수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2009-10-15)

수능(화학I) 2009-10-15 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(화학I) 2009-10-15 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(화학I)
(2009-10-15 기출문제)

목록

1과목: 과목구분없음

1. 그림 가 ( )는 온도에 따른 물의 밀도를, (나)는 표면이 얼어 있는 어떤 호수의 깊이에 따른 수온을 나타낸 것이다.

이 호수의 물에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물은 $4^{\circ}C$에서 밀도가 가장 큽니다. (나) 그래프에서 수온이 깊이에 따라 $0^{\circ}C$에서 $4^{\circ}C$로 증가하는 분포를 보이는데, 밀도가 큰 $4^{\circ}C$의 물이 아래로 가라앉아 안정된 층을 이루고 있으므로 대류가 일어나지 않습니다.

    오답 노트
    물 분자의 평균 운동 에너지는 온도에 비례하므로 $B(4^{\circ}C) > A(0^{\circ}C)$입니다.
    부피는 밀도에 반비례하며, $4^{\circ}C$에서 밀도가 최대이므로 부피는 $B$가 $A$보다 작습니다.
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1

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2. 그림은 대기 오염 현상 A ~ C가 일어나는 과정을 나타낸 모식도이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄹ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  5. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 모식도에서 (가)는 $\text{NO}$, A는 광화학 스모그, B는 산성비, C는 런던 스모그를 나타냅니다.
    촉매 변환 장치는 $\text{NO}$를 $\text{N}_2$로 환원시켜 배출량을 줄입니다. B(산성비)는 오염원이 멀리 떨어진 삼림 지대까지 이동하여 나타날 수 있으며, C(런던 스모그)는 황 성분이 포함된 석유나 석탄 연소 시 발생하므로 천연 가스로 대체하면 줄어듭니다.

    오답 노트
    A(광화학 스모그)는 강한 햇빛이 필요한 여름철 낮에 주로 발생합니다.
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3. 표는 물과 물질 A의 성질을 조사한 자료이다.

1기압에서 같은 온도의 물과 물질 A 100g씩을 같은 열원으로 각각 가열할 때 시간에 따른 온도 변화를 옳게 비교한 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 비열이 작을수록 온도가 빠르게 상승하고, 끓는점이 낮을수록 더 낮은 온도에서 상태 변화가 일어납니다.
    물보다 물질 A의 비열($2.44 < 4.18$)과 끓는점($78 < 100$)이 모두 낮으므로, A의 온도 그래프 기울기가 더 가파르고 더 낮은 온도에서 수평 구간(끓음)이 나타나야 합니다.
    따라서 가 정답입니다.
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1

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4. 그림은 가열하는 방법과 이온 교환 수지를 이용하는 방법으로 석회암 지대의 지하수를 처리하기 전후 각각의 전기 전도도를 비교한 결과이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전기 전도도는 물속에 녹아 있는 이온의 농도에 비례합니다.
    A는 처리 후 전기 전도도가 증가했으므로, 이온을 다른 이온으로 교체하는 이온 교환 수지 방법입니다. B는 처리 후 전기 전도도가 크게 감소했으므로, 가열하여 $\text{HCO}_3^-$를 $\text{CO}_2$가스로 제거한 방법입니다.
    따라서 A는 이온 교환 수지를 이용한 방법이며, B는 이온이 제거되어 스케일 생성이 적으므로 보일러 용수로 적합합니다. 또한 $\text{HCO}_3^-$ 농도는 가열로 제거한 B보다 교환만 한 A가 더 높습니다.
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5. 그림은 금속 모형을 나타낸 것이다.

금속 조각에 힘을 가해 얇은 판으로 만들 때 달라지지 않는 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄷ, ㄹ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  5. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 금속은 연성과 전성이 있어 힘을 가해 모양을 변형시켜도 금속 결합의 본질은 변하지 않습니다.
    금속 조각을 얇은 판으로 만들어도 양이온의 수, 자유 전자의 수, 그리고 이들 사이의 정전기적 인력은 일정하게 유지됩니다. 하지만 양이온의 상대적인 위치는 모양이 변함에 따라 달라지므로 A의 위치는 변합니다.
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1

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6. 그림은 물질 X의 수용액 일정량에 물질 Y의 수용액을 조금씩 가할 때 혼합 용액에 존재하는 각 이온 수의 변화를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그래프에서 Y 수용액을 가함에 따라 특정 이온이 감소하다가 다시 증가하고, 다른 이온은 일정하게 유지되는 것으로 보아 앙금 생성 반응이 일어남을 알 수 있습니다.
    ㄷ. (가) 지점은 앙금이 최대한 생성되어 용액 속의 이온 수가 최소가 되는 지점이므로, 전하를 운반하는 이온의 수가 가장 적어 전기 전도도가 가장 작습니다.

    오답 노트
    $\text{KNO}_3$ 사용: $\text{KNO}_3$는 모든 이온이 잘 녹아 앙금을 형성하지 않으므로 그래프와 같은 감소 경향이 나타나지 않습니다.
    양이온과 음이온 개수 비: 그래프의 기울기를 보면 Y 수용액 투입 시 증가하는 이온의 비율이 일정하지 않거나 1:1 관계를 확신할 수 없습니다.
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7. 그림은 충전 기체로 아르곤을 사용한 백열 전구를 나타낸 것이다.

백열 전구에 아르곤이 사용되는 이유와 관련이 깊은 사례만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄷ, ㄹ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  5. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 백열 전구에 아르곤을 채우는 이유는 아르곤이 반응성이 매우 낮은 비활성 기체여서 고온의 필라멘트가 산화되는 것을 방지하기 위함입니다.
    과자를 포장할 때 질소 기체를 채우는 것과 통조림 캔 내부를 도금할 때 주석을 이용하는 것 모두 물질의 산화를 방지하여 보존성을 높이는 사례입니다.

    오답 노트
    폭기조 공기 주입: 미생물의 산소 공급을 위한 것입니다.
    고압 산소 치료: 혈중 산소 농도를 높이기 위한 치료법입니다.
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8. 그림은 같은 높이에 떠 있는 비행선과 열기구를 나타낸 것이다.

비행선 내부 기체(A), 열기구 내부 기체(B)와 그 주변의 공기(C)에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 비행선(A)과 열기구(B)가 공기(C) 속에서 떠 있다는 것은 내부 기체의 밀도가 주변 공기의 밀도보다 작다는 것을 의미합니다.
    ㄴ. 비행선 내부 기체 A는 공기보다 가벼운 기체(헬륨 등)를 사용하므로 밀도는 $A < C$가 맞습니다.

    오답 노트
    기체 분자의 평균 운동 에너지: 온도가 같아야 같으나, 열기구 B는 가열된 상태이므로 $B > A$입니다.
    기체 분자 사이의 평균 거리: 밀도가 낮을수록 분자 사이의 거리가 멉니다. $B$는 가열되어 밀도가 매우 낮으므로 $B > C$입니다.
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9. 다음은 기체의 성질에 관한 실험이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용하여 분석합니다.
    ㄱ. (가)에서 $V_A = V_B$이고, (나)에서 $V_A = 60\text{cm}$, $V_B = 20\text{cm}$이며 $P_A = P_B$입니다. 온도가 일정할 때 $n \propto PV$이므로, $n_A : n_B = (P \times 60) : (P \times 20) = 3 : 1$이 되어 분자 수는 A가 B의 3배입니다.
    ㄴ. (나)에서 B의 압력이 $2\text{atm}$이고 $V_B = 20\text{cm}$일 때의 $PV$ 값은 $2 \times 20 = 40$입니다. (가)에서 B의 부피는 $40\text{cm}$였으므로 $P_B \times 40 = 40$에서 $P_B = 1\text{atm}$입니다. (가)에서 A와 B의 압력은 같으므로 A의 압력은 $1\text{atm}$이 아니라 $3\text{atm}$이 되어야 합니다. (분자 수가 3배이므로 $P_A \times 40 = 3 \times (1 \times 40)$ $\rightarrow$ $P_A = 3\text{atm}$)
    ㄷ. 온도가 일정할 때 평균 운동 속력은 분자량에 반비례합니다. $n_A = 3n_B$이고 질량이 같으므로 $M_A = \frac{m}{3n_B}$, $M_B = \frac{m}{n_B}$가 되어 $M_A < M_B$입니다. 따라서 평균 운동 속력은 $A > B$입니다.
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10. 그림은 서로 다른 조건에서 어떤 기체 일정량의 압력에 따른 부피를 측정한 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$에 따라 분석합니다.
    A $\rightarrow$ B는 동일한 곡선(등온선) 위에서 압력이 증가하고 부피가 감소하는 과정이므로 일정한 온도에서 압력을 높일 때 일어납니다.
    B점과 C점은 압력이 같고 부피가 다르며, 서로 다른 등온선 위에 있습니다. $\frac{V}{T} = \frac{nR}{P}$이므로 압력 $P$가 같을 때 $\frac{\text{부피}}{\text{절대 온도}}$ 값은 기체 상수와 몰수에 의해 결정되므로 B점과 C점에서 같습니다.

    오답 노트
    D $\rightarrow$ A는 부피가 일정할 때 압력이 변하는 과정이므로 샤를의 법칙(압력 일정 시 부피와 온도 관계)이 아니라 게이-뤼삭의 법칙으로 설명해야 합니다.
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11. 다음은 할로겐의 반응에 관한 실험이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ,ㄴ,ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 할로겐 원소의 반응성 순서는 $F_{2} > Cl_{2} > Br_{2} > I_{2}$ 입니다.
    (가)에서 $Mg$가 $X_{2}$와 반응하여 $X^{-}$이온을 생성하므로 $Mg$는 산화됩니다. (나)에서 $Y_{2}$를 넣었을 때 $X^{-}$ 수가 감소하는 것은 $Y_{2}$가 $X^{-}$를 밀어내고 자신(Y)이 이온이 되는 치환 반응이 일어난 것이며, 이때 $Y_{2}$의 반응성이 $X_{2}$보다 크기 때문입니다.
    또한, $X^{-} + Y_{2} \rightarrow Y^{-} + X_{2}$ 반응에서 이온의 총 개수는 변하지 않습니다.

    오답 노트
    반응성은 $Y_{2} > X_{2}$ 입니다.
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12. 그림은 칼슘(Ca) 조각을 묽은 염산과 증류수에 각각 넣었을 때 기체가 발생하는 것을 나타낸 것이다.

두 수용액의 공통적인 변화로 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)
  • 칼슘($Ca$)은 반응성이 큰 금속으로, 묽은 염산이나 증류수와 반응하여 수소 기체($H_{2}$)를 발생시키고 수용액 속에 $Ca^{2+}$이온을 내놓습니다.
    두 경우 모두 반응 결과 수용액 속에 $OH^{-}$이온이 생성되거나 $H^{+}$이온이 소모되므로 수용액의 pH는 증가합니다.

    오답 노트
    이온의 수가 증가하므로 전기 전도도는 증가합니다.
    반응식에서 $Ca$ 하나가 $Ca^{2+}$ 하나가 되며, 염산에서는 $H^{+}$가 사라지고 증류수에서는 $OH^{-}$가 생성되므로 $\frac{\text{양이온 수}}{\text{음이온 수}}$의 비율은 일정하게 유지되거나 증가합니다.
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13. 다음은 방탄복과 내열 장갑의 소재로 사용되는 케블라 섬유의 분자 구조이다.

위 물질에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 케블라 섬유는 아라미드 계열의 고분자로, 벤젠 고리와 아미드 결합($-CONH-$)이 반복되는 구조입니다.
    구조식을 보면 두 종류의 단위체가 반복되어 결합하고 있으며, 아미드 결합의 $N-H$와 $C=O$ 사이에서 분자 간 수소 결합이 가능하여 매우 강한 강도를 가집니다.

    오답 노트
    염화철(III) 수용액과 정색 반응을 하는 것은 페놀류($-OH$기가 벤젠 고리에 결합)이며, 케블라는 해당 구조가 없습니다.
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14. 그림 (가)는 비누 분자의 구조를 나타낸 것이고, (나)는 물 속에서 비누의 농도에 따른 비누 분자들의 배열을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 비누 분자는 친수성 머리(B)와 소수성 꼬리(A)를 동시에 가진 계면활성제입니다.
    비누의 농도가 낮으면 분자들이 표면에 배열되다가, 특정 농도(임계 미셀 농도) 이상이 되어야 소수성 꼬리끼리 뭉쳐 미셀을 형성하므로 비누의 농도가 낮으면 미셀이 형성되기 어렵습니다.

    오답 노트
    비누의 A 부분이 길수록 소수성이 강해져 물에 더 안 녹습니다.
    비누의 농도가 높아져 미셀이 형성되면 표면 장력은 감소합니다.
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15. 그림은 태양 에너지와 수소 에너지를 이용하기 위해 연구 개발되고 있는 태양 전지와 연료 전지를 나타낸 것이다.

두 에너지의 공통적인 장점만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 태양 전지와 연료 전지의 공통적인 특징을 묻는 문제입니다.
    ㄱ. 두 전지 모두 발전 과정에서 온실가스나 오염 물질을 배출하지 않아 환경 오염이 거의 없습니다.
    ㄴ. 태양광과 수소(물로부터 얻음)는 지구상에 풍부하여 에너지원이 고갈될 염려가 없습니다.

    오답 노트
    에너지 밀도와 경제성은 설치 비용 및 효율 문제로 인해 두 전지의 공통적인 장점으로 보기 어렵습니다.
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16. 다음은 탄소수가 같은 화합물 A, B, C의 성질에 관한 자료이다.

A ~ C의 성질로 옳지 않은 것은? [3점]

  1. A는 C보다 끓는점이 높다.
  2. A ~ C는 모두 물에 잘 녹는다.
  3. A를 산화시켜 C를 얻을 수 있다.
  4. A와 B는 에스테르화 반응을 한다.
  5. B와 C는 은거울 반응의 여부로 구별할 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 성질을 통해 $\text{A}$, $\text{B}$, $\text{C}$가 각각 에탄올, 개미산, 폼알데하이드임을 알 수 있습니다.
    $\text{B}$(개미산)와 $\text{C}$(폼알데하이드)는 모두 알데하이드기($-\text{CHO}$)를 가지고 있어 은거울 반응을 하므로, 이 반응만으로는 두 물질을 구별할 수 없습니다.

    오답 노트
    $\text{A}$(에탄올)는 $\text{C}$(폼알데하이드)보다 분자 간 인력이 강해 끓는점이 높습니다.
    $\text{A}$(에탄올)를 산화시키면 $\text{C}$(폼알데하이드)를 거쳐 $\text{B}$(개미산)가 됩니다.
    $\text{A}$(알코올)와 $\text{B}$(카복실산)가 반응하면 에스테르가 생성됩니다.
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17. 다음은 라즈베리향을 내는 물질 A, 사과향을 내는 물질 B, 계피향을 내는 물질 C의 구조식을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 세 가지 화합물의 작용기를 분석하여 성질을 판단하는 문제입니다.
    ㄷ. $\text{A}$는 고리 내와 외부에 $\text{C}=\text{C}$이중 결합이 있고, $\text{C}$는 벤젠 고리와 $\text{C}=\text{C}$이중 결합이 있어 두 가지 모두 브롬수와 첨가 반응을 합니다.

    오답 노트
    방향족 화합물은 벤젠 고리를 가진 $\text{C}$ 한 가지뿐입니다.
    가수 분해될 수 있는 것은 에스테르 결합을 가진 $\text{B}$ 한 가지뿐입니다.
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18. 다음은 비닐론 섬유의 원료인 PVA를 만드는 과정을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 비닐아세테이트의 중합과 가수분해 반응을 분석하는 문제입니다.
    ㄴ. (나) 과정은 $\text{NaOH}$ 수용액을 이용한 에스테르의 가수분해 반응이므로 에스테르 결합이 끊어지는 것이 맞습니다.
    ㄷ. $\text{PVAc}$의 에스테르기가 $\text{PVA}$의 하이드록시기($-\text{OH}$)로 변하면서 물 분자와의 수소 결합 능력이 커지므로 흡습성이 증가합니다.

    오답 노트
    (가)는 이중 결합이 풀리며 연결되는 첨가 중합 반응입니다.
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19. 다음은 에펠탑의 부식 방지에 대한 글의 일부이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 페인트칠은 철 표면에 얇은 막을 형성하여 산소와 물을 차단하는 원리로, 이는 기름칠하는 것과 같은 원리입니다.
    금속 A로 도금했을 때 도금 면이 손상되어도 철의 부식이 방지된다는 것은 금속 A가 철보다 반응성이 큰 희생 양극법(음극 보호)을 사용했음을 의미합니다.
    금속 A가 철보다 반응성이 크므로, 도금 면이 손상되면 철 대신 금속 A가 우선적으로 산화됩니다.

    오답 노트
    A의 환원이 일어난다: 금속 A는 철보다 반응성이 커서 산화됩니다.
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20. 다음은 탄소수가 6개인 서로 다른 탄화수소를 주어진 기준에 따라 분류한 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, A～D는 각각 제시된 4개의 탄화수소 중 하나이다.) [3점]

  1. A와 D는 이성질체이다.
  2. A는 불포화 탄화수소이다.
  3. B는 삼중 결합을 가지고 있다.
  4. 탄소 원자 사이의 결합 길이는 C < D이다.
  5. A ~ D를 완전 연소시키면 생성물의 종류는 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 분류 체계를 통해 각 물질을 결정하면 A: $\text{C}_6\text{H}_6$(벤젠), B: $\text{C}_6\text{H}_{10}$(알킨 또는 알켄), C: $\text{C}_6\text{H}_{12}$(사이클로알켄), D: $\text{C}_6\text{H}_{12}$(알케인)입니다.
    B는 브롬수 탈색 반응을 하므로 불포화 탄화수소이지만, 반드시 삼중 결합을 가져야 하는 것은 아니며 이중 결합만으로도 반응이 가능합니다.

    오답 노트
    A와 D는 분자식이 다르므로 이성질체가 아닙니다. (A: $\text{C}_6\text{H}_6$, D: $\text{C}_6\text{H}_{12}$)
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