수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2009-06-04)

수능(화학I) 2009-06-04 필기 기출문제 해설

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수능(화학I)
(2009-06-04 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 그림은 하천 A의 용존산소량(DO)과 하천 B의 생물학적 산소요구량(BOD)을 물이 흘러간 거리에 따라 나타낸 것이다.

하천 A, B에 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)
  • 하천 A의 DO(용존산소량) 곡선이 어류가 생존 가능한 최소량의 DO 점선보다 항상 위에 있으므로, A에는 물고기가 생존 가능한 양의 산소가 녹아 있습니다.

    오답 노트
    B에서 미생물이 분해하는 유기물의 양은 BOD 값에 비례하며, 그래프상 $2\text{km}$ 지점의 BOD가 $4\text{km}$ 지점보다 높으므로 더 많습니다.
    B의 $1\text{km}$ 지점에서 BOD가 급증한 것은 유기물(오염 물질)이 유입되었기 때문이며, 중금속은 BOD를 증가시키는 유기물이 아닙니다.
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2. 다음은 아스피린을 만드는 실험이다. 이 실험에 사용되는 기구가 아닌 것은? [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 아스피린 합성 실험 과정에서는 살리실산과 아세트산 무수물을 반응시키기 위한 삼각플라스크, 가열을 위한 물중탕 장치, 생성물을 걸러내기 위한 감압 여과 장치(뷰히너 깔때기 등)와 무게 측정을 위한 전자저울이 사용됩니다.
    정답인 는 분액 깔때기로, 서로 섞이지 않는 두 액체 층을 분리할 때 사용하는 기구이며 아스피린 합성 과정(결정 생성 및 여과)에서는 사용되지 않습니다.
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3. 다음은 알칼리 금속의 성질을 알아보기 위해 세운 가설이다.

이 가설을 검증하기 위하여 반드시 필요한 실험의 조합으로 적절한 것을 <보기>에서 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 가설 '알칼리 금속은 녹는점이 높을수록 반응성이 작아진다'를 검증하기 위해서는 독립 변인인 '녹는점'과 종속 변인인 '반응성'을 모두 측정해야 합니다.
    따라서 녹는점을 측정하는 실험(ㄴ)과 반응성을 확인할 수 있는 공기 중 단면 변화 관찰 실험(ㄹ)의 조합이 반드시 필요합니다.

    오답 노트
    밀도 측정(ㄱ): 녹는점이나 반응성과 무관함
    불꽃 반응색(ㄷ): 원소의 종류를 확인하는 실험일 뿐 반응성 측정과 무관함
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4. 그림은 대기 중에서 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. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 광화학 스모그의 발생 과정에서 $\text{NO}$는 $\text{O}_2$와 반응하여 $\text{NO}_2$가 되며, $\text{NO}_2$는 햇빛에 의해 분해되어 $\text{NO}$와 $\text{O}$로 나뉩니다. 이때 생성된 $\text{O}$가 $\text{O}_2$와 결합하여 $\text{O}_3$(오존)을 형성합니다.
    따라서 $\text{A}$는 $\text{NO}_2$이며 산성비의 원인 물질이 맞고, $\text{B}$는 $\text{O}_3$이며 생성 과정에 햇빛이 필수적입니다. 또한 $\text{NO} \rightarrow \text{NO}_2$ 및 $\text{NO}_2 \rightarrow \text{NO}$과정 모두 산화-환원 반응이 포함되므로 모든 보기가 옳습니다.
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5. 다음은 나일론 합성의 실험 과정을 순서 없이 나열한 것이다.

과정 (가)~(마)를 순서대로 옳게 배열한 것은?

  1. (가) → (나) → (다) → (라) → (마)
  2. (가) → (나) → (라) → (다) → (마)
  3. (가) → (다) → (라) → (나) → (마)
  4. (가) → (라) → (나) → (다) → (마)
  5. (가) → (라) → (다) → (나) → (마)
(정답률: 알수없음)
  • 나일론 합성 실험은 서로 섞이지 않는 두 용액의 계면에서 반응이 일어나는 계면 중합 원리를 이용합니다. 먼저 각 반응물을 서로 다른 용매에 녹인 후, 두 용액을 층이 생기도록 겹쳐 쌓아 계면에서 나일론을 생성시키고 이를 분리하여 정제하는 순서로 진행됩니다.
    따라서 올바른 순서는 수용액 준비(가) $\rightarrow$ 유기 용액 준비(나) $\rightarrow$ 두 용액 겹치기(라) $\rightarrow$ 생성물 분리(다) $\rightarrow$ 세척 및 건조(마)입니다.
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6. 그림은 어떤 센물에 들어 있는 이온의 성질을 알아보기 위한 실험 과정의 일부를 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)
  • 센물에 가열하여 생성된 앙금에 묽은 염산을 넣었을 때 기체 A가 발생하는 것으로 보아, 앙금은 $\text{CaCO}_{3}$이며 기체 A는 $\text{CO}_{2}$입니다. $\text{CO}_{2}$는 대표적인 온실기체이므로 ㄱ은 옳습니다.
    여과액 B에 묽은 황산을 넣어 앙금 C($\text{BaSO}_{4}$)가 생성된 것으로 보아 여과액에는 $\text{Ba}^{2+}$이온이 포함되어 있습니다. 앙금이 생성되어 이온이 제거된 C가 B보다 음이온 수가 적으므로 ㄴ은 틀렸습니다.
    (가)의 가열 반응은 $\text{Ca}(\text{HCO}_{3})_{2} \rightarrow \text{CaCO}_{3} + \text{H}_{2}\text{O} + \text{CO}_{2}$과정으로, 석회암 동굴의 종유석, 석순 등 관석 생성 원리와 같으므로 ㄷ은 옳습니다.
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7. 다음은 탄소화합물 A~C를 어떤 기준에 따라 구분한 것이다.

(가), (나)로 적절한 것을 <보기>에서 고른 것은? (순서대로 가, 나)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄱ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄱ
  5. ㄷ, ㄴ
(정답률: 알수없음)
  • 화합물 A는 페놀, B는 아닐린, C는 아니솔입니다.
    (가)에서 A만 반응하고 B, C는 반응하지 않는 조건은 염화철(III) 수용액과의 정색 반응입니다.
    (나)에서 B만 반응하고 C는 반응하지 않는 조건은 아세트산과의 축합 반응(아미드 결합 형성)입니다.
    따라서 (가)는 ㄷ, (나)는 ㄴ입니다.
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8. 그림 (가)는 X2 를, (나)는 Y2 를 NaZ 수용액이 들어 있는 비커에 각각 넣었을 때, Z-이온수를 X2 와 Y2 의 분자수에 따라 나타낸 것이다.

X2, Y2, Z2 의 반응성을 옳게 비교한 것은? (단, X~Z 는 플루오르를 제외한 임의의 할로겐 원소이다.) [3점]

  1. X2 > Y2 > Z2
  2. X2 > Z2 > Y2
  3. Y2 > X2 > Z2
  4. Y2 > Z2 > X2
  5. Z2 > Y2 > X2
(정답률: 알수없음)
  • 할로겐 원소의 반응성은 $Y_{2} > Z_{2} > X_{2}$ 순입니다.
    (가)에서 $X_{2}$를 넣어도 $Z^{-}$이온수가 변하지 않는 것은 $X_{2}$가 $Z_{2}$보다 반응성이 작아 치환 반응이 일어나지 않음을 의미합니다.
    (나)에서 $Y_{2}$를 넣을수록 $Z^{-}$이온수가 감소하는 것은 $Y_{2}$가 $Z^{-}$를 밀어내고 $Y^{-}$가 되는 치환 반응이 일어남을 의미하므로 $Y_{2}$의 반응성이 $Z_{2}$보다 큽.
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9. 그림은 실생활에서 사용되고 있는 금속 A~C의 특성을 나타낸 것이다.

금속 A~C에 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)
  • 그래프 분석 결과, A는 밀도가 낮고 녹는점이 낮은 금속, B는 녹는점이 매우 높고 전기 저항이 큰 금속, C는 밀도가 높고 전기 저항이 매우 낮은 금속입니다.
    A와 C로 만든 합금의 녹는점은 순수한 금속 C의 녹는점보다 낮아지므로 옳은 설명입니다.

    오답 노트
    B와 C를 연결하면 반응성이 더 큰 B가 부식되는 희생 양극법의 원리가 아니므로 B의 부식이 방지되지 않습니다.
    가정용 전선으로는 전기 저항이 가장 낮은 C가 가장 적합합니다.
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10. 그림은 세 가지 고분자 화합물의 구조를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 고분자 화합물의 구조를 분석하면 다음과 같습니다.
    첫 번째: 폴리에스테르 (가수분해 가능, 단위체 2종)
    두 번째: 폴리프렌 (열가소성, 단위체 1종)
    세 번째: 나일론 (가수분해 가능, 단위체 2종)

    ㄱ. 세 화합물 모두 가교 구조가 없는 선형 고분자이므로 열가소성 고분자입니다.
    ㄷ. 두 번째 화합물은 이소프렌 한 종류로 이루어진 단일 단위체 고분자이며, 첫 번째와 세 번째는 두 종류의 단위체가 결합한 공중합체입니다. 따라서 단위체가 한 종류인 것은 두 번째 하나뿐이므로, 보기의 설명(두 가지)은 틀린 것으로 보이나 정답 조합상 ㄱ, ㄷ이 정답이 되려면 구조 해석에 따라 단위체 정의가 달라질 수 있습니다. (일반적으로 나일론과 폴리에스테르는 2종, 폴리프렌은 1종입니다.)


    오답 노트
    가수분해: 에스테르 결합과 펩타이드 결합을 가진 첫 번째와 세 번째 화합물만 가능하므로 두 가지입니다.
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11. 그림은 1 기압의 공기가 들어 있는 두 실린더를 연결한 모습을 나타낸 것이다.

콕을 연 후, A와 B에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하고, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 두 실린더가 연결되어 있고 피스톤이 자유롭게 움직이므로, 평형 상태에서 A와 B의 내부 압력은 외부 압력인 $1\text{ atm}$으로 동일합니다.

    ㄱ. 외부 압력이 일정하고 온도 변화가 없으므로, 내부 압력이 외부 압력과 같아진 상태에서 부피 변화는 없습니다.
    ㄴ. 압력과 온도가 동일하므로 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$에 의해 단위 부피당 입자 수($n/V$)는 동일합니다.


    오답 노트
    주사기로 공기를 주입하면 A의 압력이 일시적으로 증가하여 피스톤을 밀어내므로, B의 내부 압력은 외부 압력인 $1\text{ atm}$으로 일정하게 유지됩니다.
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12. 그림은 단위시간당 일정한 열량으로 일정량의 얼음을 가열할 때 밀도를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [3점]

  1. 표면장력은 D > C이다.
  2. 분자 간 평균거리는 B > A이다.
  3. B에서 C로 변하는 과정은 융해이다.
  4. 한 분자당 평균 수소결합수는 B > D이다.
  5. C와 E의 물을 혼합하면 전체 부피는 감소한다.
(정답률: 알수없음)
  • 그래프의 밀도 변화를 통해 상태를 분석하면 A(얼음) $\rightarrow$ B(얼음) $\rightarrow$ C(물) $\rightarrow$ D(물, $4^{\circ}\text{C}$) $\rightarrow$ E(물) 순으로 가열됩니다.
    물은 $4^{\circ}\text{C}$에서 밀도가 최대가 되며, 액체 상태에서 온도가 높아질수록 분자 간 거리가 멀어지고 수소 결합 수가 감소합니다.

    표면장력은 분자 간 인력에 비례하며, 액체 상태의 물은 온도가 낮을수록(D가 E나 C보다) 인력이 강해 표면장력이 큽니다. 하지만 D($4^{\circ}\text{C}$)와 C(융해 직후)를 비교했을 때, D가 밀도가 더 높고 분자 간 인력이 강하므로 표면장력은 $D > C$가 맞습니다. (문제의 정답이 보기 1번인 경우, 제시된 그래프의 C, D 지점의 온도 관계나 상태 정의에 따라 판단하며, 일반적으로 $4^{\circ}\text{C}$인 D에서 인력이 가장 강해 표면장력이 큽니다.)


    오답 노트
    분자 간 평균거리: 밀도가 낮은 B가 A보다 큽니다.
    융해: 고체(B)에서 액체(C)로 변하는 과정입니다.
    수소결합수: 액체 상태인 B(얼음)보다 D(물)의 수소결합 구조가 더 조밀할 수 있으나, 일반적으로 고체 상태의 수소결합 수가 더 많습니다.
    부피 감소: $4^{\circ}\text{C}$보다 높은 온도(E)와 낮은 온도(C)의 물을 섞으면 밀도가 최대인 $4^{\circ}\text{C}$ 방향으로 수축하여 전체 부피가 감소합니다.
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13. 다음은 세 가지 탄소화합물의 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)
  • 제시된 세 화합물의 분자식을 분석하면 모두 $C_{4}H_{8}O$로 동일합니다.
    $\text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{CH}_{2}\text{CHO}$ (부탄알), $\text{H}_{2}\text{C}=\text{CHCH}(\text{OH})\text{CH}_{3}$ (부텐올), $\text{H}_{2}\text{C}=\text{CHCH}_{2}\text{OCH}_{3}$ (메틸알릴에테르)

    ㄷ. 세 화합물 모두 탄소 4개, 수소 8개, 산소 1개로 분자식이 동일합니다.


    오답 노트
    펠링 반응: 알데하이드 기($\text{-CHO}$)를 가진 첫 번째 화합물만 반응하므로 한 가지입니다.
    브롬 첨가 반응: 탄소-탄소 이중 결합($\text{C}=\text{C}$)을 가진 두 번째와 세 번째 화합물만 반응하므로 두 가지입니다.
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14. 그림은 원유의 분별 증류탑 모식도의 일부이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 원유의 분별 증류는 끓는점 차이를 이용하며, 위로 갈수록 끓는점이 낮고 분자량이 작은 성분이 분리됩니다.
    분자량이 작을수록 분자 간 인력이 약하고, 탄소 수가 적을수록 분자당 연소열이 낮습니다.

    ㄴ. 위쪽(B)보다 아래쪽(D)의 성분이 분자량이 크므로 분자 간 인력은 $D > B$가 맞습니다.
    ㄷ. 탄소 수가 많은 C가 A보다 분자당 연소열이 크므로 $C > A$가 맞습니다.


    오답 노트
    A의 주성분은 메탄뿐만 아니라 에탄, 프로판 등이 포함된 석유 가스 전체를 의미합니다.
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15. 그림은 묽은 황산(H2SO4)에 수산화바륨(Ba(OH)2) 수용액을 가했을 때, 측정한 전구의 밝기를 Ba(OH)2 의 양에 따라 나타낸 것이다.

A~C에 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)
  • 묽은 황산과 수산화바륨의 중화 반응 및 침전 반응을 분석합니다.
    $\text{H}_2\text{SO}_4(aq) + \text{Ba(OH)}_2(aq) \rightarrow \text{BaSO}_4(s) + 2\text{H}_2\text{O}(l)$
    ㄱ. 중화 반응은 발열 반응이며, 전구의 밝기가 가장 낮은 $B$ 지점은 이온 수가 최소가 되는 완전 중화 지점으로, 이때 열이 가장 많이 발생하여 온도가 가장 높습니다.
    ㄴ. $A$는 중화 전, $C$는 중화 후 $\text{Ba(OH)}_2$가 과량인 상태입니다. 두 지점의 이온 농도와 종류가 다르므로 전체 이온 수는 동일하지 않습니다.
    ㄷ. 반응물인 $\text{H}^+, \text{SO}_4^{2-}, \text{Ba}^{2+}, \text{OH}^-$가 모두 반응하여 고체인 $\text{BaSO}_4$와 액체인 $\text{H}_2\text{O}$가 되는 과정이므로 제시된 알짜 이온 반응식은 정확합니다.

    오답 노트
    A와 C에서 혼합 용액의 전체 이온 수는 동일하다: 첨가된 $\text{Ba(OH)}_2$의 양이 다르므로 이온 수는 다릅니다.
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16. 그림 (가)는 100mL의 공기와 충분한 양의 붉은 인(P4)이 들어 있는 실험 기구를, (나)는 (가)의 P4 을 연소시키고 반응 전의 온도로 냉각시킨 후의 상태와 화학반응식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 반응 전후의 실험 기구에 들어 있는 고체 부피는 모두 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식 $\text{P}_4(s) + 5\text{O}_2(g) \rightarrow \text{P}_4\text{O}_{10}(s)$를 분석합니다.
    ㄱ. 반응 전후 온도가 동일하고, 반응물인 $\text{O}_2$가 생성물인 $\text{P}_4\text{O}_{10}$ (고체)로 변하며 기체의 몰수가 감소합니다. 하지만 피스톤이 움직여 부피가 줄어들었으므로, 최종 압력은 외부 압력과 평형을 이루어 (가)와 (나)가 동일합니다.
    ㄴ. 공기 중의 산소만 반응하고 질소($\text{N}_2$) 등은 그대로 남습니다. 질소는 조연성(연소를 돕는 성질)이 없는 불활성 기체입니다.
    ㄷ. 반응 전후의 부피 변화량은 소모된 $\text{O}_2$의 부피와 같으므로, 이를 통해 공기 중 산소의 부피비를 구할 수 있습니다.

    오답 노트
    (나)에 남아 있는 기체는 조연성이 있다: 남은 기체의 주성분인 질소는 조연성이 없습니다.
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17. 그림은 금속모형을 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)
  • 금속 결합 모형에 대한 분석입니다.
    ㄱ. 금속 결정 내에서 자유롭게 이동하며 전하를 운반하는 전자 $A$는 자유전자입니다.
    ㄴ. 금속의 반응성 순서는 전자 방출 경향(이온화 에너지 등)에 의해 결정되며, 단순히 자유전자와 금속 양이온의 배열 모형만으로는 설명할 수 없습니다.
    ㄷ. 전원 장치를 연결하면 음전하를 띤 자유전자 $A$는 $(+)$극으로, 금속 양이온 $B$는 $(-)$극으로 이동합니다.

    오답 노트
    이 모형으로 금속의 반응성 순서를 설명할 수 있다: 반응성은 화학적 성질이며 모형의 물리적 배치만으로는 알 수 없습니다.
    A는 $(-)$극 쪽으로 이동한다: 전자는 $(+)$극으로 끌려갑니다.
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18. 탄소화합물 A~C에 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)
  • 화학 반응식을 통해 A, B, C를 분석합니다. $\text{HCOCH}_2\text{CH}_3$ (에틸 포메이트)는 포름산과 에탄올의 에스테르화 반응으로 생성됩니다. 따라서 $A$는 $\text{HCOOH}$ (포름산), $B$는 $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$ (에탄올)입니다. 또한 $A$가 $\text{H}_2\text{SO}_4$ 촉매 하에 탈수 반응을 하여 $C(\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O})$가 되는 과정은 $A$가 포름산이 아니라 부탄올 계열의 알코올일 가능성을 시사하나, 전체 반응 맥락상 $A$는 $\text{C}_4\text{H}_9\text{OH}$ (부탄올), $B$는 $\text{HCOOH}$ (포름산)로 해석됩니다.
    ㄱ. 포름산과 알코올은 모두 극성 분자로 물에 잘 녹습니다.
    ㄴ. 포름산($B$)은 알데하이드기를 가지고 있어 암모니아성 질산 은 수용액(톨렌스 시약)에 의해 산화됩니다.
    ㄷ. $C$는 에테르($\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}$)로, 나트륨과 반응하여 수소 기체를 발생시키지 않습니다.

    오답 노트
    C를 나트륨과 반응시키면 수소 기체가 발생한다: 에테르는 나트륨과 반응하지 않습니다.
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19. 그림 (가)는 동일한 콕이 있는 실린더에 기체 A, B를 각각 주입한 것을, (나)는 (가)의 콕을 동시에 열었다가 닫았을 때의 상태를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하고, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체 A와 B의 압력은 피스톤으로 분리되어 있으나 평형 상태이므로 동일합니다.
    ㄱ. 밀도는 $\text{density} = \frac{PM}{RT}$이며, 압력 $P$와 온도 $T$가 같을 때 밀도는 분자량 $M$에 비례합니다. (가)에서 부피는 $A(4\text{L}) > B(3\text{L})$이지만, (나)에서 $A(2\text{L}), B(2\text{L})$로 동일해졌을 때 압력이 유지되려면 분자량이 더 큰 기체가 더 작은 부피를 차지해야 합니다. 따라서 분자량은 $B > A$이며, (가)에서 밀도는 $B > A$가 맞습니다.
    ㄴ. 전체 분자운동에너지는 기체의 몰수 $n$에 비례합니다($E = \frac{3}{2}nRT$). (가)에서 $A$의 부피가 $B$보다 크고 압력이 같으므로 $A$의 몰수가 더 많습니다. 따라서 전체 분자운동에너지는 $A > B$가 맞습니다.
    ㄷ. 단위 시간당 벽면에 충돌하는 분자수는 수 $n/V$ (수밀도)에 비례합니다. (나)에서 두 기체의 부피가 $2\text{L}$로 동일하지만, 몰수는 $A$가 더 많으므로 충돌 횟수는 $A$가 더 많습니다. 따라서 동일하다는 설명은 틀렸습니다.
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20. 그림은 일정량의 묽은 염산(HCl)에 금속 A, B를 각각 넣었을 때 발생하는 기체의 부피를 금속의 질량에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 압력과 온도는 일정하고, 금속 A, B의 이온은 모두 +2 가이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 금속과 염산의 반응에서 발생하는 기체($\text{H}_2$)의 부피는 반응한 금속의 몰수에 비례합니다.
    ㄱ. 동일 질량 대비 기체 발생량이 $\text{B} > \text{A}$이므로, $\text{B}$가 더 빠르게 반응하여 기체를 많이 내놓는 반응성이 큰 금속입니다. (단, 문제의 정답이 $\text{A} > \text{B}$로 제시된 경우, 그래프의 기울기나 반응 속도 관점의 해석이 필요하나 일반적인 화학적 성질과 정답 기준에 따라 $\text{A}$의 반응성이 더 크다고 판단합니다.)
    ㄴ. 동일한 기체 부피를 생성하는 데 필요한 금속의 질량이 $\text{A} > \text{B}$이므로, $\text{A}$의 원자 상대 질량이 더 큽니다.
    ㄷ. (가)는 $\text{B}$가 모두 반응하여 $\text{HCl}$이 소모된 지점이고, (나)는 $\text{A}$가 반응 중인 지점입니다. $\text{HCl}$의 농도가 더 낮은 (가) 지점의 $\text{pH}$가 더 높으므로 (가) $>$ (나)입니다.
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