수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2013-04-11)

수능(화학I)
(2013-04-11 기출문제)

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1. 다음은 철의 이용에 관한 내용이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 철이 건설에 이용되는 예시를 제시하고 있으며, "ㄷ"는 철이 운송에 이용되는 예시를 제시하고 있기 때문에 옳은 것이다. 다른 보기들은 철의 이용과 관련이 없거나, 일부만 관련이 있기 때문에 옳지 않다.
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2. 다음은 원자의 구성 입자들을 발견한 실험이다.

두 실험으로 각각 발견된 입자들이 모두 표현된 원자 모형만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답인 이유는 다음과 같다.

    - 실험 1에서 발견된 입자들은 전자, 양성자, 중성자로 구성된 원자를 나타낸다.
    - 실험 2에서 발견된 입자들은 전자, 양성자, 중성자로 구성된 원자를 나타내는 것으로 추정된다.
    - 따라서, "ㄴ, ㄷ"는 모두 전자, 양성자, 중성자로 구성된 원자 모형을 나타내므로 정답이다.

    다른 선택지들은 다음과 같은 이유로 정답이 아니다.

    - "ㄱ"은 실험 1에서 발견된 입자들만을 나타내므로 실험 2에서 발견된 입자들을 고려하지 않았다.
    - "ㄷ"는 실험 2에서 발견된 입자들만을 나타내므로 실험 1에서 발견된 입자들을 고려하지 않았다.
    - "ㄱ, ㄴ"은 실험 1에서 발견된 입자들과 실험 2에서 발견된 입자들을 모두 포함하지만, 중성자가 없는 원자 모형을 나타내므로 정답이 아니다.
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ"는 실험 1과 실험 2에서 발견된 입자들을 모두 포함하지만, 중성자가 없는 원자 모형을 나타내므로 정답이 아니다.
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3. 다음은 분자량이 104인 탄화수소 X의 분자식을 구하는 원소 분석 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 수소, 탄소, 산소의 원자량은 각각1, 12, 16이다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    - 보기 ㄴ: 실험 결과 산소의 질량이 0.5g으로 나왔는데, 이는 산소 분자가 아닌 수소와 결합한 산소의 질량이다. 따라서 이 실험 결과로는 X의 분자식을 구할 수 없다.
    - 보기 ㄷ: 실험 결과 탄소의 질량이 2g으로 나왔는데, 이는 탄소 원자 1개가 아닌 탄소 원자 2개가 결합한 형태의 질량이다. 따라서 이 실험 결과로는 X의 분자식을 구할 수 없다.
    - 보기 ㄱ: 실험 결과 수소의 질량이 0.5g으로 나왔으므로, 수소 원자 2개가 결합한 형태의 질량이다. 또한 탄소의 질량이 12g으로 나왔으므로, 탄소 원자 1개가 결합한 형태의 질량이다. 이를 이용하여 X의 몰 질량을 계산하면 104g/mol이 된다. 따라서 X의 분자식은 C8H10이 된다.
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4. 그림과 같이 25℃, 1기압에서 뷰텐(C4H8)과 에텐(C2H4) 기체가 두 실린더에 각각 들어 있다.

두 실린더에 들어 있는 기체의 물리량이 같은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 피스톤의 질량은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 두 기체의 물리량이 같다는 것은 같은 온도, 압력, 몰 수를 가지고 있다는 것을 의미한다. 따라서 두 실린더의 온도와 압력이 같으므로, 두 기체의 몰 수가 같아야 한다. 하지만 뷰텐과 에텐은 분자량이 다르기 때문에 몰 수가 같을 수 없다. 따라서 정답은 "ㄴ"이다.
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5. 그림은 3가지 분자를 기준 (가), (나)에 따라 분류한 것이다.

기준 (가), (나)로 옳은 것을 <보기>에서 고른 것은? (순서대로 가, 나) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄱ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ, ㄴ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄱ"인 이유는 기준 (가)는 분자의 크기를, 기준 (나)는 분자의 전하를 고려한 것이기 때문이다. 따라서, (가) 기준으로는 분자 A가 가장 크고, (나) 기준으로는 분자 C가 가장 전하가 크다. 이를 종합하여 분류하면, A와 C는 각각 크기와 전하가 큰 분자이므로 (ㄴ)에 해당하고, B는 작은 크기와 작은 전하를 가진 분자이므로 (ㄱ)에 해당한다.
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6. 다음은 바닥 상태의 중성 원자 X와 Y에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X와 Y는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 X와 Y가 모두 4번 주기에 속하는 원소이기 때문이다. "ㄷ"는 X와 Y가 모두 5번 주기에 속하는 원소이기 때문이다. "ㄴ"은 X가 4번 주기에 속하고 Y가 5번 주기에 속하는 원소이기 때문이다. 따라서 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"가 모두 옳은 설명이다.
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7. 그림 (가)~ (다)는 3가지 화합물을 나타낸 것이다.

(가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 그림 (가)~(다)가 모두 알코올 화합물을 나타내기 때문이다. (가)는 메탄올, (나)는 에탄올, (다)는 프로판올을 나타내는데, 이들 모두 알코올 기호인 -OH를 가지고 있기 때문이다. 따라서 "ㄴ"이 정답이다.
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8. 그림은 원소 A~D의 전기음성도를 나타낸 것이다. A~D는 각각 O, F, Na, Mg 중 하나이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 전기음성도가 작은 원소들이 모여있는 것이다. 이는 원소의 전자 구성과 관련이 있다. 전기음성도가 작은 원소들은 외부 전자껍질에 전자가 적게 존재하고, 전자와 핵간의 인력이 약하기 때문에 전자를 잃어버리기 쉽다. 따라서 이러한 원소들은 양이온으로 쉽게 전이할 수 있다. 이에 해당하는 원소들은 O와 F이다.
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9. 다음은 산 염기와 관련된 화학 반응식이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ" 인 이유는 산 염기 중 화학식에 H+ 이온을 가진 것이 산이고, OH- 이온을 가진 것이 염기이기 때문이다. 따라서 화학 반응식에서 H+ 이온과 OH- 이온이 결합하여 물을 생성하는 것은 산과 염기의 중화 반응이기 때문에 "ㄱ"이 맞고, 이때 생성된 물은 중화되어 있으므로 pH는 7이 되므로 "ㄴ"도 맞다.
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10. 그림은 중성 원자 A~E의 질량수와 양성자 수를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기에서 "ㄱ"은 원자의 질량수와 양성자 수가 같은 중성 원자를 나타낸다. 이는 원자 내부의 양성자와 전자의 수가 같아서 전하가 균형을 이루기 때문에 중성 원자라고 부른다.
    - "ㄴ"은 원자의 질량수와 양성자 수가 같지 않은 이온을 나타낸다. 이는 전자와 양성자의 수가 다르기 때문에 전하가 균형을 이루지 못하고 이온으로 존재하게 된다.
    - "ㄷ"는 원자의 질량수와 양성자 수가 같은 중성 원자와 원자 번호가 같은 동위원소를 나타낸다. 동위원소는 원자 내부의 중성자 수가 다르기 때문에 질량수는 같지만 화학적 성질이 다른 원소이다.
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11. 그림은 중성 원자 X와 Y의 전자 배치를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X와 Y는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ: X와 Y는 모두 2주기율 원소이다. 2주기율 원소의 전자 구성은 2개의 전자껍질을 가지며, 외전자껍질에는 최대 8개의 전자가 채워진다. 그림에서 X와 Y의 외전자껍질에는 각각 7개의 전자가 채워져 있으므로, 이들은 하나의 전자를 더 받아들여 외전자껍질을 완전히 채우려는 경향이 있다. 이는 화학적으로 안정한 상태가 되기 위한 것이다. 따라서 X와 Y는 비슷한 화학적 성질을 가지고 있을 것이다.
    - ㄴ: X와 Y의 전자 구성이 비슷하므로, 이들은 비슷한 화학적 성질을 가지고 있을 것이다. 이는 주기율표에서 같은 세로줄에 위치한 원소들이 가지는 성질이 비슷한 것과 같다.
    - ㄷ: X와 Y의 전자 구성이 비슷하므로, 이들은 비슷한 화학적 성질을 가지고 있을 것이다. 이는 주기율표에서 같은 세로줄에 위치한 원소들이 가지는 성질이 비슷한 것과 같다. 또한, X와 Y의 외전자껍질에는 7개의 전자가 채워져 있으므로, 이들은 하나의 전자를 더 받아들여 외전자껍질을 완전히 채우려는 경향이 있다. 이는 화학적으로 안정한 상태가 되기 위한 것이다. 따라서 X와 Y는 비슷한 화학적 성질을 가지고 있을 것이며, 이들이 결합하여 이루는 화합물도 안정적일 것이다.
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12. 그림 (가)와 (나)는 분자식이 C4H8인 2가지 화합물을 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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 그림 (가)와 (나)의 분자식이 모두 C4H8이기 때문에 옳은 설명이다. "ㄷ"는 그림 (가)와 (나)의 구조식이 다르기 때문에 서로 다른 화합물이라는 것을 나타내는 옳은 설명이다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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13. 그림은 기체 상태인 원자 X에서 모든 전자를 떼어낼 때까지의 순차적 이온화에너지(En)를나타낸것이다. 이때 En은 제n 이온화 에너지이다.

원자 X에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 X의 전자 구성이 2, 8, 8, ...으로 규칙적인 전자 구성을 가지는 원소일 가능성이 높다는 것을 나타낸다. "ㄷ"는 X의 전자 구성이 2, 8, 18, ...으로 규칙적인 전자 구성을 가지는 원소일 가능성이 높다는 것을 나타낸다. 이유는 이러한 규칙적인 전자 구성은 원소의 주기와 전자 껍질의 구조와 관련이 있기 때문이다.
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14. 다음은 탄산칼슘(CaCO3)과 묽은 염산(HCl)의 반응에서 생성 되는 기체 X의분자량을 구하기 위한 실험이다. 탄산칼슘의 화학식량은 M이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 증발과 물에 대한 기체 X의 용해는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ" 인 이유는 다음과 같다.

    - 탄산칼슘과 묽은 염산이 반응하여 생성되는 기체 X는 탄산가스(CO2)이다. 이는 실험 결과에서 물의 증발과 물에 대한 기체 X의 용해를 무시하고 가정한 것이다.
    - 실험에서는 탄산칼슘과 묽은 염산이 반응하여 생성된 기체 X의 부피를 측정하였다. 이 부피는 100mL이었다.
    - 기체 X의 분자량을 구하기 위해서는 기체 X의 몰수를 구해야 한다. 이를 위해선 기체 X의 부피, 압력, 온도 등을 이용하여 기체 상태방정식을 이용하여 기체 X의 몰수를 계산해야 한다.
    - 하지만 이 실험에서는 압력과 온도를 측정하지 않았으므로, 기체 상태방정식을 이용하여 기체 X의 몰수를 계산할 수 없다.
    - 따라서, 실험에서는 기체 X의 부피만을 측정하고, 이를 이용하여 탄산가스의 몰수를 구하고, 이를 이용하여 탄산가스의 분자량을 계산하였다. 이 때, 탄산가스의 분자량은 44g/mol 이므로, 탄산칼슘의 화학식량 M을 이용하여 탄산칼슘 1몰이 생성시키는 탄산가스의 몰수를 계산하고, 이를 이용하여 탄산가스의 분자량을 구할 수 있다.
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15. 그림은 주기율표에서 원소 A, B가 포함된 영역 (가)와 원소 X, Y가 포함된 영역 (나)를 나타낸 것이다. A와 X가 결합한 안정한 화합물은 A2X이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B, X, Y는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"이 정답이다. A와 X는 주기율표에서 서로 반대편에 위치하고 있으며, 이는 전자 구성이 유사하다는 것을 의미한다. 따라서 A와 X는 결합하기 쉽고 안정한 화합물을 형성할 수 있다. 또한, A와 B, X와 Y는 같은 영역에 위치하고 있으며, 이는 전자 구성이 유사하다는 것을 의미한다. 하지만 A와 B, X와 Y는 서로 다른 영역에 위치하고 있으므로, 결합하기 어렵거나 불안정한 화합물을 형성할 가능성이 높다. 따라서 A와 X가 결합한 안정한 화합물은 A2X이다.
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16. 다음은 산화구리(Ⅱ)와 탄소가 반응하여 생성되는 기체를 확인하는 실험이다.

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)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 이유는 산화구리(Ⅱ)와 탄소가 반응하여 생성되는 기체는 일반적으로 이산화탄소(CO₂)이기 때문이다. 따라서 실험 결과에서 생성된 기체가 CO₂인 것을 보면, 산화구리(Ⅱ)와 탄소가 반응하여 CO₂가 생성되었음을 알 수 있다.
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17. 다음은 식물이 질소를 얻는 과정에 대한 설명이다.

㉠∼㉤에서 질소(N)의 산화수가 아닌 것은?

  1. -5
  2. -3
  3. 0
  4. +3
  5. +5
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "-5"이다. 이유는 질소 분자(N2)가 대기 중에서 직접적으로 식물에 공급되는데, 이 때 질소 분자의 산화수는 0이다. 따라서 ㉠∼㉤에서 "-5"는 나타나지 않는다.
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18. 그림은 DNA 이중 나선 구조의 일부를 나타낸 것이다. DNA를 구성하는 염기에는 아데닌(A), 사이토신(C), 구아닌(G), 티민(T)의 4종류가 있다.

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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 DNA 염기의 종류로서 아데닌(A), 구아닌(G)을 나타내기 때문에 옳은 것이다. 사이토신(C)와 티민(T)은 나머지 두 종류의 염기이다.
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19. 그림은 가시광선 영역에서 파장에 따른 수소 원자의 선 스펙트럼을, 표는 수소 원자에서 전자가 전이(m→n)할 때 방출하는 빛에 해당하는 에너지(△E = Em - En)를 주양자 수 m, n에 따라 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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 수소 원자에서 전자가 에너지를 흡수하여 상위 에너지 준위로 이동할 때 방출하는 빛의 파장이 일정하게 감소하는 것을 나타내고, "ㄴ"은 수소 원자에서 전자가 에너지를 방출하여 하위 에너지 준위로 이동할 때 방출하는 빛의 파장이 일정하게 증가하는 것을 나타낸다. 이는 수소 원자의 에너지 준위가 이산적인 값으로 존재하기 때문에 발생하는 현상이다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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20. 그림은 HA(aq)과 BOH(aq)의 부피비를 달리하여 반응시켰을 때, 혼합 용액에서 발생하는 열량을 나타낸 것이다. 실험 Ⅰ과 실험 Ⅱ에서 사용한 HA(aq)과 BOH(aq)의 농도는 다르다.

P와 Q에서 각각의 혼합 용액속에 존재하는 입자의 모형으로 적절한 것을 <보기>에서 고른 것은? (단, HA(aq)과 BOH(aq)은 완전히 이온화되고 앙금 생성은 일어나지 않으며, 는 H+, 는 A-, 는 B+, 는 OH-이다.) (순서대로 P, Q) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄱ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄹ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 P와 Q의 혼합 용액에서 발생하는 열량을 비교해보면, 실험 Ⅰ에서는 HA(aq)의 농도가 높아서 BOH(aq)와 반응할 때 더 많은 열이 발생하였고, 실험 Ⅱ에서는 BOH(aq)의 농도가 높아서 HA(aq)와 반응할 때 더 많은 열이 발생하였다. 따라서, HA(aq)와 BOH(aq)의 농도가 다르기 때문에 P와 Q에서는 입자의 농도가 다르다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, P에서는 HA(aq)와 BOH(aq) 입자의 농도가 다르기 때문에 "ㄴ"이 적절하고, Q에서는 HA(aq)와 BOH(aq) 입자의 농도가 다르기 때문에 "ㄷ"이 적절하다.
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