수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2013-03-13)

수능(화학I)
(2013-03-13 기출문제)

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1. 다음은 메테인에 대한 설명이다.

㉠~ ㉢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)
  • - ㉠: 메테인은 탄화수소 중 가장 간단한 구조를 가지고 있으며, 분자식은 CH4이다. (보기 ㄱ, ㄴ, ㄱ, ㄷ, ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄱ, ㄴ, ㄷ 중 옳은 것은 ㄱ, ㄴ, ㄷ)
    - ㉡: 메테인은 무색, 무취의 가스 상태이며, 공기 중에서는 가장 가벼운 가스 중 하나이다. (보기 ㄱ, ㄴ, ㄱ, ㄷ, ㄴ, ㄷ, ㄱ, ㄴ, ㄷ 중 옳은 것은 ㄴ)
    - ㉢: 메테인은 천연가스의 주요 성분 중 하나이며, 생물학적으로 생성되기도 한다. (보기 ㄱ, ㄴ, ㄱ, ㄷ, ㄴ, ㄷ, ㄱ, ㄴ, ㄷ 중 옳은 것은 ㄱ, ㄴ)

    따라서 정답은 "ㄴ"이다. 메테인은 가장 가벼운 가스 중 하나이며, 천연가스의 주요 성분 중 하나이며, 생물학적으로 생성될 수 있다.
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2. 그림은 원자 A ~ C의 전자 배치를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, A ~ C는 임의의 원소 기호이다.)

  1. A는 원자가 전자 수가 2개이다.
  2. B는 바닥상태이다.
  3. C는 전자가 채워진 전자껍질 수가 4개이다.
  4. 원자 반지름은 A가 B보다 작다.
  5. 홀전자 수는 C가 A보다 많다.
(정답률: 알수없음)
  • B는 바닥상태이다. - 바닥상태란 원자의 전자가 가장 낮은 에너지 상태를 말한다. 그림에서 B는 1s 궤도에 2개의 전자가 채워져 있으므로 가장 낮은 에너지 상태인 바닥상태이다.
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3. 다음은 2주기 원소 A ~ C의 루이스 전자점식이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A ~ C는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, A, B, C 모두 외부 전자껍질에 8개의 전자를 가지고 있기 때문에, 이들이 서로 전자를 공유하여 옥탄 기호를 이루는 것이 가장 안정적인 구조이기 때문이다. 이를 위해서는 A와 B, B와 C, C와 A 각각의 원자 쌍이 두 개의 공유결합을 형성해야 하므로, 총 6개의 공유결합이 형성되어야 한다. 따라서, 보기에서 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"는 공유결합의 수가 부족하고, "ㄷ"는 공유결합의 수가 많아서 안정적이지 않다.
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4. 그림은 수용액에서 염화 수소(HCl)와 암모니아(NH3)의 이온화 반응을 모형으로 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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 HCl과 NH3가 이온화되어 H+, Cl-, NH4+, OH- 이 생성된다는 것을 나타내고, "ㄴ"은 생성된 이온들이 서로 중화되어 H+와 OH-가 결합하여 H2O가 생성된다는 것을 나타낸다. "ㄷ"는 이러한 반응이 산성도, 염기성도 아닌 중성 용액에서 일어난다는 것을 나타낸다. 따라서 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"가 모두 옳은 설명이다.
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5. 그림은 원자 A, B와 이온 C2-의 중성자 수와 질량수를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A ~ C 는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 이온 C2-의 질량수가 16이라는 것을 나타내고, "ㄷ"는 원자 A와 B의 중성자 수가 같다는 것을 나타낸다. 이는 그림에서 A와 B의 질량수가 같다는 것을 의미하며, 이는 동위원소(isotope)라고 부른다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 옳은 설명이다.
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6. 다음은 주기율표의 일부를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A ~ F는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"은 질소(N)을, "ㄷ"는 산소(O)를 나타낸다. 주기율표에서 질소와 산소는 인접한 위치에 있으며, 이들은 주기율표에서 같은 주기에 위치하고 있다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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7. 그림과 같이 부피가 다른 두 용기에 0℃, 1기압의 에텐(C2H4) 기체와 뷰텐(C4H8) 기체가 각각 들어 있다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 0℃, 1기압에서 기체 1몰의 부피는 22.4 L이고, 아보가드로 수는 6.0 ×1023이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ"은 뷰텐의 부피가 에텐의 부피보다 크기 때문에 옳은 설명이다. "ㄷ"는 두 기체의 분자량이 다르기 때문에 같은 몰수의 기체라도 부피가 다르다는 것을 나타낸다. "ㄴ"은 두 기체의 분자량 차이로 인해 같은 부피일지라도 뷰텐의 분자수가 적기 때문에 뷰텐의 몰수가 에텐의 몰수보다 적다는 것을 나타낸다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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8. 다음은 3가지 화합물의 분자식과 분자를 구분하기 위한 기준 (가)~(다)를 나타낸 것이다.

(가)~(다)에 해당되는 화합물의 수를 옳게 나열한 것은? (순서대로 가, 나, 다) [3점]

  1. 1, 1, 2
  2. 1, 2, 1
  3. 2, 1, 1
  4. 2, 3, 1
  5. 2, 3, 2
(정답률: 알수없음)
  • 가) H2O: 분자 내에 결합된 원자 수가 2개이므로 이중원자 분자이다.
    나) CO2: 분자 내에 결합된 원자 수가 3개이므로 다중원자 분자이다.
    다) NH3: 분자 내에 결합된 원자 수가 4개이므로 다중원자 분자이다.

    따라서, 정답은 "2, 3, 1"이다. 이유는 H2O는 이중원자 분자, CO2는 다중원자 분자, NH3는 다중원자 분자이기 때문이다.
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9. 다음은 아미노산의 일종인 글라이신의 구조식이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 글라이신의 측기가 아미노기로, "ㄷ"은 측기가 카르복시기로 되어 있기 때문에 옳은 설명이다. "ㄴ"은 보기에 없는 내용이므로 오답이다. "ㄱ, ㄴ"은 글라이신의 측기가 아미노기와 카르복시기 모두로 되어 있어서 옳지 않다. "ㄱ, ㄷ, ㄴ"은 "ㄴ"이 보기에 없으므로 오답이다. "ㄱ, ㄷ"가 옳은 이유는 위에서 설명한 것과 같다.
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10. 다음은 철광석의 제련과 관련된 화학 반응식이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, x ~ z는 화학 반응식의 계수이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"이 정답인 이유는, 철광석을 제련할 때 산화제로서 사용되는 이산화탄소(CO2)가 생성되는 반응식에서, 철(Fe)이 산화되어 FeO가 생성되고, 이 FeO가 다시 환원되어 철(Fe)이 생성되는 과정에서 산화제로서 사용된 CO2가 재생산되기 때문이다. 즉, CO2가 반응에 참여하면서 생성되었다가 다시 재생산되는 것이므로, 이 반응에서 CO2는 소비되지 않고 순환하게 된다. 따라서, CO2의 계수는 0이 되어 "ㄴ"이 정답이 된다.
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11. 그림과 같이 묽은 염산(HCl)에 금속 A와 B를 각각 넣었더니, A 표면에서만 기체가 발생하였다.

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)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 금속 A가 염산과 반응하여 기체를 발생시켰지만, 금속 B는 반응하지 않았기 때문이다. 이는 금속 A가 금속 B보다 활성이 높기 때문으로 해석할 수 있다.
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12. 표는 수소(H)가 포함된 3가지 분자에서 원자 간 전기음성도 차이를 나타낸 것이다. X ~ Z는 각각 H, F, Cl 중 하나이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X ~ Z는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 전기음성도 차이가 가장 큰 분자는 HF인 이유는 F가 전기음성도가 가장 큰 원소이기 때문이다. "ㄴ"은 전기음성도 차이가 가장 작은 분자는 HCl인 이유는 H와 Cl의 전기음성도 차이가 가장 작기 때문이다. "ㄷ"는 전기음성도 차이가 가장 큰 분자와 가장 작은 분자를 모두 포함하고 있기 때문이다.
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13. 그림은 원소 A ~ D의 상대적인 원자 반지름과 이온 반지름을 나타낸 것이다. 이온의 전자 배치는 모두 네온 원자와 같다.

A ~ D에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A ~ D는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 1. A는 D보다 원자 반지름이 작고, 이온 반지름도 작다.
    2. B는 A보다 원자 반지름이 크고, 이온 반지름도 크다.
    3. C는 D보다 원자 반지름이 작고, 이온 반지름은 같다.
    4. D는 A보다 원자 반지름이 크고, 이온 반지름도 크다.

    정답: "ㄷ" (ㄱ, ㄴ, ㄷ)

    이유: A와 D는 원자 반지름과 이온 반지름이 반대로 크기 때문에, 이온화되면 A+와 D- 이온의 크기는 비슷해진다. B와 C는 원자 반지름과 이온 반지름이 같은 경우와 다른 경우가 있기 때문에, 모두 포함해야 한다.
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14. 다음은 탄소 수가 6개인 탄화 수소 (가)~(다)의 구조식이다.

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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 탄소원자가 연속으로 3개가 있고, "ㄷ"는 탄소원자가 연속으로 4개가 있기 때문에 각각 프로판과 부탄의 구조식과 일치한다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
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15. 그림은 수소 원자에서 일어나는 전자 전이 a ~ d와, 가시 광선 영역의 수소 원자 스펙트럼을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 수소 원자의 에너지 준위(En)는 이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 수소 원자에서 전자가 n=2 에너지 준위에서 n=1 에너지 준위로 이동할 때 방출되는 파장을 나타내고, "ㄷ"는 전자가 n=3 에너지 준위에서 n=2 에너지 준위로 이동할 때 방출되는 파장을 나타낸다. 이는 수소 원자의 에너지 준위가 높아질수록 전이에 필요한 에너지가 증가하고, 따라서 방출되는 파장이 짧아지기 때문이다. 그림에서 a와 b는 전자가 n=2 에너지 준위로 이동하는 과정이므로 "ㄱ"과 관련이 있고, c와 d는 전자가 n=3 에너지 준위로 이동하는 과정이므로 "ㄷ"와 관련이 있다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
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16. 다음은 탄소(C), 수소(H), 산소(O)로 이루어진 화합물 X의 실험식을 구하기 위한 실험이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 원자량은 H=1, C=12, O=16 이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 실험 결과로부터 탄소, 수소, 산소의 몰 비율을 구하면 C:H:O = 1:2:1이 되기 때문이다. 이 비율은 탄화수소의 일반식인 CH2O와 일치하므로, 화합물 X의 실험식은 CH2O이다.
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17. 그림은 원자 A ~ C의 전자 배치를 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A ~ C는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"이 옳은 설명인 이유는, 전자 구름이 원자핵 주변에 가장 가까이 위치한 2개의 전자가 반드시 서로 다른 스핀 상태를 가져야 하기 때문이다. 이를 폴리의 배상 원리라고 한다. 따라서, A와 B의 전자 스핀 상태가 서로 다르기 때문에 "ㄱ"이 옳은 설명이다.
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18. 다음은 순차적 이온화 에너지에 대한 설명이다.

그림은 3주기 금속 A ~ C의 중성 원자에서 전자를 순차적으로 떼어낼 때, n에 따른 값을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A ~ C는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, A, B, C 중에서 A의 순차적 이온화 에너지가 가장 작기 때문이다. 이는 A의 전자 구성이 다른 두 원소에 비해 더 안정적이기 때문으로 해석할 수 있다. 따라서 A는 다른 두 원소에 비해 전자를 떼어내기가 더 쉽다.
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19. 다음은 탄산 칼슘(CaCO3)의 열분해 반응에서 양적 관계를 확인하기 위한 실험이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 원자량은 C = 12, O = 16, Ca = 40이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 탄산 칼슘 1몰의 몰질량이 100g임을 나타내고, "ㄷ"는 탄산 칼슘 1몰이 분해될 때 생성되는 이산화탄소의 몰수가 1몰임을 나타낸다. 이는 탄산 칼슘의 분해 반응식에서 계수를 보면 알 수 있다. 따라서, 탄산 칼슘 1몰이 분해될 때 이산화탄소 1몰이 생성되므로 "ㄷ"가 옳다. 또한, 탄산 칼슘 1몰의 몰질량이 100g이므로, 2몰의 몰질량은 200g이 된다. 이는 "ㄱ"이 옳다는 것을 의미한다. 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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20. 그림 (가)~(다)는 강산 HA 수용액 20 mL에 강염기 BOH 수용액을 10 mL씩 2번 넣었을 때, 수용액 속의 이온을 모형으로 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    ㄱ. 강산 HA는 수소 이온(H+)을 포함하고 있으며, 강염기 BOH는 수산화 이온(OH-)을 포함하고 있다. 이 두 이온이 반응하여 물 분자(H2O)를 생성하면서 중화반응이 일어난다. 따라서, 수용액의 pH는 중성이 된다.

    ㄴ. 강산 HA와 강염기 BOH는 각각 약산과 약염기이므로, 두 용액을 섞으면 약염기와 약산이 혼합된다. 이 때, 물 분자와 함께 생성되는 이온은 H+, OH-, A-, B+이다. 이 중에서 H+와 OH- 이온이 중화반응을 일으켜서 물 분자를 생성하므로, 수용액의 pH는 중성이 된다.

    ㄷ. 보기에서는 A-, B+ 이온도 함께 나타나는데, 이는 강산 HA와 강염기 BOH가 반응하여 생성된 이온들이다. A- 이온은 강산 HA의 이온화된 형태인 A- 이온이며, B+ 이온은 강염기 BOH의 이온화된 형태인 B+ 이온이다. 이러한 이온들은 중화반응에 직접적으로 관여하지는 않지만, 수용액의 전하균형을 유지하는 역할을 한다.
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