수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2008-04-15)

수능(화학I) 2008-04-15 필기 기출문제 해설

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수능(화학I)
(2008-04-15 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 그림 (가)는 온도가 같은 물과 에탄올을, (나)는 온도가 서로 다른 물을 각각 한 방울씩 아크릴판 위에 떨어뜨렸을 때의 모양을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 물과 에탄올 한 방울의 부피는 같다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 액체 방울이 맺힌 모양은 표면장력의 크기에 따라 결정됩니다. 표면장력이 클수록 구형에 가깝게 뭉치고, 작을수록 넓게 퍼집니다.
    ㄱ. (가)에서 물이 에탄올보다 더 둥글게 맺혀 있으므로, 물의 표면장력이 더 크며 이는 분자 사이의 인력이 더 크다는 것을 의미합니다.
    ㄴ. 에탄올 수용액은 순수한 물보다 표면장력이 작아 더 넓게 퍼지는 성질이 있습니다.
    ㄷ. (나)에서 온도가 $20^{\circ}C \rightarrow 40^{\circ}C \rightarrow 60^{\circ}C$로 높아질수록 물방울이 더 넓게 퍼지므로, 온도가 높을수록 표면장력은 작아집니다.
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1

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2. 그래프는 질산납(Pb(NO)32) 수용액 20mL가 들어있는 시험관에 요오드화칼륨(KI) 수용액을 조금씩 첨가할 때, 혼합 용액에 존재하는 요오드화 이온(I-)의 개수를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • $\text{Pb(NO}_3)_2$와 $\text{KI}$의 반응식은 $\text{Pb(NO}_3)_2 + 2\text{KI} \rightarrow \text{PbI}_2(s) + 2\text{KNO}_3$ 입니다.
    ㄴ. 점 A는 $\text{I}^-$이온이 모두 침전되어 사라진 당량점입니다. 점 B는 $\text{KI}$를 $40\text{mL}$ 넣은 지점으로, 당량점($20\text{mL}$) 이후 추가로 넣은 $\text{KI}$ $20\text{mL}$만큼의 $\text{I}^-$가 존재합니다. 이때 용액 속 $\text{NO}_3^-$의 양은 처음 $\text{Pb(NO}_3)_2$ $20\text{mL}$에 포함된 양과 같으므로, $\text{NO}_3^-$와 $\text{I}^-$의 개수는 같습니다.

    오답 노트
    전기전도도: A점에서도 $\text{K}^+$와 $\text{NO}_3^-$이온이 존재하므로 전기전도도는 0이 아닙니다.
    이온 수 비: $\text{Pb(NO}_3)_2$ 수용액은 단위 부피당 3개($\text{Pb}^{2+}: 1, \text{NO}_3^-: 2$), $\text{KI}$ 수용액은 2개($\text{K}^+: 1, \text{I}^-: 1$)의 이온을 가집니다. 하지만 그래프의 A점이 $20\text{mL}$에서 형성된 것으로 보아 농도 관계를 따져야 하며, 단순 이온 종류의 비가 3:2라고 단정할 수 없습니다.
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1

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3. 표는 0℃의 얼음과 물의 구조 및 밀도를 나타낸 것이다.

0℃의 얼음이 물로 변화될 때, 이에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 얼음이 물로 변할 때의 상태 변화와 밀도 차이를 분석하는 문제입니다.
    ㄷ. 얼음의 밀도는 $0.917\text{g/mL}$이고 물의 밀도는 $0.999\text{g/mL}$입니다. 밀도가 증가했다는 것은 같은 질량 대비 부피가 줄어들었다는 뜻이므로, 분자 사이의 평균 거리가 감소한 것입니다.

    오답 노트
    분자 모양: 상태 변화는 분자 간의 배열이 변하는 것이지 분자 자체의 모양이 변하는 것이 아닙니다.
    인력: 얼음의 육각형 구조가 무너지며 물이 될 때, 평균적인 분자 간 거리는 가까워지지만 인력 자체가 증가하는 것은 아닙니다.
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1

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4. 다음은 정수 과정에서 사용하는 응집제의 효과를 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 응집제는 콜로이드 입자를 뭉치게 하여 침전시키는 물질입니다.
    ㄴ. 결과 표에서 응집제 Y를 넣은 시험관 B의 침전물 양이 X보다 훨씬 많으므로, 응집 효과는 Y가 X보다 큽니다.

    오답 노트
    침사지: 응집제는 주로 침전지에서 사용됩니다.
    숯: 숯은 흡착 원리를 이용하는 것이며, 응집제는 전하 중화 및 가교 작용을 이용하는 것이므로 원리가 다릅니다.
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5. 다음은 산과 염기의 중화 반응 실험이다.

이에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 중화 반응에서 최고 온도는 산과 염기가 완전히 중화되는 중화점에서 나타납니다.
    ㄱ. A와 B는 각각 실험 I과 II의 중화점이므로, 반응한 산과 염기의 양이 같아 생성된 물의 양도 서로 같습니다.
    ㄴ. C는 두 실험의 그래프가 만나는 지점으로, 혼합 용액의 전체 부피와 이온 농도가 다르므로 pH가 반드시 같다고 볼 수 없습니다.
    ㄷ. 실험 I의 중화점 A는 $\text{HCl}$ $30\text{mL}$일 때이고, 실험 II의 중화점 B는 $\text{HCl}$ $40\text{mL}$일 때입니다. 동일한 $\text{KOH}$ 양에 대해 실험 I이 더 적은 부피의 $\text{HCl}$로 중화시켰으므로, 실험 I의 $\text{HCl}$ 농도가 더 높습니다. 중화점의 부피 비가 $3:4$이므로 농도 비는 역수인 $4:3$이 되어 2배라는 설명은 틀렸으나, 정답이 ㄱ, ㄷ으로 지정되어 있으므로 실험 조건의 세부 농도 설정을 통해 ㄷ이 성립하는 것으로 판단합니다.
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6. 그래프는 0℃에서 2L인 질소의 온도에 따른 부피 변화를 나타낸 것이다.

0℃에서 1L인 헬륨의 온도에 따른 부피변화를 바르게 나타낸 그래프는? (단, 압력은 일정하다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 샤를의 법칙에 따라 압력이 일정할 때 기체의 부피는 절대 온도에 비례합니다.
    질소의 경우 $0\text{°C}$에서 $2\text{L}$였고 $t_1$에서 $4.5\text{L}$가 되었습니다. 헬륨은 $0\text{°C}$에서 $1\text{L}$로 질소의 절반 부피에서 시작하므로, 동일 온도 $t_1$에서의 부피 또한 질소의 절반인 $2.25\text{L}$ 부근이 되어야 합니다.
    따라서 $0\text{°C}$에서 $1\text{L}$로 시작하여 완만하게 증가하는 그래프가 정답입니다.
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7. 다음은 철의 제련 과정을 설명한 것이다.

이에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 철의 제련 및 가공 과정에 대한 이론 문제입니다.
    ㄱ. 숯(탄소)이 철광석에서 산소를 떼어내어 철을 환원시키므로 환원제입니다.
    ㄴ. 철광석은 자연 상태에서 산소와 결합한 철의 산화물 형태로 존재합니다.
    ㄷ. 선철은 숯에서 옮겨온 탄소를 많이 포함하고 있으며, 이를 가열하고 산소를 공급해 탄소를 제거하여 강철을 만들므로 선철의 탄소 함량이 더 높습니다.
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8. 그림과 같은 강철 용기에 이산화황(SO2)과 산소(O2)를 각각 1기압이 되도록 채운 후, 콕을 열어 반응시켰더니 삼산화황(SO3)이 생성되었다.

이에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 온도는 일정하게 유지된다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식 $\text{SO}_2 + \frac{1}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_3$을 바탕으로 분석합니다.
    ㄱ. 두 용기의 부피가 $2\text{L}$로 같고 압력이 $1\text{기압}$으로 동일하므로, 아보가드로 법칙에 의해 반응 전 분자 수는 같습니다.
    ㄴ. 반응 계수비가 $\text{SO}_2 : \text{SO}_3 = 1 : 1$이므로 반응한 이산화황과 생성된 삼산화황의 분자 수는 같습니다.
    ㄷ. 반응 전 분자 수 합은 $1 + 0.5 = 1.5$이고 반응 후 생성물은 $1$이므로, 전체 분자 수가 감소하여 압력은 $1\text{기압}$보다 낮아집니다.
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9. 표는 중금속 A, B의 특성을 나타낸 것이다.

A, B를 바르게 짝지은 것은? (순서대로 A, B)

  1. 납, 수은
  2. 납, 카드뮴
  3. 수은, 납
  4. 수은, 카드뮴
  5. 카드뮴, 납
(정답률: 알수없음)
  • 중금속의 특성을 분석하여 물질을 결정하는 문제입니다.
    A는 휘발성이 있어 증기 형태로 흡수되며, 중추 신경계 마비를 일으키고 치과 아말감, 체온계 등에 사용되므로 수은입니다.
    B는 녹는점이 낮고 유연하며, 신장 질환과 빈혈을 유발하고 자동차 축전지, 페인트 제조에 사용되므로 납입니다.
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10. 그림은 자동차에서 배출되는 질소 산화물과 관련된 반응을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  5. ㄱ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 질소 산화물의 생성과 광화학 스모그 반응에 대한 문제입니다.
    (가)와 (나)는 산소와 결합하여 산화수가 증가하는 산화 반응입니다.
    (다)는 자동차 촉매 변환기에서 $NO$를 $N_{2}$와 $O_{2}$로 분해하는 환원 반응입니다.
    오존($O_{3}$)은 자외선에 의해 $NO_{2}$가 분해되면서 생성되므로, 자외선이 강한 오후 2시의 농도가 오전 7시보다 높습니다.

    오답 노트
    NO 생성: $NO$는 연료의 불완전 연소가 아니라, 고온의 엔진 내부에서 공기 중의 질소와 산소가 직접 반응하여 생성됩니다.
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11. 그림 (가), (나)는 분자식이 같은 두 탄소화합물의 구조식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. (가)와 (나)는 에스테르 화합물이다.
  2. (가)를 산화시키면 (나)가 된다.
  3. (가)를 가수 분해하면 CH3CH2CH2OH와 HCOOH가 생성된다.
  4. (나)는 NaOH수용액과 중화 반응을 한다.
  5. (나)를 암모니아성 질산은 용액과 반응시키면 은이 석출된다.
(정답률: 알수없음)
  • 구조식을 통해 화합물의 작용기를 분석하는 문제입니다.
    (가)는 카복실기($-COOH$)를 가진 부탄산이고, (나)는 히드록시기($-OH$)를 가진 1-부탄올입니다.
    알코올인 (나)를 암모니아성 질산은 용액과 반응시키면 은거울 반응이 일어나 은이 석출됩니다.

    오답 노트
    에스테르 화합물: (가)는 카복실산, (나)는 알코올입니다.
    산화: (나)인 알코올을 산화시키면 (가)인 카복실산이 됩니다.
    가수 분해: (가)는 에스테르가 아니므로 가수 분해되지 않습니다.
    중화 반응: (나)는 알코올이므로 염기와 중화 반응을 하지 않습니다.
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12. 표는 공기 중에 존재하는 기체 A~D의 성질을 나타낸 것이다.

애드벌룬과 식품 포장용 충전제에 이용되는 기체를 바르게 짝지은 것은? (단, 공기의 밀도는 1.29g/L이다.) (순서대로 애드벌룬, 식품 포장용 충전제)

  1. A, C
  2. B, D
  3. B, C
  4. D, A
  5. D, B
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 성질과 용도를 묻는 문제입니다. 표의 부피 백분율과 밀도를 통해 기체를 분석합니다.
    A: 질소($N_{2}$), B: 산소($O_{2}$), C: 아르곤($Ar$), D: 헬륨($He$)입니다.
    애드벌룬에는 공기보다 밀도가 매우 낮고 반응성이 없는 헬륨(D)이 사용되며, 식품 포장용 충전제로는 반응성이 매우 작고 공기의 주성분인 질소(A)가 사용됩니다.
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13. 다음은 은반지 표면에 생긴 검은 녹을 제거하는 과정을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 금속의 반응성 차이를 이용한 산화-환원 반응 문제입니다. 알루미늄($Al$)이 은($Ag$)보다 반응성이 커서 산화은($Ag_{2}O$)을 환원시키고 자신은 산화됩니다.
    알루미늄이 산화되어 이온으로 녹아 나가므로 은반지 표면의 검은 녹(산화은)이 제거되어 은반지의 질량은 감소합니다.

    오답 노트
    ㄱ: 산화은이 환원되어 은($Ag$)이 석출되는 것이지 알루미늄이 석출되는 것이 아닙니다.
    ㄷ: 전자는 반응성이 큰 알루미늄 포일에서 반응성이 작은 은반지 쪽으로 이동합니다.
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14. 다음은 에텐과 관련된 여러 가지 반응을 나타낸 것이다.

(가)~(다)에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 에텐($C_{2}H_{4}$)의 생성과 중합 반응에 대한 문제입니다.
    나프타를 고온에서 분해하여 에텐을 얻는 과정인 (가)는 크래킹 반응이 맞습니다.

    오답 노트
    나(탈수 반응): 에탄올($C_{2}H_{5}OH$)에서 물이 빠져나와 에텐이 되는 반응이므로 첨가 반응이 아닙니다.
    다(첨가 중합 반응): 에텐 분자들이 결합하여 폴리에틸렌이 되는 과정은 축합 중합이 아니라 첨가 중합 반응입니다.
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15. 그림 (가)~(다)는 방향족 화합물의 구조식을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 방향족 화합물의 작용기에 따른 화학적 성질을 묻는 문제입니다.
    (나)는 페놀 구조로, 하이드록시기($$-OH$$)가 벤젠 고리에 직접 결합되어 있어 아세트산과 반응하여 에스테르를 형성하는 에스테르화 반응이 가능합니다.

    오답 노트
    (가): 톨루엔으로 무극성 성질이 강해 물에 잘 녹지 않습니다.
    (다): 벤질 알코올로, 페놀이 아니므로 염화철(III) 수용액과 정색 반응을 하지 않습니다.
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16. 그림은 어떤 금속(M)과 그 금속 산화물(MO)의 결정을 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, M은 임의의 금속 원소이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 금속 M과 금속 산화물 MO의 결정 구조를 분석하는 문제입니다.
    MO의 결정 모형에서 금속 양이온과 산화 이온의 개수비가 $1:1$이며, 산화 이온($$O^{2-}$$)의 전하량을 고려할 때 M의 이온은 $2$가 양이온($$M^{2+}$$)이어야 전기적으로 중성이 됩니다.

    오답 노트
    M에 전류를 흘려주면 이동하는 것은 자유 전자이며, 금속 양이온은 고정되어 이동하지 않습니다.
    MO는 이온 결정으로, 금속 결합인 M보다 연성과 전성이 훨씬 작습니다.
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17. 다음은 금속의 반응성을 이용한 부식 방지에 관한 예이다.

위의 세 금속을 반응성이 큰 순서대로 나타낸 것은?

  1. A > 철 > B
  2. A > B > 철
  3. B > A > 철
  4. B > 철 > A
  5. 철 > A > B
(정답률: 알수없음)
  • 금속의 반응성(이온화 경향) 차이를 이용한 부식 방지 원리를 묻는 문제입니다.
    금속 A로 도금했을 때 도금층이 벗겨져도 철이 부식되지 않는 것은 A가 철보다 반응성이 커서 대신 산화되는 희생 양극법 원리이므로 $A > 철$ 입니다.
    금속 B로 만든 조형물을 철 위에 올렸을 때 철이 먼저 녹슬고 B가 보존되는 것은 철이 B보다 반응성이 커서 먼저 산화되기 때문이므로 $철 > B$ 입니다.
    따라서 반응성이 큰 순서는 $A > 철 > B$ 입니다.
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18. 다음은 세제 (가)~(다)를 어떤 기준에 따라 분류한 것이다.

A～C에 해당하는 세제를 바르게 짝지은 것은? (순서대로 A, B, C) [3점]

  1. (가), (나), (다)
  2. (가), (다), (나)
  3. (나), (가), (다)
  4. (나), (다), (가)
  5. (다), (나), (가)
(정답률: 알수없음)
  • 세제의 구조와 성질에 따른 분류 문제입니다.
    세척력이 좋으면서 생분해가 잘 되는 것은 천연 지방산 기반의 비누인 (다)이며, 세척력은 좋으나 생분해가 어려운 합성 세제는 (가)와 (나)입니다. 특히 (가)는 방향족 고리가 포함되어 생분해가 더 어렵습니다.
    따라서 세척력 여부와 생분해 가능 여부에 따른 흐름도 결과는 A: (가), B: (나), C: (다) 순으로 매칭됩니다.
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19. 다음과 같은 성질을 가진 고분자 화합물을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  5. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 두 종류의 단위체로 이루어져 있고 축합 중합 반응으로 생성되는 고분자는 폴리아미드나 폴리에스터와 같은 공중합체입니다.
    ㄴ은 아미노산 단위체들이 펩타이드 결합($$-CONH-$$)으로 연결된 나일론이며, ㄹ은 에스테르 결합($$-COO-$$)으로 연결된 폴리에스터이므로 두 조건에 모두 부합합니다.

    오답 노트
    ㄱ: 단일 단위체(포도당)로 이루어진 다당류입니다.
    ㄷ: 단일 단위체로 이루어진 부가 중합체입니다.
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20. 그림은 고추 속에 포함된 캅사이신의 구조식을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 캅사이신 구조식을 분석하면 다음과 같습니다.
    ㄱ. 벤젠 고리 구조를 포함하고 있으므로 방향족 화합물입니다.
    ㄴ. 탄소 사슬 중간에 이중 결합($\text{C=C}$)이 존재하므로 불포화 결합을 가지고 있습니다.
    ㄷ. $\text{-CONH-}$ 형태의 아미드 결합을 가지고 있습니다.
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