 알수없음)
  • 분류 체계를 분석하면 A는 지구보다 질량이 큰 행성(목성, 토성, 천왕성, 해왕성), B는 지구보다 질량이 작으면서 한밤중 관측이 불가능한 내행성(수성, 금성), C는 지구보다 질량이 작으면서 한밤중 관측이 가능한 외행성(없음) 또는 분류 기준에 따른 특정 행성이 됩니다. 하지만 일반적인 태양계 분류상 A는 목성형 행성, B는 수성/금성입니다.
    A는 목성형 행성으로 고리가 존재하므로 ㉠은 옳습니다.
    B는 수성 또는 금성으로 내행성이 맞으므로 ㉡은 옳습니다.

    오답 노트
    밀도는 A(목성형)보다 B(지구형)가 더 큽니다.
    C는 분류상 존재하지 않거나 조건에 맞지 않으며, 내행성은 극관이 발달한 행성이 아닙니다.
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14. 다음 표는 서로 다른 두 전선의 특징을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 전선의 특징을 통해 온난 전선과 한랭 전선을 구분합니다.
    A는 완만한 기울기, 층운형 구름, 지속적인 비가 특징인 온난 전선이며, B는 급한 기울기, 적운형 구름, 소나기가 특징인 한랭 전선이므로 ㉠은 옳은 설명입니다.

    오답 노트
    이동 속도는 A가 B보다 빠르다: 한랭 전선(B)이 온난 전선(A)보다 이동 속도가 빠릅니다.
    A 통과 후 남서풍에서 북서풍으로 변화: 온난 전선 통과 후에는 일반적으로 남서풍이 불며 기온이 상승합니다.
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15. 다음 그림은 암석의 순환 과정을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉠㉢
  4. ㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 암석의 순환 과정에서 마그마가 냉각되어 굳어지면 화성암이 됩니다.
    그림에서 마그마로부터 화살표가 이어지는 (가)는 화성암에 해당하므로 ㉠은 옳은 설명입니다.

    오답 노트
    무등산 주상절리는 퇴적암: 주상절리는 화성암(현무암 등)의 특징입니다.
    태백 구문소 층리는 (가)에서 나타난다: 층리는 퇴적암의 대표적인 특징입니다.
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16. 다음은 다이크로뮴산 칼륨이 물, 황과 반응하여 산화 크로뮴이 생성되는 반응을 나타낸 것이다. 반응 계수 a, b, c, d를 옳게 표시한 것은?

  1. a=1, b=2, c=4, d=2
  2. a=2, b=2, c=3, d=3
  3. a=2, b=1, c=4, d=3
  4. a=2, b=2, c=4, d=3
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식의 계수는 반응 전후의 원자 수가 보존되어야 한다는 질량 보존 법칙을 이용하여 결정합니다.
    전체 반응식: $2\text{K}_{2}\text{Cr}_{2}\text{O}_{7} + 2\text{H}_{2}\text{O} + 3\text{S} \rightarrow 4\text{KOH} + 2\text{Cr}_{2}\text{O}_{3} + 3\text{SO}_{2}$
    ① [기본 원리] 각 원소(K, Cr, O, H, S)의 좌우 개수 일치
    ② [숫자 대입] $\text{K}: 2\times a = c$, $\text{S}: 3 = d$, $\text{Cr}: 2\times a = 2\times 2$ $\rightarrow$ $a=2, c=4, d=3, b=2$
    ③ [최종 결과] $a=2, b=2, c=4, d=3$
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17. 다음 그림은 3가지 탄화수소의 구조식을 나타낸 것이다. 이에 대한 옳은 설명만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉡㉢
  3. ㉠㉣
  4. ㉠㉢㉣
(정답률: 알수없음)
  • 탄화수소의 구조와 분자식을 분석하여 성질을 판단합니다.
    $\text{CH}_{2}=\text{CH}-\text{CH}_{3}$ (가)와 사이클로헥세인 (나)는 모두 분자식이 $\text{C}_{3}\text{H}_{6}$와 $\text{C}_{6}\text{H}_{12}$로 일반식 $\text{C}_{n}\text{H}_{2n}$을 만족하여 실험식이 $\text{CH}_{2}$로 동일하므로 ㉠은 옳습니다. 또한 벤젠 (다)는 공명 구조를 가져 모든 탄소 간 결합 길이가 동일하므로 ㉣도 옳습니다.

    오답 노트
    모두 평면구조이다: (나) 사이클로헥세인은 의자형/배형의 입체 구조를 가집니다.
    탄소 원자 수가 (가)가 (나)보다 많다: 분자량 대비 탄소 비율을 계산하면 (나)가 더 많거나 다릅니다.
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18. 다음은 철과 관련된 화학 반응식이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉠
  3. ㉢
  4. ㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 산화-환원 반응의 핵심은 전자의 이동과 산화수 변화입니다.
    반응식 $\text{Fe} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + \text{Cu}$에서 $\text{Cu}^{2+}$는 전자를 얻어 $\text{Cu}$로 환원되므로 ㉠은 옳은 설명입니다.

    오답 노트
    CO는 산화제이다: $\text{CO}$가 $\text{CO}_{2}$로 산화되므로 환원제입니다.
    $\text{H}_{2}\text{O}$은 산화된다: $\text{H}_{2}\text{O}$는 산화-환원 반응에 참여하지 않는 용매/반응물입니다.
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19. 다음은 산·염기와 관련된 화학반응이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)에서 H2O는 H3O+의 짝산이다.
  2. (나)에서 CH3NH2는 아레니우스 염기이다.
  3. (다)에서 H2O는 브뢴스텐드-로우리 산이다.
  4. (라)에서 H2O는 루이스 산이다.
(정답률: 알수없음)
  • 브뢴스텐드-로우리 정의에 따르면 산은 양성자($\text{H}^+$)를 주는 물질이고, 염기는 양성자를 받는 물질입니다.
    (다) 반응 $\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_4^+ + \text{OH}^-$에서 $\text{H}_2\text{O}$가 $\text{NH}_3$에게 $\text{H}^+$를 제공하여 $\text{NH}_4^+$가 되었으므로 $\text{H}_2\text{O}$는 브뢴스텐드-로우리 산입니다.

    오답 노트
    (가) $\text{H}_2\text{O}$는 $\text{H}_3\text{O}^+$의 짝염기입니다.
    (나) $\text{CH}_3\text{NH}_2$는 수용액 상태에서 염기로 작용하므로 브뢴스텐드-로우리 염기입니다.
    (라) $\text{H}_2\text{O}$는 $\text{H}^+$를 받아 $\text{H}_3\text{O}^+$가 되므로 루이스 염기입니다.
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20. 다음 화학 반응식은 탄산 칼슘(CaCO3)과 묽은 염산(HCl)의 반응을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉡㉢
  3. ㉠㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식의 계수를 맞추면 다음과 같습니다.
    $$\text{CaCO}_3(s) + 2\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{CaCl}_2(aq) + \text{CO}_2(g) + \text{H}_2\text{O}(l)$$
    따라서 계수 $x$는 $2$이며, 생성물 A는 물($\text{H}_2\text{O}$)로 극성 화합물입니다.

    오답 노트
    질량 보존 법칙에 의해 반응물의 총 질량과 생성물의 총 질량은 항상 같습니다.
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