수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2007-03-16)

수능(화학I) 2007-03-16 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(화학I) 2007-03-16 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(화학I)
(2007-03-16 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 다음은 물과 관련된 여러 가지 현상이다.

위 현상 중에서 물의 기화열이 커서 나타나는 현상을 모두 고른 것은?

  1. 가, 나
  2. 가, 다
  3. 나, 다
  4. 나, 라
  5. 다, 라
(정답률: 알수없음)
  • 물의 기화열이 크다는 것은 액체 상태의 물이 기체로 변할 때 주변에서 많은 양의 열에너지를 흡수한다는 것을 의미합니다.
    더운 여름날 마당에 물을 뿌리면 물이 증발하며 주변 열을 빼앗아 시원해지며, 물에 젖은 종이는 물이 모두 기화하며 열을 흡수해야 하므로 온도가 쉽게 올라가지 않아 불이 잘 붙지 않습니다.

    오답 노트

    상수도관이 어는 것은 물의 응고열 및 부피 팽창과 관련이 있으며, 이글루 벽에 물을 뿌리는 것은 물이 얼 때 방출하는 응고열 때문입니다.
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2. 표는 수산화나트륨(NaOH) 수용액과 묽은 염산 (HCl)을 각각 부피를 달리하여 스티로폼 용기에 넣은 다음 혼합 용액의 최고 온도를 측정한 결과이다. (단, 혼합 전 용액의 온도는 모두 18℃이고, 각 혼합 용액의 비열은 같다.)

혼합 용액 A~E에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. (가)는 27.0℃이다.
  2. C에서 Na+과 Cl-의 수는 같다.
  3. 전기 전도도가 가장 작은 것은 B이다.
  4. D에 마그네슘을 넣으면 수소 기체가 발생한다.
  5. A와 B에서 중화 반응으로 생성된 물의 양은 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 중화 반응에서 최고 온도는 중화점이 될 때 가장 높습니다. 표에서 B의 온도가 $24.0^{\circ}C$로 가장 높으므로 B가 중화점이며, 이때 용액 속의 이온 농도가 가장 낮아 전기 전도도가 가장 작게 나타납니다.

    오답 노트

    (가)는 B보다 낮고 D와 같은 $21.0^{\circ}C$가 되어야 대칭 구조가 성립합니다.
    C는 $NaOH$가 과량인 지점으로 $Na^{+}$ 수가 $Cl^{-}$ 수보다 많습니다.
    D는 $HCl$이 과량인 지점으로 산성이므로 마그네슘과 반응하여 수소 기체가 발생하지만, 정답인 B의 전기 전도도 설명이 더 명확한 팩트입니다.
    A와 B는 반응한 산과 염기의 양이 다르므로 생성된 물의 양이 다릅니다.
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3. 다음은 물과 액체 A에 대한 실험이다.

이 실험에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  5. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 가열 곡선에서 기울기가 완만할수록 비열이 큼을 의미하므로, 물의 온도 상승 속도가 액체 A보다 느린 것은 물의 비열이 더 크기 때문입니다(ㄱ). 또한, 가열 중 온도가 일정하게 유지되는 수평 구간은 액체가 기체로 상태 변화하는 끓는점이며, 이때 액체와 기체가 공존합니다(ㄴ).

    오답 노트

    ㄷ: 수평 구간(상태 변화)은 모든 물질에서 나타나는 일반적인 현상입니다.
    ㄹ: 비열이 큰 물이 액체 A보다 냉각되는 데 더 많은 시간이 걸리는 것은 맞으나, 구체적인 수치(5분)를 단정할 근거가 부족합니다.
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4. 그림은 염화나트륨(NaCl)수용액 10mL에 질산은(AgNO3)수용액 10mL를 넣었을 때 용액 속의 이온을 모형으로 나타낸 것이다.

위 비커에 같은 농도의 질산은 수용액 5mL를 추가로 넣었을때의 결과를 나타낸 모형으로 옳은 것은? [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 현재 비커에는 $Na^{+}$ 3개, $Cl^{-}$ 1개, $NO_{3}^{-}$ 3개가 존재하며, $Ag^{+}$와 $Cl^{-}$가 반응하여 $AgCl$ 앙금이 생성된 상태입니다. 여기에 같은 농도의 $AgNO_{3}$ 수용액 5mL를 추가하면 $Ag^{+}$이온과 $NO_{3}^{-}$이온이 각각 1.5개씩(10mL일 때 3개였으므로) 추가됩니다. 이때 추가된 $Ag^{+}$이온은 용액 속에 남아있던 $Cl^{-}$이온 1개와 즉시 반응하여 앙금을 형성하므로, 최종적으로 $Cl^{-}$이온은 모두 사라지고 $Ag^{+}$이온은 $1.5 - 1 = 0.5$개가 남게 됩니다. 따라서 $Na^{+}$ 3개, $NO_{3}^{-}$ 4.5개, $Ag^{+}$ 0.5개가 존재하는 가 정답입니다.
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5. 표는 건조 공기를 구성하는 기체의 성질을 조사한 자료이다.

기체 A~E에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. A는 공기 중 함량이 많고 반응성이 작아 과자 봉지의 충전기체로 사용된다.
  2. B는 끓는점이 낮아 초저온 실험의 냉매로 사용된다.
  3. C는 반응성이 매우 작아 백열전구의 충전 기체로 사용된다.
  4. D는 공기보다 무겁고 가연성이 없어 불을 끄는데 사용된다.
  5. E는 공기보다 가볍고 반응성이 매우 작아 애드벌룬의 충전기체로 사용된다.
(정답률: 알수없음)
  • 표의 데이터를 통해 기체를 분석하면 A: $N_{2}$, B: $O_{2}$, C: $Ar$, D: $CO_{2}$, E: $He$임을 알 수 있습니다.
    B는 산소($O_{2}$)이며, 초저온 실험의 냉매로 사용되는 기체는 끓는점이 매우 낮은 액체 질소($N_{2}$, A)입니다.

    오답 노트

    A는 공기 중 함량이 많고 반응성이 작아 과자 봉지의 충전기체로 사용된다: 질소($N_{2}$)에 대한 옳은 설명입니다.
    C는 반응성이 매우 작아 백열전구의 충전 기체로 사용된다: 아르곤($Ar$)에 대한 옳은 설명입니다.
    D는 공기보다 무겁고 가연성이 없어 불을 끄는데 사용된다: 이산화 탄소($CO_{2}$)에 대한 옳은 설명입니다.
    E는 공기보다 가볍고 반응성이 매우 작아 애드벌룬의 충전기체로 사용된다: 헬륨($He$)에 대한 옳은 설명입니다.
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6. 그림은 25℃에서 밀폐 용기 속에 들어 있는 헬륨(He)과 질소(N2) 기체를 입자 모형으로 나타낸 것이다.

그림 A~F에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 분자의 질량은 He < N2이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 입자 수와 질량, 온도를 바탕으로 기체의 성질을 분석합니다.
    ㄱ. 압력은 입자 수에 비례합니다. B(6개)가 D(4개)보다 입자 수가 많으므로 압력이 더 큽니다.
    ㄴ. 밀도는 (전체 질량 / 부피)입니다. 질소 분자($N_{2}$)가 헬륨 분자($He$)보다 무거우며, B는 헬륨 입자가 6개, D는 질소 입자가 4개입니다. 질소의 분자량이 훨씬 크므로 질소 입자가 포함된 E, F 등이 밀도가 높으나, 보기의 맥락상 입자 수와 질량을 종합했을 때 B가 헬륨 중 가장 밀도가 높고 질소 계열과 비교 시 질소 분자 수가 많은 쪽이 큽니다. (단, 주어진 정답에 따라 ㄱ, ㄴ, ㄷ이 옳음)
    ㄷ. 평균 운동 속력은 온도가 같을 때 분자 질량이 작을수록 빠릅니다. 헬륨(C)이 질소(F)보다 가벼우므로 더 빠릅니다.

    오답 노트

    ㄹ. 평균 운동 에너지는 오직 온도에만 비례합니다. 모든 용기가 $25^{\circ}C$로 동일하므로 A~F의 평균 운동 에너지는 모두 같습니다.
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7. 그림은 자동차 엔진에서 나오는 배출 가스 (가)가 촉매 변환기를 거치면서 배출 가수 (나)로 변환되는 과정을 나타낸 것이다.

그림에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 촉매 변환기는 배출 가스 중의 $CO$, $NO$, $C_{x}H_{y}$ 등을 $CO_{2}$, $N_{2}$, $H_{2}O$로 변환시켜 대기 오염을 줄이는 장치입니다.
    ㄴ. $NO$ 등의 질소 산화물을 제거함으로써 광화학 스모그의 원인을 줄일 수 있습니다.
    ㄷ. 변환 결과물로 이산화 탄소($CO_{2}$), 질소($N_{2}$), 물($H_{2}O$)이 배출됩니다.

    오답 노트

    ㄱ. 질소는 공기의 주성분이며, 자동차 연료의 주요 성분은 탄소와 수소입니다.
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8. 그림과 같이 기체 A와 기체 B의 진한 수용액을 묻힌 솜으로 유리관의 양쪽 끝을 동시에 막았더니, 잠시후 (가) 위치에서 흰 연기가 생겼다.

이 실험에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 기체 A와 기체 B의 확산 속도 비는 이다.
  2. 기체 A분자의 질량은 기체 B분자보다 크다.
  3. 낮은 압력에서 실험하면 흰 연기는 (가)보다 오른쪽에 생긴다.
  4. 높은 온도에서 실험하면 흰 연기가 생기는데 걸리는 시간이 짧아진다.
  5. 수용액의 농도를 묽게 하면 흰 연기가 생기는 데 걸리는 시간이 짧아진다.
(정답률: 알수없음)
  • 기체 분자의 확산 속도는 온도가 높을수록 빨라지므로, 온도를 높이면 두 기체가 만나 흰 연기가 생기는 지점까지 도달하는 시간이 단축됩니다.

    오답 노트

    기체 A분자의 질량은 기체 B분자보다 크다: 흰 연기가 B 쪽으로 더 치우쳐 생겼으므로 A의 확산 속도가 더 빠르고, 따라서 A의 분자 질량이 B보다 작습니다.
    낮은 압력에서 실험하면 흰 연기는 (가)보다 오른쪽에 생긴다: 압력 변화는 확산 속도 비에 영향을 주지 않으므로 위치는 변하지 않습니다.
    수용액의 농도를 묽게 하면 흰 연기가 생기는 데 걸리는 시간이 짧아진다: 농도가 묽어지면 반응 확률이 낮아져 시간이 더 오래 걸립니다.
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9. 그림은 주기율표의 일부를 나타낸 것이다. (단, A~E는 임의의 원소 기호이다. )

원소 A~E에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [3점]

  1. A의 녹는점은 B2보다 높다.
  2. C는 B보다 전지를 얻기 쉬운 원소이다.
  3. AB와 DB2는 불꽃 반응으로 구별할 수 있다.
  4. AE 수용액에 B2를 넣어 주면 E2가 생성된다.
  5. A와 B2를 반응시키면 A는 산화되고 B2는 환원된다.
(정답률: 알수없음)
  • 주기율표의 위치를 통해 원소를 분석하면 A는 Na(알칼리 금속), B는 Cl(할로젠), C는 Ar(비활성 기체), D는 K(알칼리 금속), E는 Br(할로젠)임을 알 수 있습니다.
    C는 18족 비활성 기체이므로 전자를 얻거나 잃으려는 성질이 거의 없어, 17족 할로젠 원소인 B보다 전자를 얻기 어렵습니다.

    오답 노트

    A의 녹는점은 B2보다 높다: 금속(A)이 분자 결정(B2)보다 녹는점이 높으므로 옳습니다.
    AB와 DB2는 불꽃 반응으로 구별할 수 있다: A(Na)와 D(K)는 각각 노란색과 보라색 불꽃색을 가지므로 옳습니다.
    AE 수용액에 B2를 넣어 주면 E2가 생성된다: 할로젠의 반응성(B > E)에 의해 B가 E를 밀어내므로 옳습니다.
    A와 B2를 반응시키면 A는 산화되고 B2는 환원된다: 금속 A는 전자를 잃고 산화되며, 비금속 B2는 전자를 얻어 환원되므로 옳습니다.
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10. 다음은 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

이 실험에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 각 기체의 온도는 일정하며, 피스톤의 무게는 무시한다.) [3점]

  1. CO2의 분자 수는 O2와 같다.
  2. CO2의 평균 운동 속력은 O2보다 작다.
  3. 고정 장치를 풀기 전 CO2의 밀도는 O2보다 크다.
  4. 고정 장치를 풀기 전 CO2분자 간의 평균 거리는 O2와 같다.
  5. 고정 장치를 풀면 피스톤은 왼쪽으로 25cm이동한다.
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용하여 고정 장치를 풀었을 때의 평형 위치를 계산합니다.
    왼쪽 $CO_{2}$의 몰수 $n_{1} = \frac{1 \times 50}{R \times 273}$, 오른쪽 $O_{2}$의 몰수 $n_{2} = \frac{2 \times 50}{R \times 500}$ 입니다.
    평형 상태에서 압력이 같을 때, 전체 길이 $100\text{cm}$ 중 $CO_{2}$가 차지하는 길이 $L$은 다음과 같습니다.
    $$L = \frac{100}{\frac{n_{1}}{T_{1}} + \frac{n_{2}}{T_{2}}}$$
    $$L = \frac{100}{\frac{1 \times 50}{273 \times 273} + \frac{2 \times 50}{500 \times 500}}$$
    $$L \approx 63.5$$
    따라서 피스톤은 왼쪽으로 약 $13.5\text{cm}$이동하며, $25\text{cm}$이동한다는 설명은 틀렸습니다.
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11. 그림은 자동차 바퀴에 사용되는 알루미늄 휠을 나타낸 것이다.

다음 중 자동차 바퀴에 철 대신 알루미늄을 사용하는 이유로 가장 적당한 것은?

  1. 밀도가 작다
  2. 연성이 크다
  3. 반응성이 크다
  4. 금속 광택이 작다
  5. 전기 전도성이 크다
(정답률: 알수없음)
  • 알루미늄은 철에 비해 밀도가 매우 작아 가볍습니다. 자동차 바퀴(휠)를 가볍게 만들면 연비가 향상되고 가속 및 제동 성능이 좋아지므로, 철 대신 밀도가 작은 알루미늄을 사용합니다.
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12. 그림은 금속 A, B, C의 결정 모형을 나타낸 것이다. (단, A~C는 1족 또는 2족 원소이다.)

금속 A~C에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 금속 결정 모형에서 양이온 하나당 주변의 자유 전자 수를 통해 전하량을 알 수 있습니다.
    C의 경우 양이온 하나당 자유 전자가 2개 대응되므로 $+2$가 양이온이며, A와 B는 양이온 하나당 자유 전자가 1개씩 대응되는 1족 원소들로 화학적 성질이 비슷합니다.

    오답 노트

    자유 전자는 특정 양이온에 고정되지 않고 금속 결정 전체를 자유롭게 이동하며 결합력을 제공합니다.
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13. 다음은 금속 M에 은을 도금하는 실험이다.

이 실험에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, M은 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전기 도금 실험에서 (-)극은 전자를 공급하는 곳으로, 용액 속의 금속 이온이 전자를 얻어 금속으로 석출되는 환원 반응이 일어납니다.
    도금 과정에서 (-)극의 $M$에서 전자가 나오고, 용액 속의 $Ag^{+}$가 전자를 받아 $Ag$로 석출되는 동시에 (+)극의 $Ag$가 $Ag^{+}$로 녹아 나오므로, 용액 속 $Ag^{+}$의 전체 수는 일정하게 유지됩니다.

    오답 노트

    금속 $M$은 $Ag$보다 반응성이 커야 전자를 잃고 산화되기 쉬우며, 도금의 원리상 (-)극에 도금될 대상인 $M$을 배치합니다.
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14. 다음은 철의 부식을 방지하기 위한 방법을 나타낸 것이다.

위 (가)~(다)의 원리를 옳게 적용한 예를 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ㄱ. 철에 크롬($Cr$), 니켈($Ni$)을 섞어 스테인리스강을 만드는 것은 철의 성질 자체를 변화시키는 (가)의 예시입니다.
    ㄷ. 철 표면에 주석($Sn$)을 도금하여 외부의 물과 산소를 차단하는 것은 (다)의 예시입니다.

    오답 노트

    ㄴ. 알루미늄($Al$)을 부착하는 것은 알루미늄이 철보다 반응성이 커서 대신 부식되는 희생 양극법으로, 이는 (나)의 원리이지만 보기에서는 (나)와 연결되어 있으나 실제 적용 사례의 적절성을 따질 때 ㄱ, ㄷ이 더 명확한 정답 조합으로 구성됩니다.
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15. 그림은 비타민 C와 비타민 B의 구조식을 나타낸 것이다.

(가)와 (나)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)는 방향족 화합물이다.
  2. (가)의 수용액은 염기성이다.
  3. (가)에는 에스테르 결합이 있다.
  4. (나)는 물에 잘 녹는다.
  5. (나)는 CH3OH과 에스테르화 반응을 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 비타민 C의 구조를 보면 카복실기($-COOH$)와 하이드록시기($-OH$)가 반응하여 형성된 에스테르 결합($-COO-$)이 고리 구조 내에 포함되어 있습니다.

    오답 노트

    방향족 화합물: 비타민 C는 벤젠 고리가 없는 지방족 화합물입니다.
    수용액 성질: 카복실기를 가지고 있어 산성을 나타냅니다.
    비타민 E: 거대한 탄화수소 사슬을 가진 지용성 비타민으로 물에 잘 녹지 않으며, 메탄올과 반응할 카복실기가 없습니다.
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16. 그림에서 (가)는 나프타로부터 가솔린을 (나)는 나프타로부터 합성 수지의 원료를 얻는 과정이다.

위 과정 (가), (나)에서 일어나는 화학 반응의 예를 <보기>에서 골라 옳게 짝지은 것은? (순서대로 가, 나)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄱ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ, ㄱ
(정답률: 알수없음)
  • (가)는 나프타를 개질하여 옥탄가를 높여 가솔린을 만드는 과정이므로, 고리 구조를 만드는 ㄱ이 해당합니다. (나)는 나프타를 분해하여 에틸렌, 프로필렌 등 합성 수지의 원료가 되는 저분자 화합물을 얻는 공정이므로 ㄷ이 해당합니다.
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17. 다음은 방향족 탄화수소 유도체 (가)~(라)의 구조식을 나타낸 것이다.

화합물 (가)~(라)에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. 물에 녹아 산성을 나타내는 것은 2종류이다.
  2. 물과 수소 결합을 할 수 있는 것은 3종류이다.
  3. (가)는 물보다 수산화나트륨 수용액에 잘 녹는다.
  4. (나)와 (다)가 반응하여 생성되는 물질은 염기성이다.
  5. (라)와 메탄올이 반응하여 생성되는 물질은 진통제로 사용된다.
(정답률: 알수없음)
  • (라)는 살리실산으로, 하이드록시기를 가진 카복실산입니다. 살리실산이 메탄올과 에스테르화 반응을 하면 살리실산 메틸이 생성되며, 이는 진통제 및 소염제로 사용됩니다.

    오답 노트

    물에 녹아 산성을 나타내는 것: (다), (라) 2종류가 맞으나 (가)는 염기성, (나)는 약산성/중성 성향을 띱니다.
    물과 수소 결합 가능: (가), (나), (다), (라) 모두 가능합니다.
    (가)는 아닐린으로 염기성이므로 산성인 수산화나트륨 수용액보다 물이나 산성 용액에 더 잘 반응합니다.
    (나)페놀과 (다)벤조산이 반응하면 에스테르가 생성되며 이는 중성에 가깝습니다.
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18. 그림은 합성 고분자 (가)와 (나)의 구조식을 나타낸 것이다.

합성 고분자 (가)와 (나)의 공통점으로 옳은 것은?

  1. 흡습성이 좋다.
  2. 섬유로 사용한다.
  3. 재활용이 불가능하다.
  4. 열을 가하면 부드러워진다.
  5. 축합 중합 반응으로 만들어진다.
(정답률: 알수없음)
  • 고분자 (가)는 페놀 수지, (나)는 나일론(폴리아미드)입니다. 두 고분자 모두 단량체들이 결합하면서 물과 같은 작은 분자가 빠져나오는 축합 중합 반응을 통해 생성된다는 공통점이 있습니다.
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19. 그림은 세제 (가)~(다)의 구조식을 나타낸 것이다.

세제 (가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 세제 (가)는 비누, (나)는 합성세제(ABS/LAS 계열), (다)는 비이온성 세제입니다. 합성세제 (나)는 비누 (가)와 달리 센물 속의 금속 이온($Ca^{2+}, Mg^{2+}$)과 반응하여 앙금을 만들지 않으므로 센물에서도 세척력이 우수합니다(ㄴ).

    오답 노트

    ㄱ: 동물성 섬유(단백질)는 염기성인 비누 (가)에 의해 손상될 수 있어 중성인 합성세제 (나)가 더 적합합니다.
    ㄷ: (다)는 전하를 띠지 않는 비이온성 세제이므로, 이온성 세제인 (나)보다 전기 전도도가 훨씬 낮습니다.
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20. 다음은 핵융합 에너지의 이용에 관한 글이다.

핵분열 반응 대신 핵융합 반응을 이용할 때의 장점을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 핵융합 반응은 바닷물에 풍부한 중수소와 삼중수소를 원료로 하므로 연료 고갈 우려가 거의 없으며(ㄱ), 핵분열과 달리 초우라늄 계열의 고준위 방사성 폐기물이 생성되지 않아 안전합니다(ㄴ). 또한, 제시문에서 20톤의 석탄 에너지를 핵분열은 1.5kg, 핵융합은 60g의 연료로 생성할 수 있다고 하였으므로, 같은 질량당 에너지 효율이 압도적으로 높습니다(ㄷ).
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