수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2011-02-28)

수능(화학I) 2011-02-28 필기 기출문제 해설

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수능(화학I)
(2011-02-28 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 그림은 얼음의 구조를 모형으로 나타낸 것이고, 표는 물과 메탄의 특성을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 결합 A는 분자 내의 공유 결합이고, 결합 B는 분자 간의 수소 결합입니다.
    결합 A(공유 결합)는 결합 B(수소 결합)보다 훨씬 강하므로 결합력의 세기는 A > B가 맞습니다.
    얼음이 녹아 액체 상태의 물이 되면 규칙적인 격자 구조가 무너지면서 분자 간의 수소 결합인 결합 B의 수가 감소하지만, 분자 내부의 공유 결합인 결합 A의 수는 변하지 않습니다.
    물과 메탄의 분자량은 비슷하지만 물의 끓는점이 훨씬 높은 이유는 분자 간에 강한 수소 결합(결합 B)이 작용하기 때문입니다.

    오답 노트
    결합력의 세기는 A > B이다: 정답 설명에 포함됨
    얼음이 녹으면 한 분자당 결합 A의 수가 감소한다: 결합 A는 공유 결합으로 상태 변화와 무관함
    물이 메탄보다 끓는점이 높은 이유는 결합 B 때문이다: 정답 설명에 포함됨
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1

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2. 그림은 알루미늄을 주재료로 사용하여 만들어진 세 가지 제품의 예를 나타낸 것이다.

알루미늄의 성질 중 위의 이용 사례들과 관련이 가장 적은 것은?

  1. 밀도가 작다.
  2. 반응성이 크다.
  3. 열전도성이 크다.
  4. 전기전도성이 크다.
  5. 연성과 전성이 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 알루미늄의 특성과 제품의 연관성을 분석합니다.
    비행기 동체는 밀도가 작기 때문에, 고압 송전선은 전기전도성이 크기 때문에, 주방 기구는 열전도성이 크기 때문에 사용됩니다. 또한 알루미늄은 연성과 전성이 커서 가공이 쉽습니다.
    반면, 반응성이 크다는 성질은 부식을 촉진하므로 제품 제작 시 오히려 피해야 할 성질이며, 실제로는 표면에 형성되는 치밀한 산화막 덕분에 내부 부식을 막아 사용합니다.
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3. 그림 (가)와 (나)는 어떤 석회암 지대의 지하수를 처리하는 과정을 나타낸 것이고, (다)는 각 과정에서 지하수에 녹아 있는 총 이온수의 변화를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 석회암 지대 지하수($Ca^{2+}$, $HCO_{3}^{-}$ 포함)의 처리 과정을 분석합니다.
    ㄱ. 과정 (가)에서 가열하면 $Ca(HCO_{3})_{2}$가 분해되어 $CaCO_{3}$ 앙금과 $CO_{2}$ 기체가 발생하므로 옳습니다.
    ㄴ. 과정 (나)는 양이온 교환 수지를 통해 $Ca^{2+}$이온 1개가 $Na^{+}$이온 2개로 교체되므로 총 이온 수는 증가합니다. 따라서 이온 수가 감소하는 B가 아닌 A에 해당합니다.
    ㄷ. 탄산나트륨($Na_{2}CO_{3}$)을 가하면 $Ca^{2+}$와 반응하여 $CaCO_{3}$ 앙금이 생성되므로 총 이온 수는 감소합니다. 이는 B와 같은 결과이지만, 보기의 설명은 과정 (나)의 메커니즘과 다르며 단순 앙금 생성 반응입니다.
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4. 그림 (가)는 온도에 따른 물과 수은의 표면 장력을 나타낸 것이고, (나)는 유리관을 물에 넣었을 때의 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 표면 장력과 부착력, 응집력의 관계를 분석합니다.
    ㄱ. 표면 장력이 클수록 방울 모양이 더 동그랗게 유지됩니다. $20^{\circ}C$에서 수은의 표면 장력이 물보다 훨씬 크므로 수은 방울이 더 동그랗습니다.
    ㄴ. 그래프 (가)에서 온도가 낮을수록 물의 표면 장력이 커지므로, 방울 모양이 더 동그랗게 유지되어 옳습니다.
    ㄷ. 그림 (나)에서 물이 유리관을 타고 올라가는 모세관 현상이 나타나는 것은 물과 유리 사이의 부착력이 물 분자끼리의 응집력보다 크기 때문입니다.
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5. 그림은 농도가 같은 탄산나트륨(NaCO3) 수용액에 묽은 염산(HCl)과 수산화칼슘(Ca(OH)2) 수용액을 각각 넣는 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)
  • 탄산나트륨($Na_{2}CO_{3}$) 수용액의 반응을 분석합니다.
    ㄱ. (가)에서 탄산나트륨과 염산($HCl$)이 반응하면 이산화탄소($CO_{2}$) 기체가 발생하므로 옳습니다.
    ㄴ. (가)는 산성 물질을 추가하여 $pH$가 감소하고, (나)는 염기성 물질인 수산화칼슘($Ca(OH)_{2}$)을 추가하여 $pH$가 증가하므로 $pH$는 (나)가 더 큽니다.
    ㄷ. 두 반응 모두에서 $Na^{+}$이온은 반응에 참여하지 않는 구경꾼 이온이므로 옳습니다.
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6. 그림은 네 가지 금속의 분류 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)
  • 금속의 반응성 순서(Zn > Sn > Fe > Cu > Au)를 이용한 분류 문제입니다.
    반응성 순서에 따라 A는 Zn, B는 Sn, C는 Cu, D는 Au가 됩니다.
    B(Sn)는 부식 방지를 위해 통조림 캔의 도금 재료로 사용되며, D(Au)는 전도성과 화학적 안정성이 뛰어나 전자회로의 접점 등에 사용됩니다.

    오답 노트
    A(Zn)에 C(Cu)를 부착하면 반응성이 더 큰 Zn가 희생 양극이 되어 A가 더 빠르게 부식되므로 부식을 방지할 수 없습니다.
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7. 그림은 세 가지 탄화수소 (가)~(다)의 구조식을 나타낸 것이다.

(가)~(다)에 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)
  • 탄화수소의 구조와 성질을 분석하는 문제입니다.
    탄소-탄소 결합 길이는 단일 결합 > 방향족 결합 > 이중 결합 순으로 깁니다. 따라서 결합 길이는 (나) 사이클로헥세인 > (다) 벤젠 > (가) 에텐 순이 맞습니다.

    오답 노트
    브롬수 탈색 반응을 하는 것은 이중 결합이 있는 (가)와 벤젠 고리의 특성이 아닌 일반적인 불포화 결합을 가진 물질들인데, 여기서는 (가)만 해당하므로 두 가지라는 설명은 틀렸습니다.
    분자 구조상 (나) 사이클로헥세인은 입체 구조(의자형 등)를 가지므로 모든 원자가 한 평면에 존재하지 않습니다.
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8. 다음은 니트로글리세린(C3H5(NO3)3) 분해 반응과 이때 생성되는 기체 (가)~(다)의 성질을 나타낸 것이다. (단, (가)~(다)는 공기의 주성분 기체이다.)

기체 (가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. (가)는 비행선의 충전 기체로 사용한다.
  2. (나)는 산성비의 원인 물질이다.
  3. (다)는 가연성 기체로서 폭발하기 쉽다.
  4. (가) 는 (다) 와 상온에서 쉽게 반응한다
  5. (나)는 탄산칼슘, (다)는 염소산칼륨의 열분해로 얻을 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식과 성질을 분석하면 (가)는 $\text{N}_2$, (나)는 $\text{CO}_2$, (다)는 $\text{O}_2$ 입니다.
    (나) $\text{CO}_2$는 탄산칼슘 $\text{CaCO}_3$의 열분해로 얻으며, (다) $\text{O}_2$는 염소산칼륨 $\text{KClO}_3$의 열분해로 얻을 수 있습니다.

    오답 노트
    (가) $\text{N}_2$: 비행선 충전 기체는 $\text{He}$ 또는 $\text{H}_2$입니다.
    (나) $\text{CO}_2$: 산성비의 주원인은 $\text{SO}_x, \text{NO}_x$입니다.
    (다) $\text{O}_2$: 가연성 기체가 아니라 조연성 기체입니다.
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9. 그림은 주기율표의 일부를 나타낸 것이다.

원소 A~ F를 다음에 주어진 기준 (가)~(다)에 따라 분류할 때, 각 기준에 해당하는 원소수로 옳은 것은? (단, A ~ F는 임의의 원소 기호이다.) (순서대로 가, 나, 다)

  1. 3, 2, 2
  2. 3, 3, 3
  3. 4, 2, 2
  4. 4, 2, 3
  5. 4, 3, 4
(정답률: 알수없음)
  • 주기율표의 위치를 통해 원소를 분석하면 $A:H, B:Li, C:N, D:Na, E:F, F:Cl$ 입니다.
    (가) 이원자 분자: $N_2, F_2, Cl_2$ (단, $H_2$ 포함 시 4개) $\rightarrow A, C, E, F$ 총 4개
    (나) 고체 전기전도성(금속): $Li, Na$ $\rightarrow B, D$ 총 2개
    (다) 상온 기체: $H, N, F, Cl$ 중 $H_2, N_2, Cl_2$ $\rightarrow A, C, F$ 총 3개
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10. 그림은 페놀의 반응 (가)~(마)를 나타낸 모식도이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [3점]

  1. (가)에서 수소 기체가 발생한다.
  2. (나)는 중화 반응이다.
  3. (다)에서 축합 중합체가 생성된다.
  4. (라)에서 용액은 노란색을 나타낸다.
  5. (마)의 생성물은 염화철(Ⅲ) 수용액과 정색 반응을 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 페놀의 반응을 분석하면 (가) $\text{Na}$와 반응하여 $\text{H}_2$ 발생, (나) $\text{NaOH}$와 중화 반응, (다) $\text{HCHO}$와 축합 중합, (라) 약산성이므로 $\text{BTB}$ 용액에서 노란색, (마) $\text{CH}_3\text{COOH}$와는 반응하지 않습니다.
    (마)의 생성물은 페놀 자체가 그대로 남거나 반응이 없으므로, 페놀의 히드록시기가 벤젠 고리에 직접 결합된 구조가 사라지지 않아야 정색 반응을 합니다. 하지만 (마) 과정은 일반적인 반응 조건에서 유의미한 생성물을 만들지 않으며, 만약 생성물이 페놀의 성질을 잃었다면 정색 반응을 하지 않습니다. 특히 정답지 기준으로는 (마)의 결과물이 정색 반응을 하지 않는 것으로 판단합니다.

    오답 노트
    (가): 금속 $\text{Na}$와 반응하여 수소 기체가 발생합니다.
    (나): 페놀은 약산이므로 강염기인 $\text{NaOH}$와 중화 반응을 합니다.
    (다): 포름알데히드와 반응하여 노볼락 등의 축합 중합체를 형성합니다.
    (라): 페놀 수용액은 산성을 띠므로 $\text{BTB}$ 용액에서 노란색을 나타냅니다.
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11. 그림은 X2+, Y+이 들어 있는 수용액에 금속판 를 넣었을 때, 수용액의 이온수 변화와 금속판의 질량 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X, Y는 금속 원소이고, Z의 양이온은 2가이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이온수 그래프에서 $t_1$까지 이온수가 감소하는 것은 $2\text{Z} + \text{X}^{2+} \rightarrow \text{Z}^{2+} + \text{X}$ 반응이 일어나 전체 이온 수가 줄어들기 때문입니다. 이후 $t_2$까지 질량이 계속 증가하는 것은 $\text{Z} + \text{Y}^+ \rightarrow \text{Z}^{2+} + \text{Y}$ 반응이 이어지기 때문입니다. 따라서 반응성 순서는 $\text{Z} > \text{X} > \text{Y}$입니다.
    ㄱ. $\text{X}$가 $\text{Y}$보다 먼저 반응하여 석출되었으므로 반응성은 $\text{X} > \text{Y}$입니다.

    오답 노트
    ㄴ. $t_1$에서 $t_2$ 사이의 질량 증가율을 보면 $\text{Z}$ 2몰이 나갈 때 $\text{Y}$ 1몰이 들어오는데 질량이 증가하므로, 원자량은 $\text{Y} > 2\text{Z}$ 관계가 성립할 수 있으며 $\text{X} < \text{Z}$라고 단정할 수 없습니다.
    ㄷ. $\text{Z}$의 반응성이 $\text{Y}$보다 크므로 $\text{Z}^{2+}$ 수용액에 $\text{Y}$를 넣어도 반응이 일어나지 않습니다.
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12. 그림은 칼슘카바이드(CaC2)와 물을 반응시켰을 때 생성된 탄소 화합물 A와 관련된 일련의 반응을 나타낸 것이다.

탄소 화합물 A ~ E에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. A는 불포화 탄화수소이다.
  2. B는 폴리에틸렌의 단위체이다.
  3. C는 물에 잘 녹지 않는다.
  4. D는 은거울 반응을 한다.
  5. E는 C와 반응하여 에스테르를 생성한다.
(정답률: 알수없음)
  • 반응 경로를 분석하면 A: $\text{C}_2\text{H}_2$(에타인) $\rightarrow$ B: $\text{C}_2\text{H}_4$(에텐) $\rightarrow$ C: $\text{CH}_3\text{CHO}$(아세트알데히드) $\rightarrow$ D: $\text{CH}_3\text{COOH}$(아세트산) $\rightarrow$ E: $\text{CO}_2$ 및 $\text{H}_2\text{O}$ (완전 산화) 순입니다.
    C는 아세트알데히드로, 극성 분자이며 분자량이 작아 물에 잘 녹습니다.

    오답 노트
    A: 삼중 결합을 가진 불포화 탄화수소입니다.
    B: 폴리에틸렌의 단위체인 에텐입니다.
    D: 알데히드기($-\text{CHO}$)를 가진 아세트알데히드(또는 산화 과정의 중간체)는 은거울 반응을 합니다.
    E: 최종 산화물인 $\text{CO}_2$가 아니라, D(아세트산)와 C(아세트알데히드)의 관계를 보면 C는 알코올로 환원되어 에스테르를 만들 수 있습니다.
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13. 그림은 요오드화칼륨(KI) 수용액에 브롬수(Br2)를 가했을 때, 브롬수의 부피에 따른 요오드화 이온(I-)의 수를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 브롬수($\text{Br}_2$)를 가했을 때 $\text{I}^-$의 수가 감소하는 것은 $\text{Br}_2$가 $\text{I}^-$를 산화시켜 $\text{I}_2$를 생성하기 때문입니다. 즉, 반응성은 $\text{Br}_2 > \text{I}_2$입니다.
    ㄷ. (나) 지점에서는 모든 $\text{I}^-$가 $\text{I}_2$로 변한 상태입니다. 염소수($\text{Cl}_2$)는 $\text{I}_2$보다 반응성이 크므로 $\text{I}_2$를 다시 $\text{I}^-$로 산화시키는 반응이 일어납니다.

    오답 노트
    ㄱ. $\text{I}_2$보다 $\text{Br}_2$가 반응성이 크므로 $\text{Br}_2$가 음이온이 되기 더 쉽습니다.
    ㄴ. (가) 용액에는 $\text{I}^-$, $\text{Br}^-$, $\text{K}^+$이온이 존재하며, 질산은 수용액을 가하면 $\text{AgI}$와 $\text{AgBr}$ 두 가지 앙금이 생성됩니다.
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14. 그림은 세 가지 탄소 화합물의 분류 과정을 나타낸 것이다.

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)
  • 화합물 분류 과정을 분석하면 A는 $\text{HCOOCH}_3$(포름산 메틸), B는 $\text{CH}_3\text{COOCH}_3$(아세트산 메틸), C는 $\text{CH}_3\text{COOH}$(아세트산)입니다. 가수분해를 하는 A, B는 에스테르이며, 그 중 펠링 용액과 반응하는 A는 포름알데히드기를 가진 포름산 메틸입니다.
    ㄱ. A($\text{HCOOCH}_3$)는 가수분해 시 포름산($\text{HCOOH}$)을 생성하며, 이는 암모니아성 질산은 용액과 반응합니다.
    ㄴ. A와 B는 모두 메틸 에스테르이므로 가수분해 시 메탄올($\text{CH}_3\text{OH}$)이 생성됩니다.
    ㄷ. C($\text{CH}_3\text{COOH}$)는 카복실산을 포함하므로 마그네슘과 반응하여 수소 기체를 발생시킵니다.
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15. 그림은 세 가지 고분자 화합물의 구조식을 나타낸 것이다.

세 화합물의 공통점만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 고분자 화합물(셀룰로스, 폴리비닐아세테이트, 나일론/단백질 계열)의 공통점을 찾습니다.
    ㄱ. 첫 번째와 세 번째는 축합 중합체이지만, 두 번째 화합물은 첨가 중합체이므로 공통점이 아닙니다.
    ㄴ. 세 화합물 모두 단일 종류의 단량체가 반복되는 구조를 가지고 있으므로 단위체가 한 가지인 것이 맞습니다.
    ㄷ. 세 화합물 모두 주쇄에 에스테르 결합, 아미드 결합, 글리코사이드 결합 등 가수분해 가능한 결합을 포함하고 있으므로 가수분해 반응을 합니다.

    오답 노트
    ㄱ. 첨가 중합체가 포함되어 있음
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1

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16. 그림 (가)는 고추의 매운 맛을 내는 캡사이신의 구조식이고, (나)는 여성 호르몬인 에스트로겐의 구조식이다.

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)
  • 유기 화합물의 구조적 특징을 분석합니다.
    ㄱ. (가)와 (나) 모두 벤젠 고리를 포함하고 있으므로 방향족 화합물이 맞습니다.
    ㄴ. (가)의 구조에서 $-CONH-$ 결합은 아미드 결합이며, 이는 펩타이드 결합의 일반적인 형태이므로 옳은 설명입니다.
    ㄷ. (나)의 구조에는 알코올기($-OH$)가 포함되어 있습니다. 1차 알코올은 산화되어 알데하이드를 거쳐 카복실산이 되지만, (나)의 $-OH$기는 3차 알코올 형태이거나 방향족 고리에 결합된 페놀류이므로 일반적인 조건에서 알데하이드를 생성하지 않습니다.

    오답 노트
    ㄷ. 3차 알코올이나 페놀은 알데하이드를 생성하지 않음
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17. 그림은 수산화바륨(Ba(OH)2) 수용액 10mL에 묽은 염산(HCl)과 묽은 황산(H2SO4)을 각각 가했을 때, 각 혼합 용액의 음이온수 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)
  • 중화 반응 시 음이온 수의 변화를 통해 산의 종류와 농도를 분석합니다.
    ㄱ. 중화 반응은 발열 반응이며, 가한 산의 양이 많을수록(중화점이 가까울수록) 반응열이 누적되어 온도가 높아집니다. (가)는 중화점에 도달한 상태이고 (나)는 중화점 이전이므로 (가)의 온도가 더 높습니다.
    ㄴ. (가)에서는 $OH^{-}$가 모두 사라지고 $Cl^{-}$만 존재하며, (나)에서는 $OH^{-}$가 일부 남아있고 $SO_{4}^{2-}$가 추가되었습니다. 양이온은 $Ba^{2+}$와 $H^{+}$로 구성되는데, (가)는 $Ba^{2+}$만, (나)는 $Ba^{2+}$와 $H^{+}$가 공존하므로 양이온 수의 비를 계산하면 $2:1$이 성립합니다.
    ㄷ. $HCl$은 1가 산, $H_{2}SO_{4}$는 2가 산입니다. 그래프에서 $HCl$은 음이온 수가 일정하다가 증가하고, $H_{2}SO_{4}$는 감소하는 패턴을 보입니다. 단위 부피당 음이온 수는 $H_{2}SO_{4}$가 더 높으므로 틀린 설명입니다.

    오답 노트
    ㄷ. $H_{2}SO_{4}$가 2가 산이므로 단위 부피당 음이온 수가 더 많음
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1

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18. 다음은 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대기압은 76cmHg이고, 연결관의 부피는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 압력과 몰수 관계를 이용하여 분석합니다.
    ㄱ. (가)에서 기체 $X_{2}$의 압력은 대기압에서 수은 기둥의 높이 차를 뺀 값입니다.
    $$P_{X_{2}} = 76\text{cmHg} - 38\text{cmHg} = 38\text{cmHg}$$
    이를 기압으로 환산하면 $38/76 = 0.5$기압이므로 옳은 설명입니다.
    ㄴ. 반응 전 $X_{2}$의 몰수는 $PV = 0.5\text{atm} \times 2\text{L} = 1\text{atm}\cdot\text{L}$이고, $Y_{2}$의 몰수는 $1\text{atm} \times 1\text{L} = 1\text{atm}\cdot\text{L}$입니다. 따라서 분자 수의 비는 $1:1$이므로 틀린 설명입니다.
    ㄷ. 반응식 $2X_{2}(g) + Y_{2}(g) \rightarrow 2X_{2}Y(g)$에서 반응 전 총 몰수는 $1 + 1 = 2\text{mol}$이고, 반응 후 생성되는 $X_{2}Y$의 몰수는 $X_{2}$가 한정 반응물이므로 $1\text{mol}$이 됩니다. 반응 후 압력은 처음 $X_{2}$ 압력의 절반인 $0.25$기압이 되며, 수은 기둥 높이 차는 $76 - (0.25 \times 76) = 57\text{cm}$가 되어야 하므로 38cm라는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    ㄴ. 분자 수 비는 $1:1$임
    ㄷ. 반응 후 몰수 감소로 압력이 낮아져 높이 차가 증가함
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19. 다음은 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용하여 각 상태의 몰수를 분석합니다.
    ㄱ. (가)에서 기체 X의 밀도는 $\frac{n_X M_X}{V_X}$, Y의 밀도는 $\frac{n_Y M_Y}{V_Y}$입니다. $P$와 $T$가 같을 때 $\frac{n}{V}$는 동일하므로, 분자량 $M_X < M_Y$인 경우 밀도는 X < Y가 됩니다. (가)에서 X는 3L, Y는 2L에 각각 2기압으로 존재하므로 $\frac{n_X}{3} = \frac{n_Y}{2}$이며, (다)에서 B의 온도 600K, 압력 1기압, 부피 2L(실린더 중앙 정지 시 2.5L + 용기 B 2L = 4.5L) 등을 분석하면 X의 분자량이 더 작음을 알 수 있어 옳은 설명입니다.
    ㄴ. (나)에서 양쪽 콕을 열면 전체 부피는 $5 + 3 + 2 + 2 = 12\text{L}$가 됩니다. 총 몰수 $n_{total} = \frac{2\times 3}{RT} + \frac{2\times 2}{RT} = \frac{10}{RT}$입니다. 평형 상태에서 부피가 각각 6L씩 나누어 가지므로 압력 $P = \frac{10\times 300}{6\times R} \approx 1.2$기압이 되어 옳은 설명입니다.
    ㄷ. (다)에서 B의 온도 $T_B = 600\text{K}$, 압력 $P_B = 1$기압, 부피 $V_B = 4.5\text{L}$일 때 몰수 $n_B = \frac{1\times 4.5}{R\times 600}$입니다. A의 몰수 $n_A$와 비교 시 2배 관계가 성립하지 않으므로 틀린 설명입니다.
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20. 표는 교토 의정서에서 규정한 지구 온난화의 원인 물질에 관한 자료이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 각 물질의 온난화지수는 같은 질량일 때 A를 기준으로 지구 온난화에 기여하는 비율을 구한 값이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 교토 의정서의 온실가스 자료를 분석합니다.
    ㄱ. A는 이산화탄소($CO_{2}$)로, 온난화지수는 낮지만 발생 비율이 $99.7837\%$로 압도적이어서 지구 온난화에 가장 큰 영향을 미칩니다.
    ㄴ. B는 메테인($CH_{4}$)으로, 천연가스의 주성분이므로 옳습니다.
    ㄷ. 메테인($CH_{4}$)을 연료로 사용하여 연소시키면 이산화탄소($CO_{2}$)로 전환됩니다. 메테인의 온난화지수(21)가 이산화탄소(1)보다 훨씬 높으므로, 전환 시 전체적인 온난화 효과를 줄일 수 있어 옳습니다.
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