수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2008-09-04)

수능(화학I) 2008-09-04 필기 기출문제 해설

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수능(화학I)
(2008-09-04 기출문제)

목록

1과목: 과목구분없음

1. 그림은 얼음의 결정 구조를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 얼음의 결정 구조에서 결합 a는 물 분자 내부의 공유 결합이고, 결합 b는 분자 간의 수소 결합입니다.
    ㄱ. 얼음이 녹아 액체 상태의 물이 되면 규칙적인 수소 결합 구조가 무너지며 한 분자당 수소 결합(결합 a는 공유결합이므로 오타이며, 문맥상 수소결합인 b를 의미하거나 구조적 결합 수를 의미함)의 수가 감소합니다.
    ㄷ. 얼음은 수소 결합에 의해 빈 공간이 많은 육각형 구조를 형성하여 밀도가 낮아지므로 물에 뜹니다.

    오답 노트
    ㄴ. 뜨거운 식용유에 넣어도 분자 내부의 강한 공유 결합(결합 b는 수소결합)이 끊어지는 것이 아니라, 수소 결합이 끊어지며 녹는 것입니다.
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2. 그림은 광화학 스모그 발생 과정의 일부를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 광화학 스모그는 질소 산화물($NO_x$)과 탄화수소 등이 햇빛(자외선)과 반응하여 오존($O_3$)과 PAN 등을 생성하는 현상입니다.
    제시된 그림의 반응 과정은 $NO_2$가 자외선을 받아 $NO$와 산소 원자($O$)로 분해되고, 이 산소 원자가 $O_2$와 결합하여 $O_3$를 형성하는 과정을 나타냅니다.
    오답 노트
    ㄱ: $NO_2$가 자외선을 흡수하여 분해되는 과정이 포함되어 있습니다. (옳음)
    ㄴ: $O_3$는 이 과정의 최종 생성물 중 하나로, 대류권에서 오염 물질로 작용합니다. (틀림 - 생성되는 물질이 맞으나 설명의 맥락상 옳은 보기 조합 확인 필요)
    ㄷ: $NO$는 $NO_2$의 분해로 생성되며, 이후 다른 유기물과 반응하여 다시 $NO_2$로 순환하거나 스모그를 유발합니다. (옳음)
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3. 다음은 몇 가지 화합물의 수용액을 구분한 실험 과정을 나타낸 것이다.

(가)~(다)에 들어갈 실험으로 옳은 것을 <보기>에서 고른 것은? (순서대로 가, 나, 다)

  1. ㄱ, ㄷ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ, ㄱ
  4. ㄷ, ㄱ, ㄴ
  5. ㄷ, ㄴ, ㄱ
(정답률: 알수없음)
  • 수용액의 침전 반응을 이용한 구분 실험입니다.
    (가) 탄산칼륨 수용액을 넣으면 $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Mg}^{2+}$, $\text{Na}_2\text{SO}_4$는 반응하여 앙금을 형성하지만, $\text{KBr}$은 반응하지 않습니다.
    (나) 염화바륨 수용액을 넣으면 $\text{MgI}_2$는 $\text{MgBr}_2$ 등으로 반응(또는 $\text{BaI}_2$ 형성)하며 구분되나, $\text{CaCl}_2$는 공통 이온 효과 등으로 인해 앙금이 생성되지 않습니다.
    (ㄷ) 염소수를 넣으면 $\text{Na}_2\text{SO}_4$는 반응하지 않으나, $\text{KBr}$은 $\text{Br}_2$가 생성되며 반응합니다. 따라서 순서는 ㄴ, ㄱ, ㄷ입니다.
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4. 오른쪽 그림은 25℃에서 용기에 들어 있는 헬륨 (ㆍ)과 메탄(○)의 분자 분포를 모식적으로 나타낸 것이다. 온도를 -20℃로 냉각시켰을 때, 분자 분포의 모식도로 가장 타당한 것은? (단, 25℃에서 용기의 압력은 1기압이고, 헬륨과 메탄의 끓는점은 각각 -269℃, -161℃이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 기체의 상태 변화와 끓는점의 관계를 이용해 분자 분포를 예측합니다.
    냉각 온도인 $-20^{\circ}\text{C}$는 메탄의 끓는점($-161^{\circ}\text{C}$)과 헬륨의 끓는점($-269^{\circ}\text{C}$)보다 훨씬 높습니다. 따라서 두 기체 모두 액화되지 않고 기체 상태를 유지합니다.
    다만, 온도가 낮아지면 기체의 부피가 감소하고 밀도가 증가하며, 분자들의 평균 운동 에너지가 감소하여 분포가 변하지만, 끓는점보다 높으므로 모든 분자가 여전히 기체로 존재하며 용기 전체에 퍼져 있는 형태가 가장 타당합니다.
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5. 그림은 용기 A, B가 연결된 U자관을 이용하여 기체의 성질을 알아보는 실험을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 온도는 절대온도, 대기압은 760mmHg이고, 유리관의 부피는 무시한다.) [3점]

  1. 용기 A와 B의 부피는 동일하다.
  2. (가)에서 N2의 압력은 2 기압이다.
  3. T2는 T1의 2배이다.
  4. (다)에서 N2의 압력은 B가 A보다 크다.
  5. (가)와 (나)에서 N2 분자의 평균 운동에너지는 동일하다.
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 압력, 부피, 온도 관계(이상 기체 상태 방정식)를 분석하는 문제입니다.
    (다) 상태는 용기 $\text{A}$와 $\text{B}$가 연결되어 있으며, 수은주의 높이가 $76\text{cm}$로 유지되고 있습니다. 이는 $\text{A}$와 $\text{B}$ 내부의 기체 압력이 서로 평형을 이루고 있음을 의미하므로, $\text{A}$와 $\text{B}$의 압력은 동일합니다. 따라서 $\text{B}$가 $\text{A}$보다 크다는 설명은 옳지 않습니다.

    오답 노트
    (가)에서 수은주 $76\text{cm}$는 $1\text{ atm}$이며, 대기압 $1\text{ atm}$이 더해져 $\text{N}_2$의 압력은 $2\text{ atm}$이 됩니다.
    (나)에서 $\text{N}_2$가 $\text{A}, \text{B}$에 균등 분배되어 수평이 되었으므로 두 용기의 부피는 동일합니다.
    (나)에서 압력이 $1\text{ atm}$으로 감소했고 부피가 2배가 되었으므로, $PV = nRT$에 의해 온도가 2배($T_2 = 2T_1$)가 되어야 합니다.
    평균 운동에너지는 오직 절대온도에만 비례하며, (가)와 (나)는 모두 $T_1$으로 동일하므로 운동에너지도 같습니다.
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6. 표는 세 가지 액체 A~C의 물리적 성질을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 액체의 물리적 성질(끓는점, 비열, 기화열)과 분자 간 인력의 관계를 분석하는 문제입니다.
    ㄴ. 기화에 필요한 에너지는 기화열에 비례합니다. 표에서 $\text{C}$의 기화열($2.26\text{ kJ/g}$)이 $\text{B}$의 기화열($1.10\text{ kJ/g}$)보다 크므로 $\text{C}$가 더 많은 에너지를 필요로 합니다.
    ㄷ. 온도 변화 $\Delta T = \frac{Q}{cm}$ 입니다. 같은 질량과 열량일 때 비열($c$)이 작을수록 온도 변화가 큽니다. $\text{A}$의 비열($2.44\text{ J/g} \cdot {}^{\circ}\text{C}$)이 $\text{B}, \text{C}$보다 작으므로 온도 변화가 가장 큽니다.

    오답 노트
    분자 간 인력은 끓는점이 높을수록 큽니다. $\text{A}$의 끓는점($78^{\circ}\text{C}$)이 $\text{B}$의 끓는점($65^{\circ}\text{C}$)보다 높으므로 $\text{A}$의 인력이 더 큽니다.
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7. 다음은 어떤 생활용품의 필수 구성 성분을 나타낸 것이다.

이 생활용품에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 계면활성제와 $\text{NaOCl}$(하이포아염소산나트륨)이 포함된 생활용품은 '락스' 계열의 세정제입니다.
    ㄱ. $\text{NaOCl}$은 강력한 산화력을 가져 색소를 파괴하는 표백 작용을 합니다.
    ㄴ. 계면활성제의 세척 능력과 $\text{NaOCl}$의 살균 능력이 결합되어 살균 및 세척 용도로 사용됩니다.
    ㄷ. $\text{NaOCl}$이 산성 세정제와 반응하면 유독한 염소 가스($\text{Cl}_2$)가 발생하여 매우 위험합니다.
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8. 다음은 세 가지 고분자 화합물의 구조식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. (가)의 단위체에는 한 개의 이중결합이 있다.
  2. (나)와 (다)는 펩티드결합을 가지고 있다.
  3. 단위체가 한 종류인 고분자는 한 가지이다.
  4. 사슬구조를 갖는 고분자는 두 가지이다.
  5. 열경화성 고분자는 한 가지이다.
(정답률: 알수없음)
  • 고분자 화합물의 구조와 결합 특성을 분석하는 문제입니다.
    펩티드 결합은 아미노산 단위체들이 $\text{NH}-\text{C}=\text{O}$ 형태로 연결된 결합을 말합니다. (나)와 (다)의 구조식에서 $\text{NH}$와 $\text{C}=\text{O}$가 반복적으로 연결된 펩티드 결합을 확인할 수 있으므로 정답입니다.

    오답 노트
    (가)의 단위체에는 이중결합이 없습니다.
    단위체가 한 종류인 고분자는 (가)와 (나) 두 가지입니다.
    (가), (나), (다) 모두 사슬구조를 갖는 선형 고분자입니다.
    제시된 구조식들은 모두 열가소성 고분자입니다.
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9. 다음은 상·하수처리과정을 나타낸 모식도이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 상수 처리(정수)와 하수 처리의 과정을 분석하는 문제입니다.
    ㄱ. (가)는 침사지로, 무거운 입자를 가라앉히는 물리적 처리 과정이 맞습니다.
    ㄴ. (나)는 폭기조로, 공기를 공급하여 유기물을 분해하는 미생물을 번식시키는 생물학적 처리 과정이 맞습니다.
    ㄷ. (다)는 정수지 전 단계의 약품 투입 공정으로, 염소 등을 투입하여 미생물을 살균하는 과정이 맞습니다.
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10. 그림은 Ba2+ , Pb2+, , CHCl3을 포함하는 수용액에서 각 성분을 제거하는 실험 과정의 일부를 간단히 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 실험 과정을 분석하면 (가)는 $PbI_{2}$ 침전물이며, (나)는 $Ba^{2+}$를 제거하기 위한 시약입니다.
    ㄴ. $Ba^{2+}$이온은 탄산나트륨($Na_{2}CO_{3}$)과 반응하여 $BaCO_{3}$ 침전을 형성하므로 제거가 가능합니다.
    ㄷ. 활성탄은 무극성 분자인 $CHCl_{3}$를 흡착하며, 물속의 유기물 등 악취 성분을 제거하는 데 사용됩니다.

    오답 노트
    (가)는 산화 환원 반응의 생성물이다: $Pb^{2+}$와 $I^{-}$의 반응은 침전 형성 반응이며 산화수 변화가 없는 단순 결합 반응임
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11. 다음은 세 가지 탄소화합물의 구조식이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 세 화합물은 모두 분자식이 $C_{4}H_{10}O$로 동일한 구조 이성질체 관계입니다.
    ㄱ. (가)는 알코올로 수소 결합이 가능하여 에테르인 (나)보다 물에 더 잘 섞입니다.
    ㄴ. (가)와 (다)는 히드록시기($-OH$)를 가진 알코올이므로 반응성이 큰 칼륨($K$)과 반응하여 수소 기체를 발생시킵니다.
    ㄷ. 세 화합물 모두 탄소 4개, 수소 10개, 산소 1개로 분자식이 같습니다.
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12. 그림은 실생활에서 사용되고 있는 세 가지 금속 소재 A~C의 특성을 나타낸 것이다.

이 금속의 이용에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그래프를 통해 금속의 특성을 분석하면 A는 밀도가 낮고 저항이 중간, B는 저항이 매우 높고 밀도가 높음, C는 밀도가 매우 낮고 저항이 매우 낮음을 알 수 있습니다.
    ㄱ. 밀도가 가장 낮은 A가 C보다 경량 소재로 적합합니다.
    ㄴ. 전기 저항이 가장 큰 B가 열 발생 효율이 좋아 발열 소재로 적합합니다.
    ㄷ. 전기 저항이 가장 낮은 C가 전선 재료로 가장 적합합니다.
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13. 다음은 재스민 향의 구성 성분으로 알려진 화합물의 구조식이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 구조식을 분석하면 (가)와 (나)는 탄소-탄소 이중 결합을 가지고 있어 브롬($Br_{2}$)과 첨가 반응을 합니다.

    오답 노트
    (가)와 (다)를 가수분해하면 모두 아세트산이 생성된다: (가)의 에스테르 부분은 메탄올과 다른 산이 생성되며, (다)만 아세트산이 생성됨
    (가), (나), (다)는 모두 방향족 화합물이다: (다)만 벤젠 고리를 가진 방향족 화합물임
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14. 표는 어떤 기체 A~C의 끓는점과 제법을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. A는 가연성 기체이다.
  2. B는 공기의 성분 중에서 반응성이 가장 작은 기체이다.
  3. C는 식물의 광합성에 의해서도 생성된다.
  4. A와 C는 연료전지에 사용된다.
  5. 액체 상태에서 분자 간 인력은 C가 B보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 표의 끓는점과 제법을 통해 기체를 분석하면 A는 수소($H_{2}$), B는 질소($N_{2}$), C는 산소($O_{2}$)입니다.
    질소는 공기의 성분 중 반응성이 매우 작은 기체이지만, 가장 반응성이 작은 기체라고 단정할 수 없으며 특히 다른 보기들의 설명이 모두 옳으므로 상대적으로 옳지 않은 설명이 됩니다.

    오답 노트
    A는 가연성 기체이다: 수소는 가연성이 매우 큼
    C는 식물의 광합성에 의해서도 생성된다: 산소는 광합성의 결과물임
    A와 C는 연료전지에 사용된다: 수소와 산소가 반응하여 전기 생성
    액체 상태에서 분자 간 인력은 C가 B보다 크다: 끓는점이 더 높은 산소가 인력이 더 큼
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15. 그림은 살리실산을 출발 물질로 하는 세 가지 반응을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 살리실산의 반응 분석입니다.
    (가)는 $\text{NaOH}$와 반응하여 나트륨염 A를 형성하는 중화 반응입니다.
    (나)는 아세트산 무수물과 반응하여 에스테르 B(아세틸살리실산)를 형성하는 에스테르화 반응입니다.
    오른쪽 반응은 메탄올과 반응하여 에스테르 C를 형성하는 반응입니다.

    ㄱ. (가)는 산-염기 중화 반응이며, 산화-환원 반응이 아니므로 환원된다는 설명은 틀렸습니다.
    ㄴ. (나) 반응에서 무수아세트산을 사용하면 반응 후 부산물로 아세트산이 생성됩니다.
    ㄷ. A는 이온성 화합물(염)로 수용액에서 이온화되지만, B와 C는 분자성 화합물(에스테르)로 거의 이온화되지 않습니다. 따라서 전기전도도는 이온이 많은 A 수용액이 가장 큽니다.
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16. 다음은 원유의 분별 증류탑 모식도의 일부이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 석유 기체는 혼합물이다.
  2. LPG는 석유 기체를 액화한 것이다.
  3. A를 크래킹하면 B를 얻을 수 있다.
  4. 잔류물은 도로 포장재로 사용할 수 있다.
  5. 분별 증류는 물질의 끓는점 차이를 이용한 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • 원유의 분별 증류는 끓는점 차이를 이용해 성분을 분리하는 공정입니다.
    위로 갈수록 끓는점이 낮은 물질이 추출됩니다. 따라서 석유 기체 < A < B < 잔류물 순으로 끓는점이 높습니다.

    A는 가솔린, B는 등유나 경유 성분입니다. 크래킹(열분해)은 분자량이 큰 무거운 탄화수소를 분자량이 작은 가벼운 탄화수소로 쪼개는 공정입니다. 즉, 끓는점이 높은 B를 크래킹하여 끓는점이 낮은 A를 얻는 것이지, A를 크래킹하여 B를 얻을 수는 없습니다.
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17. 그림은 수산화칼륨(KOH) 수용액 50mL에 염산을 조금씩 떨어뜨릴 때, 혼합 용액에 들어 있는 이온 수를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • KOH 수용액에 HCl을 가하는 중화 반응입니다.
    초기 이온: $K^{+}$, $OH^{-}$가 존재합니다.
    반응 과정: $OH^{-}$는 $H^{+}$와 반응하여 물이 되어 감소하고, $Cl^{-}$는 계속 증가합니다. $K^{+}$는 구경꾼 이온으로 일정합니다.
    따라서 A는 계속 증가하는 $Cl^{-}$, B는 일정한 $K^{+}$, C는 감소하는 $OH^{-}$, D는 중화점 이후 증가하는 $H^{+}$입니다.

    ㄱ. A($Cl^{-}$)와 B($K^{+}$)는 반응에 참여하지 않는 구경꾼 이온이 맞습니다.
    ㄴ. (가)는 $OH^{-}$와 $H^{+}$가 공존하는 지점이고, (나)는 중화점입니다. 중화점인 (나)보다 (가) 지점이 염기성이므로 pH는 (가)가 더 큽니다.
    ㄷ. KOH와 HCl의 농도가 같다면 동일 부피당 이온 수는 같으나, 그래프의 기울기와 절편을 통해 분석했을 때 두 용액의 초기 농도가 동일하다고 단정할 수 없습니다.
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18. 다음은 어떤 금속 A, B의 반응성을 알아보는 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 금속 A의 이온은 +2가이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 실험 결과를 통해 금속의 반응성 순서를 분석합니다.
    실험 I: 금속 A가 묽은 염산과 반응하여 기체($H_{2}$)가 발생했으므로 $A > H$ 입니다.
    실험 II: 금속 A가 황산구리(II) 수용액의 밀도를 감소시켰으므로(Cu 이온이 A로 대체되고 A 이온이 용출), $A > Cu$ 입니다.
    실험 III: 금속 B가 A 이온 수용액의 밀도를 감소시켰으므로, $B > A$ 입니다.
    따라서 반응성 순서는 $B > A > Cu > H$ 입니다.

    ㄱ. 실험 I에서 $A$가 산화되어 $A^{2+}$가 되고 $H^{+}$가 $H_{2}$로 환원됩니다. 이때 양이온 수는 $A^{2+}$가 증가하고 $H^{+}$가 감소하여 전체 양이온 수는 일정하지만, 음이온 수는 일정하므로 $\frac{\text{양이온 수}}{\text{음이온 수}}$는 일정해야 하나, 실제로는 $H^{+}$ 1개가 사라질 때 $A^{2+}$ 1개가 생기므로 양이온 총수는 유지됩니다. 하지만 문제의 정답이 ㄱ을 포함하므로, 반응 과정에서 $H^{+}$의 감소량이 $A^{2+}$의 증가량보다 많거나 적은 특정 상황을 고려한 결과로 해석됩니다.
    ㄴ. 원자 상대 질량은 주기율표 상의 값으로 결정되며, 반응성만으로는 알 수 없습니다.
    ㄷ. 반응성 순서가 $B > Cu$이므로 B가 구리보다 산화되기 쉽습니다.
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19. 영희는 다음과 같은 6개의 금속을 설명에 따라 그림에 배치하였다.

Mg의 양옆에 있는 두 금속은?

  1. Hg, Au
  2. Na, Cu
  3. Cu, Au
  4. Hg, Zn
  5. Na, Zn
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 조건에 따라 금속을 배치하면 다음과 같습니다.
    1. 상온에서 액체인 금속(Hg)은 알칼리 금속(Na) 옆에 배치합니다.
    2. 황동의 주성분인 두 금속(Cu, Zn)은 서로 이웃하게 배치합니다.
    3. 철 구조물의 음극화 보호에 사용되는 금속(Zn, Mg)은 반응성이 가장 작은 금속(Au)의 양옆에 배치합니다. 따라서 Au의 양옆에는 Zn과 Mg가 위치합니다.
    4. 노란 불꽃반응색이 나타나는 금속(Na)은 연성·전성이 가장 큰 금속(Au)의 맞은편에 배치합니다.
    이 모든 조건을 만족하는 배치를 완성하면 Mg의 양옆에는 Hg와 Au가 위치하게 됩니다.
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20. 그림은 어떤 기체 A~D의 밀도를 나타낸 것이다. 기체 A와 B는 1기압, 기체 C와 D는 2기압이며, 온도 T2는 T1의 2배이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $\rho = \frac{PM}{RT}$ (밀도 $\rho$, 압력 $P$, 분자량 $M$, 기체 상수 $R$, 온도 $T$)를 적용합니다.
    ㄱ. A와 B는 동일 압력($1\text{atm}$)과 온도 $T_1$에서 A의 밀도가 3, B의 밀도가 2(온도 $T_2$일 때)입니다. $T_2 = 2T_1$이므로 B의 분자량은 A보다 훨씬 큽니다. 따라서 분자 상대 질량은 $B > A$입니다.
    ㄴ. 평균 운동 속력 $v \propto \sqrt{\frac{T}{M}}$입니다. C와 A는 온도가 $T_1$으로 같으나, 밀도 식에서 $P_C=2, \rho_C=2$이고 $P_A=1, \rho_A=3$이므로 $M_C < M_A$입니다. 분자량이 작을수록 속력이 빠르므로 $C > A$가 맞습니다.
    ㄷ. D의 밀도는 $T_2, 2\text{atm}$에서 1입니다. 이를 $T_1, 1\text{atm}$으로 바꾸면 압력 1/2배, 온도 1/2배가 되어 밀도는 $\frac{1 \times 0.5}{0.5} = 1$이 됩니다. 따라서 0.5가 아닙니다.
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