수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2010-03-12)

수능(화학I) 2010-03-12 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(화학I) 2010-03-12 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(화학I)
(2010-03-12 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 다음은 신소재 A, B, C의 특성을 설명한 것이다.

A ~ C의 용도와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 비행기 동체
  2. 연료 전지
  3. 자기 부상 열차
  4. 파라볼라 안테나
  5. 화재 경보 장치
(정답률: 알수없음)
  • 신소재의 특성을 분석하면 A는 초전도체, B는 팔라듐(수소 저장 합금), C는 형상 기억 합금입니다.
    초전도체는 자기 부상 열차, 팔라듐은 연료 전지, 형상 기억 합금은 화재 경보 장치나 파라볼라 안테나의 전개 구조 등에 사용됩니다.
    비행기 동체는 주로 가볍고 강한 알루미늄 합금이나 탄소 섬유 복합재를 사용하므로 제시된 신소재들의 주 용도와 거리가 멉니다.
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2. 다음은 산성비와 관련된 글이다.

ⓐ~ⓓ와 가장 관련 깊은 화학 반응식을 <보기>에서 골라 옳게 짝지은 것은? (순서대로 ⓐ, ⓑ, ⓒ, ⓓ)

  1. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
  2. ㄱ, ㄹ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ, ㄱ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ, ㄹ, ㄱ
  5. ㄷ, ㄹ, ㄱ, ㄴ
(정답률: 알수없음)
  • 산성비의 생성 과정과 그로 인한 영향을 화학 반응식으로 연결하는 문제입니다.
    ⓐ. 황산화물이 물에 녹아 황산이 되는 과정: $\text{SO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_3$ 또는 $\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4$ (보기 ㄴ)
    ⓑ. 질소산화물이 물에 녹아 질산이 되는 과정: $\text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{HNO}_3$ (보기 ㄷ)
    ⓒ. 산성비가 대리석(탄산칼슘)을 부식시키는 과정: $\text{CaCO}_3 + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Ca}^{2+} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$ (보기 ㄱ)
    ⓓ. 산성비가 금속을 부식시키는 과정: $\text{Fe} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Fe}^{2+} + \text{H}_2$ (보기 ㄹ)
    따라서 순서대로 ㄴ, ㄷ, ㄱ, ㄹ이 정답입니다.
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3. 다음은 주어진 조건에 따라 N2, O2, He, Ne, Ar을 정육면체의 각 면에 한 가지씩 표시하는 과정이다.

이 정육면체를 던져 윗면에 Ne이 나왔다면 밑면에 표시된 기체는?

  1. N2
  2. O2
  3. Ar
  4. CO2
  5. He
(정답률: 알수없음)
  • 조건에 따라 기체를 배치하면 다음과 같습니다.
    1. 비활성 기체($\text{He, Ne, Ar}$)가 한 꼭짓점을 공유하는 세 면에 배치됩니다.
    2. 조연성 기체($\text{O}_2$)는 비행선 충전재인 $\text{He}$의 맞은편에 배치됩니다.
    3. 공기 중 가장 많은 기체($\text{N}_2$)는 백열전구 충전재인 $\text{Ar}$의 맞은편에 배치됩니다.
    4. 남은 한 면에는 두 가지 원소로 이루어진 기체($\text{CO}_2$)가 배치되며, 이는 자동으로 $\text{Ne}$의 맞은편이 됩니다.
    따라서 윗면이 $\text{Ne}$일 때 밑면은 $\text{CO}_2$입니다.
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4. 그림은 탄산칼슘(CaCO3)과 관련된 몇 가지 화학 반응을 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)
  • 화학 반응의 원리를 분석하면 다음과 같습니다.
    ㄱ. $\text{Ca(OH)}_2(aq)$가 $\text{CaCO}_3(s)$라는 고체 침전물로 변하면서 용액 속의 이온 수가 감소하므로 전기 전도도는 감소합니다.
    ㄴ. $\text{CaCO}_3(s)$가 $\text{Ca(HCO}_3)_2(aq)$로 변하는 반응은 탄산 가스가 물에 녹아 들어가는 과정이므로 기체가 발생하는 것이 아니라 오히려 흡수됩니다.
    ㄷ. 일시적 센물에 열을 가하면 $\text{Ca(HCO}_3)_2(aq)$가 분해되어 $\text{CaCO}_3(s)$ 침전이 형성되는 (다) 반응이 일어나 보일러 내부에 스케일이 쌓이게 됩니다.
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5. 그림은 묽은 염산과 마그네슘의 반응에서 염산의 농도가 반응 속도에 미치는 영향을 알아보기 위한 장치를 나타낸 것이다.

이 장치에서 온도를 일정하게 유지하기 위해 수조 속에 물을 사용하는 이유와 가장 관련 깊은 물의 성질은?

  1. 비열이 크다.
  2. 극성을 띤다.
  3. 기화열이 크다.
  4. 끓는점이 높다.
  5. 표면 장력이 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 물은 비열이 매우 큰 물질로, 외부에서 열을 가하거나 빼앗겨도 온도 변화가 적은 특성이 있습니다. 따라서 실험 장치를 수조 속의 물에 담가두면 반응 중 발생하는 열이나 외부 온도 변화에 영향을 덜 받아 온도를 일정하게 유지하기에 매우 유리합니다.
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6. 다음은 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 피스톤의 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 밀도는 분자량에 비례하고 부피에 반비례합니다.
    ㄱ. (가)에서 두 기체의 압력과 부피($1\text{L}$)가 같으므로, 분자량이 더 큰 $\text{CO}_2$의 밀도가 더 높습니다.
    ㄴ. (나)에서 고정 장치 a를 풀면 $\text{O}_2$가 진공 영역으로 팽창하여 부피가 증가하므로 밀도는 감소합니다.
    ㄷ. (다)에서 두 피스톤이 모두 자유롭게 움직이면, 내부 압력이 평형을 이룰 때까지 이동하여 $\text{O}_2$와 $\text{CO}_2$의 압력은 같아집니다.
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7. 다음은 프라이팬의 (가)와 (나) 부분에 사용된 고분자 화합물의 단위체를 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)
  • 제시된 단위체를 통해 고분자의 성질을 분석합니다.
    ㄱ. (가)의 단위체는 테트라플루오로에틸렌($F_{2}C=CF_{2}$)으로, 중합 시 사슬 구조의 PTFE(테플론)가 됩니다.
    ㄷ. (나)의 단위체는 포름알데히드($HCHO$)와 페놀($C_{6}H_{5}OH$)로, 이들의 축합 중합체인 페놀 수지는 열경화성 고분자입니다.

    오답 노트
    (가)에 사용된 고분자는 측합 증합체이다: 테플론은 이중 결합이 풀리며 연결되는 부가 중합체입니다.
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8. 그림 (가)는 0℃ 물이 담긴 용기에 0℃ 얼음 조각을 넣은 것을, (나)는 이 용기를 서서히 가열할 때 시간에 따른 수면의 높이를 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)
  • 얼음이 녹는 과정과 물의 밀도 특성을 분석하는 문제입니다.
    ㄴ. $t_{1}$까지는 온도가 $0^{\circ}C$로 일정하게 유지되는 구간으로, 가해준 열은 얼음의 상태 변화(융해)에 사용됩니다.

    오답 노트
    $t_{1}$까지 물의 부피와 얼음의 부피의 합은 일정하다: 얼음이 물로 녹으면 부피가 감소하므로 전체 부피는 감소합니다.
    $t_{2}$에서 물 분자 사이의 수소 결합이 모두 끊어진다: 수소 결합은 액체 상태에서도 상당수 존재하며, 모두 끊어지려면 기화가 일어나야 합니다.
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9. 그림은 원유의 처리 과정을 간단히 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 분자 사이의 인력은 A < C이다.
  2. 한 분자가 완전 연소할 때 발생하는 열량은 B < D이다.
  3. 잔류물은 도로 포장재로 사용할 수 있다.
  4. (가)는 원유의 성분 물질의 분자 구조를 변화시키는 과정이다.
  5. (나)의 과정에서 분자수가 증가한다.
(정답률: 알수없음)
  • 원유의 분별 증류는 끓는점 차이를 이용한 물리적 분리 과정입니다.
    (가) 과정은 가열을 통해 성분 물질을 끓는점 순으로 분리하는 분별 증류이며, 이는 분자 구조를 변화시키는 화학적 변화가 아니라 물리적 상태 변화입니다.

    오답 노트
    분자 사이의 인력은 A < C이다: 분자량이 클수록(아래쪽 성분일수록) 인력이 크므로 A보다 C가 큽니다.
    한 분자가 완전 연소할 때 발생하는 열량은 B < D이다: 탄소 수가 많을수록 연소 열량이 크므로 B보다 D가 큽니다.
    (나)의 과정에서 분자수가 증가한다: 크래킹(열분해) 과정으로 큰 분자가 작은 분자로 쪼개지므로 분자수가 증가합니다.
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10. 그림은 실린더 속에 일정량의 기체를 넣고 조건을 변화시켰을 때 기체의 부피와 절대 온도를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용하여 각 상태의 압력과 온도를 분석합니다.
    (가) $\rightarrow$ (나): 부피 $V$가 일정하고 온도가 $T$에서 $2T$로 증가했으므로, 압력은 $P$에서 $2P$로 증가합니다. 이때 (나)의 압력은 대기압에 추의 무게로 인한 압력이 더해진 값입니다.
    (나) $\rightarrow$ (다): 온도가 $2T$로 일정할 때, 추를 제거하여 압력이 대기압 $P$로 감소하면 부피는 $V$에서 $2V$로 증가합니다.

    ㄱ. (나)에서 기체가 받는 총 압력은 대기압과 추의 압력의 합이므로 대기압보다 큽니다. 하지만 문제의 의도는 (나) 상태의 압력이 (가)의 2배가 된 상황에서 추에 의해 추가된 압력 성분을 묻는 것이며, (가) $\rightarrow$ (나) 과정에서 부피가 일정할 때 온도가 2배가 되었으므로 압력 또한 2배가 되어 대기압만큼의 압력이 추가된 것입니다. 따라서 추가 기체를 누르는 압력은 대기압과 같습니다.
    ㄴ. 기체 분자의 평균 운동 에너지는 오직 절대 온도에만 비례합니다. 온도는 (나)와 (다)가 $2T$로 같고 (가)가 $T$이므로, 평균 운동 에너지는 (나) = (다) > (가)입니다.
    ㄷ. 단위 면적당 충돌 횟수는 압력에 비례합니다. (나)의 압력은 $2P$이고 (다)의 압력은 $P$이므로, 충돌 횟수는 (나) > (다)입니다.
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11. 다음은 탄소 화합물 (가)~(다)의 구조식을 나타낸 것이다.

물질 (가)~(다)에 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 화합물은 (가) $\text{CH}_2=\text{CHCH}_2\text{-OH}$ (알릴 알코올), (나) $\text{CH}_2=\text{CH-O-CH}_3$ (메틸 비닐 에테르), (다) $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{-C(=O)-H}$ (프로판알)입니다.
    (가)는 분자 간 수소 결합이 가능하여 끓는점이 가장 높습니다.
    (나)와 (다)는 모두 탄소, 수소, 산소로 이루어진 유기 화합물로, 완전 연소 시 $\text{CO}_2$와 $\text{H}_2\text{O}$가 생성되어 생성물의 종류가 같습니다.

    오답 노트
    모두 브롬수 탈색 반응을 한다: 브롬수 탈색은 탄소-탄소 이중 결합($C=C$)이 있어야 하며, 단일 결합과 카보닐기만 가진 (다)는 반응하지 않음
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12. 그림은 같은 질량의 금속판 A, B, C를 공기 중에 방치했을 때 시간에 따른 금속판의 질량을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A ~ C는 알루미늄, 구리, 철 중 하나이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 금속의 부식은 산소와 물이 반응하여 산화물을 형성하는 과정이며, 질량 변화는 산소 결합량에 따라 결정됩니다.
    A는 질량이 계속 증가하므로 부식 생성물이 계속 쌓이는 철($Fe$)입니다.
    B는 초기에 빠르게 증가하다가 일정해지므로, 표면에 치밀한 산화막을 형성하여 내부 부식을 막는 알루미늄($Al$)입니다.
    C는 질량 변화가 거의 없는 구리($Cu$)입니다.
    알루미늄(B)은 부식 방지 능력이 뛰어나 음료수 캔의 소재로 사용됩니다.

    오답 노트
    반응성이 가장 큰 금속은 A이다: 반응성은 $Al > Fe > Cu$ 순으로 B가 가장 큼
    A에 C를 부착하면 A의 부식을 방지할 수 있다: 철(A)의 부식을 막으려면 더 반응성이 큰 금속(B)을 붙여 희생 양극법을 써야 함
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13. 그림은 부피가 같은 용기에 기체 A, B, C가 각각 1 g씩 들어 있는 상태를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 관의 부피는 무시하고, 대기압은 76cmHg이다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용하여 각 기체의 몰수를 분석합니다.
    A: $P = 76\text{cmHg}$, $T = 300\text{K}$
    B: $P = 76\text{cmHg}$, $T = 600\text{K}$ $\rightarrow$ A보다 몰수가 2배 많음
    C: $P = 76 + 76 = 152\text{cmHg}$, $T = 300\text{K}$ $\rightarrow$ A보다 몰수가 2배 많음
    질량이 모두 $1\text{g}$으로 같으므로, 몰수가 많을수록 분자량은 작습니다. 따라서 분자량 크기는 $A > B = C$ 입니다.
    같은 온도에서 분자의 평균 속력은 분자량이 작을수록 빠르므로, 분자량이 가장 작은 C가 가장 빠릅니다.

    오답 노트
    용기에 들어 있는 기체의 밀도는 A가 가장 작다: 밀도는 $\text{질량}/\text{부피}$이며 부피가 같고 질량이 같으므로 밀도는 모두 동일함
    분자의 상대 질량은 A와 B가 같다: 몰수가 다르므로 분자량도 다름
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14. 그림 (가)는 세제로 사용되는 화합물 A와 B의 구조식을, (나)는 물 속에서 세제와 기름이 만든 미셀의 구조를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 염화칼슘 수용액에서 앙금을 생성하는 것은 A이다.
  2. B는 센물에서 (나)의 배열을 형성할 수 없다.
  3. A는 B보다 생분해도가 크다.
  4. 수용액의 pH는 A가 B보다 크다.
  5. 수용액의 불꽃 반응색은 A와 B가 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 화합물 A는 비누(지방산 나트륨)이고, B는 합성 세제(알킬벤젠 설포네이트)입니다.
    B는 설포네이트 기를 가지고 있어 센물 속의 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$이온과 결합하더라도 물에 잘 녹는 염을 형성하므로, 센물에서도 미셀 구조를 형성하며 세척력을 유지할 수 있습니다.

    오답 노트
    염화칼슘 수용액에서 앙금을 생성하는 것은 A: 비누는 $Ca^{2+}$와 반응하여 불용성 앙금을 형성함
    A는 B보다 생분해도가 크다: 천연 비누인 A가 합성 세제인 B보다 미생물에 의해 더 잘 분해됨
    수용액의 pH는 A가 B보다 크다: 비누(약산의 염)가 합성 세제(강산의 염)보다 염기성이 강함
    수용액의 불꽃 반응색은 A와 B가 같다: 둘 다 $Na^{+}$이온을 포함하여 노란색을 띰
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15. 다음은 아세트산나트륨(CH3COONa)과 수산화나트륨(NaOH)을 반응시켜 탄화수소 X를 얻기 위한 장치와 화학 반응식을 나타낸 것이다.

X에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 화학 반응식은 아세트산나트륨의 소다회 공정입니다.
    $$\text{CH}_{3}\text{COONa} + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_{4} + \text{Na}_{2}\text{CO}_{3}$$
    여기서 생성물 X는 메테인($CH_{4}$)입니다.
    메테인은 대표적인 온실 기체입니다.

    오답 노트
    메테인은 무극성 분자로 물에 거의 녹지 않습니다.
    메테인은 포화 탄화수소(알케인)이므로 브롬과 첨가 반응이 아닌 치환 반응을 합니다.
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16. 다음은 두 가지 에스테르 화합물의 가수 분해 반응을 나타낸 것이다.

생성물 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)
  • 에스테르의 가수 분해 반응식은 다음과 같습니다.
    첫 번째 반응: $H-C(=O)-O-CH_{2}CH_{2}CH_{3} + H_{2}O \rightarrow HCOOH(A) + CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH(B)$
    두 번째 반응: $H-C(=O)-O-CH(CH_{3})_{2} + H_{2}O \rightarrow HCOOH(A) + (CH_{3})_{2}CHOH(C)$
    A는 폼산(개미산)으로, 알데하이드기를 가지고 있어 은거울 반응을 합니다.
    B(1-프로판올)와 C(2-프로판올)는 모두 분자식이 $C_{3}H_{8}O$로 동일한 구조 이성질체입니다.
    A, B, C 모두 하이드록시기($-OH$) 또는 카복실기($-COOH$)를 가지고 있어 $Na$와 반응하여 수소 기체를 발생시킵니다.
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17. 다음은 제산제로 사용되는 화합물 A ~ C의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

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)
  • 제산제는 산을 중화시키는 염기성 물질입니다.
    실험 (가)에서 A와 B에서만 기체가 발생했다는 것은 탄산염($CO_{3}^{2-}$)을 포함하고 있음을 의미합니다. 따라서 A를 넣었을 때 발생하는 기체는 $CO_{2}$가 맞습니다.
    실험 (나)에서 사용된 묽은 염산의 방울 수가 $A < B < C$ 라는 것은, 같은 질량일 때 C가 가장 많은 양의 산을 중화시킬 수 있다는 뜻입니다. 즉, 제산 효과는 C가 가장 큽니다.

    오답 노트
    B는 기체가 발생하므로 탄산염을 포함하지만, C는 기체가 발생하지 않았으므로 다른 염기성 성분을 포함하고 있어 음이온의 종류가 다릅니다.
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18. 그림은 NaX, NaY, NaZ의 혼합물이 녹아 있는 수용액에 염소수를 조금씩 넣을 때 용액 속에 존재하는 이온수의 변화를 나타낸 것이다. (단, X ~ Z는 Cl, Br, I중 하나이다.)

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)
  • 염소수($Cl_{2}$)를 넣으면 반응성이 더 큰 할로젠이 작은 할로젠 이온을 산화시켜 석출시킵니다. 반응성 순서는 $Cl_{2} > Br_{2} > I_{2}$ 입니다.
    가장 먼저 반응하여 감소하는 $Y^{-}$는 $I^{-}$이며, 그 다음 감소하는 $Z^{-}$는 $Br^{-}$입니다. 이때 생성된 $I_{2}$와 $Br_{2}$가 용액에 존재하게 되며, $X^{-}$는 반응하지 않는 $Cl^{-}$입니다.
    (가) 지점에서는 $I^{-}$가 모두 사라지고 $Br^{-}$가 사라지기 시작하는 시점입니다. 이때 용액에는 $Br_{2}$가 존재하므로, 사염화탄소를 넣어 흔들면 $Br_{2}$가 녹아들어 보라색(또는 적갈색)으로 변합니다.

    오답 노트
    반응성 크기는 $Z_{2}(Br_{2}) > Y_{2}(I_{2})$이므로 틀렸습니다.
    브롬수를 사용하면 $I^{-}$만 산화시키고 $Br^{-}$는 산화시키지 못하므로 $X^{-}$의 변화 양상이 달라집니다.
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19. 그림은 질량이 같은 금속판 A와 B를 일정량의 CSO4를 녹인 수용액에 각각 넣었을 때, 시간에 따른 금속판의 질량을 나타낸 것이다. (단, 임의의 금속 A, B, C의 양이온은 모두 2가이고, 금속판 A, B는 반응하기에 충분한 양이다.)

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 금속판의 질량이 감소했다는 것은 금속이 이온으로 녹아 나오고 수용액 속의 $C^{2+}$이온이 금속판에 석출되었음을 의미합니다. 이때 질량 변화량은 (석출되는 금속의 원자량 - 녹아 나오는 금속의 원자량)에 비례합니다.
    반응성 크기는 $A > C$이므로 금속 A는 $C^{2+}$이온을 환원시켜 석출시킬 수 있어 반응이 일어납니다. 따라서 반응성 크기는 $A > C$가 맞습니다.
    금속판 A와 B 모두 질량이 감소했는데, B의 질량 감소 폭이 A보다 훨씬 큽니다. 이는 B의 원자량이 A보다 훨씬 크기 때문에 동일한 몰수가 반응했을 때 질량 감소량이 더 크기 때문입니다. 따라서 원자의 상대 질량은 $B > A$가 맞습니다.

    오답 노트
    수용액의 밀도는 금속 이온의 종류와 질량 변화에 따라 달라지며, 단순히 모두 감소한다고 단정할 수 없습니다.
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20. 실험 Ⅰ은 묽은 황산(H2SO4) 10mL에 수산화칼슘(Ca(OH)2) 수용액을 조금씩 넣을 때 혼합 용액의 온도를 측정한 것이다. 실험 Ⅱ는 수산화칼슘 수용액 대신 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 사용하여 실험 Ⅰ과 같은 방법으로 측정한 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 혼합 용액의 비열은 같다고 가정하며, 반응 전 용액의 온도는 모두 t0이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 중화 반응의 열량과 이온 농도를 분석합니다.
    ㄱ. a점은 $\text{Ca(OH)}_2$로 중화점일 때이며, b점은 $\text{NaOH}$로 중화점일 때입니다. b점은 a점보다 전체 용액의 부피가 훨씬 크므로, 이온 농도가 낮아져 전기 전도도는 $a < b$가 성립하지 않고 오히려 a가 더 높거나 다를 수 있으나, 주어진 그래프의 온도 변화와 이온 수 관계를 볼 때 a점보다 b점에서 이온의 총량과 전도도가 높게 형성됩니다.

    오답 노트
    ㄴ. b점의 온도는 단순히 산술 평균으로 계산되지 않습니다.
    ㄷ. 중화점까지 들어간 부피가 $\text{Ca(OH)}_2$는 $10\text{mL}$, $\text{NaOH}$는 $30\text{mL}$이므로, $\text{Ca(OH)}_2$의 농도가 $\text{NaOH}$보다 3배 높지만, $\text{Ca(OH)}_2$는 이온화 시 양이온($\text{Ca}^{2+}$)이 1개 나오므로 단위 부피당 양이온 수는 3배가 됩니다.
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