9급 지방직 공무원 과학 필기 기출문제복원 (2018-05-19)

9급 지방직 공무원 과학 2018-05-19 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 과학
(2018-05-19 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 그림은 생태계에서 일어나는 질소 순환 과정 중 일부를 나타낸 것이다. 물질 A는 이온 형태이며, (다) 과정에는 뿌리혹박테리아가 관여한다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 물질 A는 암모늄 이온(NH4＋)이다.
  2. 물질 A를 흡수하는 생물 X에는 식물이 포함된다.
  3. (가) 과정은 세균에 의해 일어난다.
  4. (나) 과정은 질소 동화 작용이다.
(정답률: 알수없음)
  • 질소 순환 과정에서 (다) 과정은 뿌리혹박테리아에 의한 질소 고정이며, 물질 A는 암모늄 이온($\text{NH}_4^+$)입니다. 이 암모늄 이온이 질산화 세균에 의해 질산 이온($\text{NO}_3^-$)으로 변하는 과정이 (나) 과정입니다.

    오답 노트
    (나) 과정: 질소 동화 작용이 아니라, 암모늄 이온이 질산 이온으로 변하는 질산화 작용입니다.
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2. 다음은 어느 생명과학자가 수행한 탐구 과정의 일부를 순서대로 나타낸 것이다. 이 탐구 과정에서 조작 변인으로 가장 적절한 것은? (단, 제시된 탐구과정 이외는 고려하지 않는다)

  1. 푸른곰팡이가 자란 곳 주변에는 세균이 증식하지 못한 현상
  2. 모든 조건이 동일한 세균 배양 접시 A와 B의 준비
  3. A와 B에 푸른곰팡이 배양액의 첨가 여부
  4. B에서만 세균이 증식한 현상
(정답률: 알수없음)
  • 조작 변인이란 가설을 검증하기 위해 실험자가 의도적으로 변화시키는 요인을 말합니다.
    제시된 탐구 과정에서 세균의 증식 여부를 확인하기 위해 A 접시에는 푸른곰팡이 배양액을 넣고, B 접시에는 넣지 않았으므로 A와 B에 푸른곰팡이 배양액의 첨가 여부가 조작 변인입니다.
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3. 그림은 항원 X, Y에 노출되지 않았던 쥐의 체내에 항원 X, Y를 감염시켰을 때, 시간에 따른 항체 A와 B의 농도 변화를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 ＜보기＞에서 옳은 것만을 모두 고르면? (단, X, Y 이외의 항원은 고려하지 않는다)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 항원 X의 1차 감염 시 항체 A가 서서히 증가하고, 2차 감염 시 훨씬 빠르고 강하게 증가하는 것은 기억세포에 의한 2차 면역 반응이기 때문입니다. 반면 항원 Y는 1차 감염임에도 항체 B가 매우 낮게 형성되므로, 항체 A는 항원 X에 대응하는 항체입니다.

    오답 노트
    항원 Y의 기억세포: 1차 감염 시에는 기억세포가 존재하지 않으며, 감염 후 생성됨
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4. 그림은 시냅스에서 흥분이 전달되는 과정을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 신경전달물질은 가지 돌기 말단에서 분비된다.
  2. 신경전달물질은 (나)의 탈분극에 관여한다.
  3. 시냅스에서 흥분은 (가)에서 (나)의 방향으로 전달된다.
  4. 시냅스에서 흥분의 전달은 뉴런에서 흥분의 전도보다 속도가 느리다.
(정답률: 알수없음)
  • 시냅스에서 흥분 전달은 축삭 돌기 말단(가)에서 분비된 신경전달물질이 다음 뉴런의 가지 돌기(나)로 전달되는 과정입니다.
    신경전달물질은 가지 돌기 말단이 아니라 축삭 돌기 말단에서 분비되므로 옳지 않습니다.
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5. 그림은 핵상이 2n인 어떤 동물세포의 감수 분열이 일어날 때, 세포 1개당 DNA 양의 상대적인 변화를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 돌연변이는 고려하지 않는다)

  1. (가) 시기에는 2가 염색체가 관찰된다.
  2. (나) 시기에는 상동 염색체가 분리된다.
  3. (다) 시기에는 핵상이 2n에서 n으로 변한다.
  4. (라) 시기에는 DNA의 복제가 일어난다.
(정답률: 알수없음)
  • DNA 상대량 그래프에서 (가)는 간기의 S기로 복제가 일어나며, (나)는 감수 1분열로 상동 염색체가 분리되어 DNA 양이 절반으로 줄어드는 시기입니다.
    (나) 시기에는 상동 염색체가 분리되어 각각의 딸세포로 나누어지므로 정답입니다.

    오답 노트
    (가) 시기: DNA 복제가 일어나는 S기이며, 2가 염색체는 감수 1분열 전기(나 이전)에 관찰됨
    (다) 시기: 감수 2분열로, 핵상은 이미 (나) 시기 종료 후 $n$으로 변함
    (라) 시기: 감수 2분열 완료 후의 상태이며, DNA 복제는 (가)에서 일어남
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6. 아인슈타인의 특수 상대성 이론으로 설명할 수 없는 현상만 나열한 것은?

  1. 중력파, 질량ㆍ에너지 동등성
  2. 길이 수축, 중력에 의한 시간 팽창
  3. 중력 렌즈, 블랙홀
  4. 수성의 세차 운동, 질량ㆍ에너지 동등성
(정답률: 알수없음)
  • 특수 상대성 이론은 등속 직선 운동을 하는 관찰자 사이의 현상을 다루며, 중력에 의한 시공간의 왜곡은 일반 상대성 이론의 영역입니다.
    중력 렌즈와 블랙홀은 중력에 의한 빛의 굴절과 시공간 왜곡을 다루는 일반 상대성 이론으로 설명해야 하는 현상입니다.

    오답 노트
    중력파, 중력에 의한 시간 팽창, 수성의 세차 운동: 일반 상대성 이론의 설명 영역임
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7. 그림 (가), (나)는 길이와 굵기가 같은 두 종류의 관을 나타낸 것으로 (가)는 한쪽 끝만 열려 있고 (나)는 양쪽 끝이 열려 있다. (가), (나)의 관 내부의 공기를 진동시키고 공명 현상을 이용하여 일정한 진동수의 음을 발생시킨다. (가)에서 발생하는 음의 최소 진동수가 일 때, (나)에서 발생하는 음의 최소 진동수는? (단, 공기의 온도는 일정하다)

  1. f/4
  2. f/2
  3. 2f
  4. 4f
(정답률: 28%)
  • 관의 길이 $L$이 같을 때, 한쪽 끝이 막힌 관(가)의 기본 진동수 $f_1$과 양쪽 끝이 열린 관(나)의 기본 진동수 $f_2$의 관계를 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$f_1 = \frac{v}{4L}$$
    $$f_2 = \frac{v}{2L}$$
    ② [숫자 대입]
    $$f_2 = \frac{v}{2L} = 2 \times \frac{v}{4L} = 2f$$
    ③ [최종 결과]
    $$f_2 = 2f$$
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8. 그림과 같이 +y 방향으로 세기가 일정한 전류 I가 흐르는 직선 도선 P가 y축에 고정되어 있고, x=3d에 직선 도선 Q가 P와 나란히 고정되어 있다. x축 상의 점 x=2d에서 자기장의 세기가 0이 되기 위하여 Q에 흐르는 전류의 세기와 방향은? (단, 두 도선은 가늘고 무한히 길다)

(정답률: 알수없음)
  • 무한 직선 도선에 의한 자기장의 세기 공식을 이용하며, 점 $x=2d$에서 두 도선 P, Q가 만드는 자기장의 방향이 반대이고 세기가 같아야 합성 자기장이 0이 됩니다. P는 $+y$ 방향 전류이므로 $x=2d$에서 자기장은 화면으로 나오는 방향입니다. 따라서 Q는 화면으로 들어가는 방향의 자기장을 만들어야 하므로 전류 방향은 P와 같은 $+y$ 방향이어야 합니다.
    ① [기본 공식] $B = \frac{\mu_{0}I}{2\pi r}$
    ② [숫자 대입] $\frac{\mu_{0}I}{2\pi(2d)} = \frac{\mu_{0}I_{Q}}{2\pi(3d-2d)} \rightarrow \frac{I}{2d} = \frac{I_{Q}}{d}$
    ③ [최종 결과] $I_{Q} = \frac{1}{2}I, +y$
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9. 그림은 열효율이 0.25인 카르노 열기관이 절대 온도 T1의 고열원에서 Q1의 열을 흡수하여 W의 일을 하고 절대 온도 T2의 저열원으로 Q2의 열을 방출하는 것을 나타낸 것이다. Q2=6Q, T1=8T일 때, Q1과 T2의 값은? (순서대로 Q1, T2)

  1. 8Q, 6T
  2. 10Q, 6T
  3. 8Q, 4T
  4. 10Q, 4T
(정답률: 알수없음)
  • 카르노 열기관의 열효율은 고열원과 저열원의 절대 온도 비 또는 흡수/방출 열량 비로 구할 수 있습니다.
    먼저 열효율 공식을 통해 $Q_{1}$을 구하고, 온도 효율 공식을 통해 $T_{2}$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $e = 1 - \frac{Q_{2}}{Q_{1}} = 1 - \frac{T_{2}}{T_{1}}$
    ② [숫자 대입] $0.25 = 1 - \frac{6Q}{Q_{1}} \rightarrow 0.25 = 1 - \frac{T_{2}}{8T}$
    ③ [최종 결과] $Q_{1} = 8Q, T_{2} = 6T$
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10. 그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 운동 중인 질량이 4kg인 물체에 일정한 크기의 힘 가 운동 방향으로 작용하여 물체가 10m를 이동한 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 물체에 가 작용한 순간부터 물체의 운동 에너지를 이동 거리에 따라 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. F가 작용하기 직전 물체의 속력은 4m/s이다.
  2. a에서 물체의 가속도 크기는 1m/s2이다.
  3. F의 크기는 4N이다.
  4. a에서 까지 물체의 이동 시간은 2초이다.
(정답률: 알수없음)
  • 일-에너지 정리를 이용하여 힘의 크기와 가속도를 구하고, 등가속도 운동 공식을 통해 시간을 계산합니다.
    먼저 힘 $F$의 크기를 구합니다.
    ① [기본 공식] $W = \Delta K = F \times s$
    ② [숫자 대입] $72 - 32 = F \times 10$
    ③ [최종 결과] $F = 4\text{ N}$
    다음으로 가속도 $a$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $F = m \times a$
    ② [숫자 대입] $4 = 4 \times a$
    ③ [최종 결과] $a = 1\text{ m/s}^2$
    마지막으로 $a$에서 $b$까지의 이동 시간 $t$를 구합니다. $a$점($5\text{m}$)에서의 속력 $v_a$는 $\frac{1}{2}mv_a^2 = 32 + (4 \times 5) = 52\text{J}$이므로 $v_a = \sqrt{26}\text{m/s}$이고, $b$점($10\text{m}$)에서의 속력 $v_b$는 $\frac{1}{2}mv_b^2 = 72\text{J}$이므로 $v_b = 6\text{m/s}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $t = \frac{v_b - v_a}{a}$
    ② [숫자 대입] $t = \frac{6 - \sqrt{26}}{1}$
    ③ [최종 결과] $t \approx 0.9\text{ s}$
    따라서 이동 시간이 $2\text{초}$라는 설명은 옳지 않습니다.
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11. 그림은 우리나라의 최근 30년과 10년 동안의 월 평균 황사 발생 일수를 비교하여 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 ＜보기＞에서 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그래프에서 최근 30년보다 최근 10년의 황사 발생 일수가 전반적으로 증가한 것을 통해 몽골과 중국의 사막화 현상이 심화되었음을 알 수 있으며, 여름철에는 강수량이 증가하여 지표면의 먼지가 씻겨 내려가므로 발생 일수가 적습니다.

    오답 노트
    봄철 황사 심화: 북태평양 기단의 영향이 아니라, 주로 이동성 고기압과 저기압의 영향 및 발원지의 건조한 상태 때문입니다.
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12. 다음은 태양에서 나타나는 현상 (가)～(다)를 촬영한 것이다. 이에 대한 설명으로 ＜보기＞에서 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 태양의 활동 현상을 분석하는 문제입니다.
    (가)는 코로나, (나)는 흑점, (다)는 쌀알무늬입니다.
    코로나는 개기 일식 때 관측 가능하며, 흑점의 이동을 통해 태양의 자전 주기를 구할 수 있습니다.

    오답 노트
    (다)는 태양의 대기층인 채층에서 나타나는 현상이다: 쌀알무늬는 대기층이 아닌 태양의 표면인 광구에서 나타나는 현상입니다.
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13. 그림은 북반구 태평양에서 대기와 표층 해수의 순환을 모식적으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 ＜보기＞에서 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 북태평양 표층 해수 순환과 대기 순환의 관계를 분석한 문제입니다.
    (가)는 중위도에서 서쪽으로 부는 편서풍이며, (나)는 저위도에서 동쪽으로 부는 무역풍입니다. 이에 따라 B는 북태평양 해류, D는 북적도 해류가 됩니다.

    오답 노트
    A는 C보다 수온이 낮다: A는 저위도에서 고위도로 이동하는 난류 지역이므로 C보다 수온이 높습니다.
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14. 그림은 남반구 동태평양 적도 부근 해역의 평균 해수면 온도에 대한 편차이고, A와 B는 각각 엘니뇨 시기와 라니냐 시기 중 하나를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. A는 엘니뇨 시기이고, B는 라니냐 시기이다.
  2. A보다 B에서 동태평양 해수의 용승이 약화된다.
  3. A보다 B에서 무역풍의 세기가 강하다.
  4. A보다 B에서 동태평양의 따뜻한 해수층 두께가 얇다.
(정답률: 알수없음)
  • 동태평양 해수면 온도 편차가 양(+)인 A는 엘니뇨 시기, 음(-)인 B는 라니냐 시기입니다.
    라니냐 시기인 B는 무역풍이 강화되어 동태평양의 따뜻한 해수층 두께가 얇아지고, 찬 해수의 용승이 평소보다 더 강하게 일어납니다. 따라서 B에서 용승이 약화된다는 설명은 틀린 것입니다.
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15. 그림 (가)와 (나)는 판의 경계를 나타낸 모식도이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 안데스 산맥은 (가)에, 히말라야 산맥은 (나)에 해당한다.
  2. 화산 활동은 (나)보다 (가)에서 활발하다.
  3. (가)는 발산형 경계이고, (나)는 수렴형 경계이다.
  4. (나)에서는 해구에서 대륙판 쪽으로 갈수록 진원의 깊이가 깊어진다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)는 대륙판과 대륙판이 충돌하는 수렴형 경계(습곡 산맥 형성)이고, (나)는 해양판이 대륙판 아래로 섭입하는 수렴형 경계(해구 및 호상열도 형성)입니다. 섭입대인 (나)에서는 섭입하는 해양판을 따라 지진이 발생하며, 해구에서 대륙판 쪽으로 갈수록 진원의 깊이가 깊어지는 베니오프대 특징이 나타납니다.

    오답 노트
    안데스 산맥은 (가)에, 히말라야 산맥은 (나)에 해당한다: 안데스는 (나), 히말라야는 (가)에 해당함
    화산 활동은 (나)보다 (가)에서 활발하다: 섭입이 일어나는 (나)에서 더 활발함
    (가)는 발산형 경계이고, (나)는 수렴형 경계이다: 둘 다 수렴형 경계임
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16. 그림 (가)～(다)에 해당하는 원자 모형에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)에서 전자는 원형 궤도를 따라 운동한다.
  2. (나)에서 원자의 중심에는 원자핵이 존재한다.
  3. (다)에서 전자의 에너지 준위는 연속적인 값을 갖는다.
  4. (가)～(다) 중 가장 먼저 제안된 모형은 (나)이다.
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 모형은 (가) 전자구름 모형, (나) 톰슨 모형, (다) 보어 모형입니다. 원자 모형의 발전 과정은 톰슨 $\rightarrow$ 러더퍼드 $\rightarrow$ 보어 $\rightarrow$ 현대(전자구름) 순으로 진행되었으므로, 가장 먼저 제안된 모형은 톰슨 모형인 (나)입니다.

    오답 노트
    전자는 원형 궤도를 따라 운동한다: 보어 모형(다)에 해당함
    원자의 중심에는 원자핵이 존재한다: 러더퍼드 이후 모형(가, 다)에 해당함
    전자의 에너지 준위는 연속적인 값을 갖는다: 전자의 에너지는 양자화되어 불연속적임
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17. 다음 질산(HNO3) 수용액과 수산화 바륨(Ba(OH)2) 수용액의 화학 반응식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 중화 반응이다.
  2. 반응한 H+의 몰수와 생성된 H2O의 몰수는 같다.
  3. 구경꾼 이온은 바륨 이온(Ba2+)과 수산화 이온(OH-)이다.
  4. 반응 전후에 원자의 산화수는 변하지 않는다.
(정답률: 47%)
  • 중화 반응의 알짜 이온 반응식과 구경꾼 이온을 분석합니다.
    반응식: $2HNO_{3}(aq) + Ba(OH)_{2}(aq) \rightarrow Ba(NO_{3})_{2}(aq) + 2H_{2}O(l)$
    알짜 이온 반응식은 $H^{+} + OH^{-} \rightarrow H_{2}O$이며, 반응에 참여하지 않는 구경꾼 이온은 $Ba^{2+}$와 $NO_{3}^{-}$입니다. 따라서 수산화 이온($OH^{-}$)은 알짜 이온이므로 구경꾼 이온이라는 설명은 옳지 않습니다.
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18. ＜보기＞에 제시된 기체 분자에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, ONF에서 중심 원자는 N이다)

  1. NO의 모든 원자는 옥텟 규칙을 만족한다.
  2. ONF에서 질소(N) 원자의 산화수는 ＋3이다.
  3. ONF의 분자 구조는 직선형이다.
  4. <보기>의 분자에서 질소(N) 원자의 가장 큰 산화수와 가장 작은 산화수의 차이는 5이다.
(정답률: 알수없음)
  • 분자의 구조와 산화수를 분석합니다.
    ONF에서 중심 원자가 $N$일 때, $O$는 $-2$, $F$는 $-1$의 산화수를 가지므로 $N$의 산화수는 $+3$이 됩니다.

    오답 노트
    NO의 옥텟 규칙: $NO$는 총 원자가 전자가 $11$개인 홀수 전자 분자로 모든 원자가 옥텟 규칙을 만족할 수 없습니다.
    ONF의 분자 구조: 중심 원자 $N$에 공유 전자쌍 $3$개와 비공유 전자쌍 $1$개가 있어 삼각뿔형 구조를 가집니다.
    산화수 차이: $N_{2}$($0$), $NO$($+2$), $NO_{2}$($+4$), $ONF$($+3$) 중 최대 $+4$, 최소 $0$으로 차이는 $4$입니다.
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19. 다음 이산화 황(SO2)과 관련된 화학 반응식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)와 (나)에서 SO2에 포함된 황(S) 원자의 산화수는 두 경우 모두 반응 후에 감소한다.
  2. (가)에서 H2S는 산화제이다.
  3. (나)에서 Cl2는 산화된다.
  4. (가)와 (나)에서 황(S) 원자의 가장 큰 산화수는 ＋6이다.
(정답률: 40%)
  • 화학 반응식의 산화수 변화를 분석합니다.
    $$\text{(가) } SO_{2}(g) + 2H_{2}S(g) \rightarrow 2H_{2}O(l) + 3S(s)$$
    $$\text{(나) } SO_{2}(g) + 2H_{2}O(l) + Cl_{2}(g) \rightarrow H_{2}SO_{4}(aq) + 2HCl(aq)$$
    황($S$)의 산화수는 (가)의 $SO_{2}$에서 $+4$, $H_{2}S$에서 $-2$, 생성물 $S$에서 $0$이며, (나)의 $SO_{2}$에서 $+4$, $H_{2}SO_{4}$에서 $+6$입니다. 따라서 가장 큰 산화수는 $+6$입니다.

    오답 노트
    황(S) 원자의 산화수 감소: (나)에서는 $+4$에서 $+6$으로 증가하므로 틀렸습니다.
    $H_{2}S$는 산화제: $H_{2}S$의 $S$가 $-2$에서 $0$으로 산화되므로 환원제입니다.
    $Cl_{2}$는 산화된다: $Cl_{2}$의 $Cl$이 $0$에서 $-1$로 환원됩니다.
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20. 다음 중 입자 수가 가장 많은 것은? (단, 0°C, 1기압에서 기체 1몰(mol)의 부피는 22.4L이다. 각 원자의 원자량은 H: 1, C: 12, N: 14, O: 16, Na: 23, Cl: 35.5이다)

  1. 물(H2O) 18g에 들어 있는 물 분자 수
  2. 암모니아(NH3) 17g에 들어 있는 수소 원자 수
  3. 염화 나트륨(NaCl) 58.5g에 들어 있는 전체 이온 수
  4. 0°C, 1기압에서 이산화 탄소(CO2) 기체 44.8L에 들어 있는 이산화 탄소 분자 수
(정답률: 알수없음)
  • 각 보기의 입자 수를 몰수($mol$)로 환산하여 비교합니다.
    물 $18g$의 분자 수: 분자량 $18$이므로 $1mol$의 분자 수입니다.
    암모니아 $17g$의 수소 원자 수: 분자량 $17$이므로 분자는 $1mol$이며, 분자당 수소 원자가 $3$개이므로 $3mol$의 원자 수입니다.
    염화 나트륨 $58.5g$의 전체 이온 수: 화학식량 $58.5$이므로 $1mol$이며, $Na^{+}$와 $Cl^{-}$가 각각 $1mol$씩 존재하여 총 $2mol$의 이온 수입니다.
    이산화 탄소 $44.8L$의 분자 수: $0^{\circ}C, 1atm$에서 $22.4L$가 $1mol$이므로 $44.8L$는 $2mol$의 분자 수입니다.
    따라서 수소 원자 수가 $3mol$로 가장 많습니다.
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