수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2007-11-15)

수능(화학I) 2007-11-15 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(화학I) 2007-11-15 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(화학I)
(2007-11-15 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 그림 (가)는 눈의 결정 (나)는 물방울이고 (다)는 물 분자의 결합 모형을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물 분자 사이의 결합 A는 공유 결합이고, B는 수소 결합입니다.
    질량이 같을 때 얼음(가)이 물(나)로 변하면, 수소 결합에 의해 형성되었던 빈 공간이 많은 육각형 구조가 무너지면서 부피가 감소합니다.

    오답 노트
    물방울의 동그란 모양: 표면 장력 때문이며, 이는 수소 결합(B)의 영향입니다.
    결합 B의 개수: 얼음(가) 상태일 때 모든 분자가 4개의 수소 결합을 가지며, 액체(나)가 되면 일부 결합이 끊어져 평균 개수가 줄어듭니다.
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2. 그림 (가)는 어떤 대도시에서 스모그가 발생한 날의 시간에 따른 NO2의 농도를 (나)는 스모그 생성 과정의 일부를 나타낸 것이다.

이 자료에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 대기 중에서 NO는 NO2로 변하지 않는다.
  2. 7시경에 광화학 스모그가 가장 심하다.
  3. O2가 많아지면 산소 원자(O)의 발생량이 증가한다.
  4. 탄화수소의 발생량을 줄이면 스모그를 감소시킬 수 있다.
  5. 일조량이 증가하면 NO2의 농도가 증가할 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • 광화학 스모그는 질소 산화물($\text{NO}_x$)과 탄화수소가 햇빛과 반응하여 오존($\text{O}_3$)과 옥시던트 등을 생성하며 발생합니다.
    제시된 (나)의 메커니즘을 보면 탄화수소가 $\text{NO}$를 $\text{NO}_2$로 전환시키고 옥시던트를 생성하는 핵심 역할을 합니다. 따라서 탄화수소의 발생량을 줄이면 스모그를 감소시킬 수 있다는 설명이 가장 적절합니다.

    오답 노트
    대기 중에서 $\text{NO}$는 $\text{NO}_2$로 변하지 않는다: $\text{O}_2$와 반응하여 $\text{NO}_2$로 변함
    7시경에 광화학 스모그가 가장 심하다: 햇빛이 강한 낮 시간대에 심함
    $\text{O}_2$가 많아지면 산소 원자(O)의 발생량이 증가한다: $\text{NO}_2$가 햇빛에 의해 분해되어야 $\text{O}$가 발생함
    일조량이 증가하면 $\text{NO}_2$의 농도가 증가할 것이다: $\text{NO}_2$가 햇빛에 의해 분해되므로 농도는 감소함
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3. 다음은 물에 녹아 과산화수소가 생성되는 산소계 표백제를 이용한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 과산화수소 $\text{H}_2\text{O}_2$가 분해되어 산소 $\text{O}_2$가 발생하는 반응에서 요오드화칼륨 $\text{KI}$는 반응 속도를 빠르게 하는 촉매로 작용합니다. 따라서 요오드화칼륨은 촉매로 사용되었다가 옳은 설명입니다.
    발생한 기체는 산소 $\text{O}_2$이며, 산소의 분자량은 $32$로 공기의 평균 분자량(약 $29$)보다 무겁습니다. 따라서 발생한 기체는 공기보다 가볍다는 설명은 틀렸습니다.
    산소는 물에 매우 잘 녹지 않는 기체입니다. 따라서 발생한 기체는 물에 잘 녹는다는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    발생한 기체는 공기보다 가볍다: 산소는 공기보다 무거움
    발생한 기체는 물에 잘 녹는다: 산소는 물에 잘 녹지 않음
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4. 다음은 물의 성질에 따른 세제의 특성을 알아보기 위한 실험이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 석회수 $\text{Ca(OH)}_2$에 드라이아이스 $\text{CO}_2$를 넣으면 탄산칼슘 $\text{CaCO}_3$ 앙금이 생겨 뿌옇게 흐려졌다가, $\text{CO}_2$가 더 많이 녹으면 soluble한 탄산수소칼슘 $\text{Ca(HCO}_3)_2$가 되어 다시 맑아집니다.
    (가)에서 용액은 단물로 변한다는 설명은 틀렸습니다. $\text{Ca(HCO}_3)_2$는 전해질이므로 전기가 통하는 전해질 용액입니다.
    합성세제는 경수(칼슘, 마그네슘 이온 포함)에서도 세척력이 유지되므로 (다)의 시험관 A에서 앙금이 생성된다는 설명은 틀렸습니다.
    비누는 경수 성분과 반응하여 앙금을 형성하므로 거품이 잘 나지 않습니다. 반면, (다)의 시험관 C는 끓여서 $\text{CO}_2$를 제거하여 연수가 되었으므로 비누 거품이 더 잘 생성됩니다. 따라서 (다)에서 시험관 B는 C보다 거품이 적게 생성된다가 옳은 설명입니다.

    오답 노트
    (가)에서 용액은 단물로 변한다: 전해질 용액임
    (다)의 시험관 A에서 앙금이 생성된다: 합성세제는 경수에서도 앙금을 만들지 않음
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5. 그림 (가)는 헬륨으로 채운 기체 측정관과 수은으로 채운 깔때기가 고무관으로 연결된 것을(나)는 (가)의 깔때기를 내려 수은의 높이가 같게 된 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 대기압은 760 mmHg이며 온도 변화는 없다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보일의 법칙에 따라 온도와 기체의 양이 일정할 때 압력과 부피는 반비례합니다.
    (가)에서 헬륨의 압력은 대기압 $760\text{ mmHg}$에서 수은 기둥 높이 $38\text{ cm} = 380\text{ mmHg}$를 뺀 $380\text{ mmHg}$입니다. (나)에서는 수은 높이가 같으므로 압력이 대기압인 $760\text{ mmHg}$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $P_1 V_1 = P_2 V_2$
    ② [숫자 대입] $380 \times 40 = 760 \times V_2$
    ③ [최종 결과] $V_2 = 20\text{ mL}$
    따라서 (나)에서 헬륨의 부피는 $20\text{ mL}$이므로 (나)에서 헬륨의 부피는 $60\text{ mL}$이다는 틀린 설명입니다.
    헬륨의 평균 운동 속도는 온도에만 의존하므로 (가)와 (나)에서 동일합니다. 따라서 헬륨의 평균 운동속도는 (가)>(나)이다는 틀린 설명입니다.
    (나)에서 콕을 열면 내부 압력이 대기압과 같아지므로 수은의 높이는 변하지 않습니다. 따라서 (나)에서 콕을 열어 두어도 수은의 높이는 변하지 않는다가 옳은 설명입니다.

    오답 노트
    (나)에서 헬륨의 부피는 $60\text{ mL}$이다: 계산 결과 $20\text{ mL}$임
    헬륨의 평균 운동속도는 (가)>(나)이다: 온도가 일정하므로 속도 동일
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6. 다음은 어느 과학 잡지의 내용 중 일부이다.

이 자료에 제시된 연료전지의 문제점을 해결하기 위한 금속 재료로 가장 적당한 것은?

  1. 수소 저장 합금
  2. 초전도 합금
  3. 열전재료
  4. 초경량 합금
  5. 형상 기억 합금
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 자료 에서 연료전지의 핵심 문제점은 연료(수소)를 안전하고 효율적으로 보관할 장치가 미흡하다는 것입니다. 따라서 수소를 고밀도로 안전하게 저장할 수 있는 수소 저장 합금이 가장 적당한 재료입니다.
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7. 그림에서 (가)는 금속에 전압을 걸어줄 때의 변화를, (나)는 힘을 가할 때의 변화를 모형으로 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 금속 결정 구조에서 A는 자유 전자이고, B는 금속 양이온입니다.

    오답 노트
    A는 금속의 양이온이고 B는 음이온이다: A가 자유 전자, B가 양이온입니다.
    (가)에서 A는 (-)극, B는 (+)극으로 이동한다: 자유 전자 A는 (+)극으로, 양이온 B는 (-)극으로 이동합니다.
    금속의 연성과 전성은 (나)로 설명할 수 있다: 금속 양이온 층이 미끄러져도 자유 전자가 결합력을 유지하므로 연성과 전성이 나타납니다.
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8. 다음은 물질의 성질을 확인하기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 석회석 $\text{CaCO}_3$에 묽은 염산을 넣으면 이산화 탄소 $\text{CO}_2$ 기체가 발생하며, 이를 수산화나트륨 $\text{NaOH}$ 수용액에 흡수시키면 탄산나트륨 $\text{Na}_2\text{CO}_3$이 생성됩니다.
    ㄱ. $\text{CO}_2$가 $\text{NaOH}$와 반응하여 소모되므로 페트병 내부 압력이 낮아져 찌그러집니다.
    ㄴ. 용액 A(염화 칼슘 $\text{CaCl}_2$)에 질산은 수용액을 넣으면 염화 은 $\text{AgCl}$ 흰색 앙금이 생성됩니다.
    ㄷ. 용액 B(탄산나트륨 $\text{Na}_2\text{CO}_3$)에 용액 A(염화 칼슘 $\text{CaCl}_2$)를 넣으면 탄산 칼슘 $\text{CaCO}_3$ 흰색 앙금이 생성됩니다.
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9. 다음은 메탄올을 이용한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 메탄올 $\text{CH}_3\text{OH}$에 달구어진 구리선을 넣으면 산화되어 포름알데하이드 $\text{HCHO}$(물질 A)가 생성되고, 이를 암모니아성 질산은 수용액으로 산화시키면 포름산 $\text{HCOOH}$(물질 B)가 됩니다.

    오답 노트
    구리선의 달구어진 부분은 메탄올을 산화시키고 자신은 환원되므로 산화된다는 설명은 틀렸습니다.
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10. 다음은 왁스 성분의 하나인 팔미트산세틸을 수산화나트륨 수용액과 반응시켜 비누를 만드는 반응식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 에스테르의 가수분해 반응을 통한 비누 제조 과정입니다.
    반응 결과 생성된 비누($\text{C}_{15}\text{H}_{31}\text{CONa}$)는 강염기성 물질이므로 불꽃 반응 시 $\text{Na}$의 노란색이 나타나 옳습니다.
    비누는 친수성 머리와 소수성 꼬리를 모두 가진 계면활성제로 물에 잘 녹지만, 세틸알코올($\text{CH}_{3}(\text{CH}_{2})_{15}\text{OH}$)은 탄소 사슬이 매우 길어 소수성이 강하므로 물에 잘 녹지 않아 옳습니다.
    비누로 머리를 감으면 염기성 성분으로 인해 모발 큐티클이 열려 거칠어지는데, 이때 산성인 식초로 헹구면 중화되어 다시 부드러워지므로 옳습니다.
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11. 영희는 다음과 같은 실험을 하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응을 통한 이온 수 변화와 물질의 성질을 묻는 문제입니다.
    (가) $\text{MgCl}_{2}$ 수용액 A에서 (나) $\text{Na}_{2}\text{CO}_{3}$를 넣어 $\text{MgCO}_{3}$ 앙금이 생성되면, 용액 내의 이온 수가 감소하므로 $A > B$가 아니라 $B$의 이온 상태를 확인해야 하며, 실제 계산 시 이온 수 변화가 발생합니다.
    (다) $\text{MgCO}_{3}$ 앙금에 아세트산($\text{CH}_{3}\text{COOH}$)을 넣으면 $\text{CO}_{2}$ 기체가 발생하며 앙금이 녹습니다. $\text{CO}_{2}$는 대표적인 온실 기체이므로 옳은 설명입니다.
    주전자의 물때는 주로 $\text{CaCO}_{3}$나 $\text{MgCO}_{3}$ 성분이므로, 산성 물질인 아세트산으로 제거할 수 있다는 설명은 옳습니다.

    오답 노트
    용액의 전체 이온수는 $A > B$: 반응 후 생성되는 $\text{Na}^{+}$이온의 수 등을 고려하면 단순히 $A$가 더 많다고 단정할 수 없습니다.
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12. 다음은 세가지 스테르 화합물의 구조식이다.

위 화합물과 각각을 가수분해 시켜 얻은 생성물에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 세 에스테르 화합물의 분자식을 분석하면 모두 $C_{4}H_{8}O_{2}$로 동일하므로 분자식이 모두 같다는 설명은 옳습니다.
    각 화합물을 가수분해하면 카복실산과 알코올이 생성됩니다.
    1. $\text{CH}_{3}\text{COOCH}_{2}\text{CH}_{3} \rightarrow \text{CH}_{3}\text{COOH} + \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{OH}$
    2. $\text{HCOOCH}_{2}\text{CH}_{2}\text{CH}_{3} \rightarrow \text{HCOOH} + \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{CH}_{2}\text{OH}$
    3. $\text{HCOOCH}(\text{CH}_{3})_{2} \rightarrow \text{HCOOH} + (\text{CH}_{3})_{2}\text{CHOH}$
    생성물은 아세트산, 프로판-1-올, 폼산, 프로판-1-올, 이소프로판올로 총 다섯 가지 화합물이 생성되어 옳습니다.
    생성된 카복실산과 알코올은 모두 $\text{Na}$와 반응하여 수소 기체를 발생시키므로 이 설명 또한 옳습니다.
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13. 다음은 고분자 화합물을 두 가지 기준에 따라 분류한 것이다.

고분자 화합물 A~C로 옳은 것은? (순서대로 A, B, C )

  1. (가), (나), (다)
  2. (가), (다), (나)
  3. (나), (가), (다)
  4. (나), (다), (가)
  5. (다), (나), (가)
(정답률: 알수없음)
  • 고분자 화합물의 생성 방식과 단위체 수에 따른 분류 문제입니다.
    A는 첨가 중합 생성물인 $\text{(가)}$ $(CH_{2}CH=CHCH_{2}CH_{2}CH)_{n}$ 입니다.
    B는 축합 중합 생성물이며 단위체가 하나인 $\text{(나)}$ $(NH-CH(CH_{3})-CO)_{n}$ 입니다.
    C는 축합 중합 생성물이며 두 종류의 단위체가 결합한 $\text{(다)}$ $(CO(CH_{2})_{4}CO-NH(CH_{2})_{6}NH)_{n}$ 입니다.
    따라서 순서대로 $\text{(가), (나), (다)}$가 정답입니다.
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14. 다음은 할로겐 원소의 반응성을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, X와 Y는 임의의 할로겐 원소이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 할로겐 원소의 반응성은 $F_{2} > Cl_{2} > Br_{2} > I_{2}$ 순입니다.
    (가)에서 $Cl_{2}$가 $NaX$와 반응하여 색이 변한 것은 $Cl_{2}$가 $X^{-}$를 산화시켜 $X_{2}$를 생성했음을 의미하므로 $X$이온이 산화된다는 설명은 옳습니다.
    (나)에서 $NaY$를 넣었을 때 $A$의 색이 사라지고 $B$의 색이 변한 것은 $Y_{2}$가 생성된 $X_{2}$를 다시 산화시켜 $Y$이온이 환원되었음을 의미하며, 이는 $Y_{2}$의 반응성이 $X_{2}$보다 큼을 나타냅니다.
    따라서 반응성 크기는 $Cl_{2} > Y_{2} > X_{2}$ 순이 되므로 $Cl_{2} > Y_{2}$라는 설명도 옳습니다.

    오답 노트
    $Y$이온이 환원된다: $Y_{2}$가 $X^{-}$를 산화시키고 자신은 $Y^{-}$로 환원되므로 틀린 설명입니다.
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15. 그림은 두 가지 수용액을 혼합하였을 때 앙금이 생성되는 반응을 이온 모형으로 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 앙금 생성 반응의 이온 모형 분석 문제입니다.
    ㄱ. 반응 전 이온은 4종류(원형 양/음, 사각형 양/음)이며, 반응 후 수용액에 남은 구경꾼 이온은 원형 양이온과 사각형 음이온 2종류입니다.
    ㄴ. 전하량은 이온의 개수 비율로 판단합니다. 반응 후 수용액 내 이온 수의 비율을 통해 전하량을 유추할 수 있으나, 단순히 2배라고 단정할 근거가 부족합니다.
    ㄷ. 앙금은 양이온과 음이온이 전기적으로 중성을 이루며 결합하므로, 앙금 내의 총 양전하량과 총 음전하량은 같아야 하며, 1:1 결합일 경우 이온의 수는 같습니다.
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16. 그림 (가)는 알칸과 알코올의 끓는점을 (나)는 알칸과 알코올 1g을 각각 완전 연소시키기 위해 필요한 산소량을 탄소수에 따라 나타낸 것이다.

이 자료에서 탄소수의 증가에 따른 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단 알코올은1가이다) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 탄소 수 증가에 따른 분자 간 인력과 연소 특성 문제입니다.
    ㄱ. 탄소 수가 증가하면 분자량이 커져 분산력이 증가하므로 알칸과 알코올 모두 분자 간 인력이 증가하여 끓는점이 상승합니다.
    ㄴ. 알코올의 일반식은 $C_{n}H_{2n+1}OH$입니다. 탄소 수($n$)가 증가할수록 전체 질량에서 산소($O$)가 차지하는 질량 비율은 상대적으로 감소합니다.
    ㄷ. (나) 그래프에서 알칸의 탄소 수가 증가할수록 $1\text{g}$당 필요한 산소량이 감소하는 추세를 명확히 보여줍니다.
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17. 그림은 세가지의 약품의 구조식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 아스피린은 가수 분해된다.
  2. 페니실린은 펩티드 결합을 가지고 있다.
  3. 세 가지의 약품 모두 에스테르를 만들 수 있다.
  4. 아스피린과 4-헥실레조시놀은 브롬과 첨가반응을 한다.
  5. 4-헥실레조시놀은 염화철(Ⅲ) 수용액과 정색반응을 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 유기 화합물의 구조와 작용기 특성 문제입니다.
    아스피린은 에스테르 결합을 가지고 있어 가수 분해되며, 페니실린은 아미드 결합(펩티드 결합)을 포함하고 있습니다. 또한 세 약품 모두 $-\text{OH}$기나 $-\text{COOH}$기를 가져 에스테르를 형성할 수 있고, 4-헥실레조시놀은 페놀성 $-\text{OH}$기를 가져 $\text{FeCl}_{3}$ 수용액과 정색 반응을 합니다.

    오답 노트
    아스피린과 4-헥실레조시놀은 브롬과 첨가반응을 한다: 아스피린의 벤젠 고리와 4-헥실레조시놀의 벤젠 고리는 반응성이 낮아 일반적인 조건에서 브롬과 첨가 반응을 하지 않고 치환 반응이 일어납니다.
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18. 표는 금속 A~D의 반응성에 대한 실험 결과의 일부이다.

금속 A~D의 반응성 순서를 알아보기 위하여 실험을 설계할 때 반드시 선택해야 하는 것을 ㄱ~ㄹ에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  5. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 금속의 반응성(이온화 경향) 비교 문제입니다. 반응성이 큰 금속이 작은 금속의 이온을 석출시킵니다.
    표를 분석하면:
    1. 수소 발생: B, C > D (반응성: B, C > H > D)
    2. A 이온 수용액에 B를 넣었을 때 A 석출: B > A
    3. B 이온 수용액에 C를 넣었을 때 반응(ㄴ): C > B
    4. B 이온 수용액에 D를 넣었을 때 반응(ㄷ): B > D
    5. C 이온 수용액에 A를 넣었을 때 반응(ㄹ): A > C
    종합하면 반응성 순서는 $A > C > B > D$ 또는 $B > A > C > D$ 등의 관계를 확정하기 위해 필요한 실험을 찾는 것입니다. 정답인 ㄱ, ㄴ, ㄹ 실험을 통해 A, B, C 간의 상대적 순서를 명확히 결정할 수 있습니다.
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19. 다음은 기체의 부피와 압력에 관한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 온도 변화는 없고 피스톤의 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보일의 법칙과 밀도 개념을 적용하는 문제입니다.
    ㄱ. 온도가 일정하므로 평균 분자 운동 에너지는 일정합니다. 따라서 감소한다는 설명은 틀렸습니다.
    ㄴ. (나)에서 피스톤이 움직여 He의 부피는 증가하고 $N_{2}$의 부피는 감소하므로, He의 밀도는 감소하고 $N_{2}$의 밀도는 증가합니다.
    ㄷ. (다)에서 전체 압력이 $1\text{ atm}$이 될 때, He의 부피 $V_{He}$와 $N_{2}$의 부피 $V_{N_{2}}$의 합은 일정합니다. 보일의 법칙($PV = \text{constant}$)에 의해 He의 최종 부피는 $2\text{ atm} \times 1\text{ L} / 1\text{ atm} = 2\text{ L}$이고, $N_{2}$의 최종 부피는 $1\text{ atm} \times 3\text{ L} / 1\text{ atm} = 3\text{ L}$가 되어야 하나, 용기의 전체 부피 제한이 있다면 비율로 결정됩니다. 하지만 주어진 조건에서 $N_{2}$의 초기 상태가 $1\text{ atm}, 3\text{ L}$였고 최종 압력도 $1\text{ atm}$이므로 부피는 $3\text{ L}$가 유지되어야 합니다. (단, 문제의 의도상 전체 부피가 $4\text{ L}$로 고정된 상태에서 압력을 조절했다면 $N_{2}$의 부피는 $2\text{ L}$가 될 수 있습니다. 정답이 ㄴ, ㄷ이므로 이 상황을 전제로 합니다.)
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20. 그림은 수산화나트륨(NaOH) 수용액과 염산(HCl)의 부피비를 달리하여 반응시켰을 때 용액에 존재하는 수산화이온(OH-)의 수를 상대값으로 나타낸 것이다. 실험Ⅰ과 실험Ⅱ에서 사용한 NaOH 수용액과 HCl 수용액의 농도는 다르다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 중화점은 $\text{OH}^-$이온의 수가 $0$이 되는 지점입니다. 그래프에서 두 실험 모두 $\text{HCl}$ $40\text{ mL}$에서 중화점이 형성됩니다.
    실험 I에서 $\text{NaOH}$ $60\text{ mL}$와 $\text{HCl}$ $40\text{ mL}$가 반응할 때, $\text{NaOH}$가 $20\text{ mL}$만큼 과량이며 이때 $\text{OH}^-$의 수가 $2\text{N}$입니다. 실험 II에서는 $\text{NaOH}$ $60\text{ mL}$일 때 $\text{OH}^-$의 수가 $\text{N}$입니다. 즉, 동일 부피 대비 $\text{OH}^-$ 농도는 실험 I이 실험 II의 2배입니다.
    중화점($\text{HCl}$ $40\text{ mL}$)에서 $\text{OH}^-$가 $0$이 되려면 $\text{NaOH}$의 몰수와 $\text{HCl}$의 몰수가 같아야 합니다. 실험 I의 $\text{NaOH}$ 농도는 실험 II보다 높으므로, 단위 부피당 이온의 수는 $\text{NaOH}$ 수용액이 $\text{HCl}$의 2배라는 설명이 성립합니다.
    또한 $\text{HCl}$의 단위 부피당 수소 이온 수는 실험 I이 실험 II의 2배라는 설명도 농도 비례 관계에 의해 옳습니다.
    중화점에서 생성된 물의 양은 반응한 $\text{H}^+$와 $\text{OH}^-$의 몰수에 결정되는데, 두 실험의 농도가 다르므로 생성된 물의 양은 다릅니다.

    오답 노트
    실험 I과 실험 II의 중화점에서 생성된 물의 양은 같다: 농도가 다르므로 생성된 물의 양도 다름
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