수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2013-07-12)

수능(화학I)
(2013-07-12 기출문제)

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1. 다음은 인류 문명에 기여한 화학 반응에 관련된 글이다.

㉠~㉢에 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)
  • ㉠은 산화-환원 반응, ㉡은 중합 반응, ㉢은 분해 반응이다. 이들 반응은 모두 화학 반응 중에서도 중요한 역할을 하며, 인류 문명 발전에 큰 기여를 했다. 따라서 보기에서는 모든 것이 옳은 것으로 보일 수 있지만, 실제로는 ㄱ, ㄴ, ㄷ이 옳다.
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2. 그림은 중성 원자 X, Y, Z의 구조를 모형으로 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 X, Y, Z가 모두 중심원자인 경우를 나타내며, 이 경우 세 개의 원자는 모두 서로 동일한 화학적 환경을 가지므로 중성 원자이다. "ㄷ"는 X, Y, Z 중 하나의 원자가 다른 두 원자와 결합하고 있으며, 이 경우 해당 원자는 결합에 의해 전하를 띠게 되므로 이온이 아닌 중성 원자가 아니다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
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3. 그림은 중성 원자 X, Y, Z의 전자 배치를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 X, Y, Z 중에서 X와 Y가 모두 2개의 전자를 가지고 있기 때문이다. 이는 전자 구성이 비슷하다는 것을 의미하며, 이러한 원자들은 같은 주기에 속하게 된다. 따라서 X, Y, Z 중에서 X와 Y는 같은 주기에 속하고, Z는 다른 주기에 속하게 된다. 이에 따라 X, Y, Z의 원소 기호는 같을 수도 다를 수도 있다.
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4. 그림은 같은 온도와 압력에서 각 용기에 수소, 산소, 이산화탄소 기체를 같은 분자 수가 되도록 채운 것을 모형으로 나타낸 것이다.

(가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 원자량은 H=1, C=12, O=16이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 가) 수소 분자의 질량은 산소 분자의 질량의 절반이다.
    - 옳지 않음. 수소 분자의 질량은 산소 분자의 질량의 1/16이다.

    나) 이산화탄소 분자의 질량은 산소 분자의 질량보다 크다.
    - 옳음. 이산화탄소 분자의 질량은 44이고, 산소 분자의 질량은 32이다.

    다) 수소와 산소 분자의 질량 비율은 1:16이다.
    - 옳음. 수소 분자의 질량은 2이고, 산소 분자의 질량은 32이므로, 비율은 1:16이다.

    라) 수소와 이산화탄소 분자의 질량 비율은 1:22이다.
    - 옳지 않음. 수소 분자의 질량은 2이고, 이산화탄소 분자의 질량은 44이므로, 비율은 1:22이다.

    마) 산소와 이산화탄소 분자의 질량 비율은 1:2이다.
    - 옳음. 산소 분자의 질량은 32이고, 이산화탄소 분자의 질량은 44이므로, 비율은 1:2이다.

    따라서 정답은 "ㄷ, 수소와 산소 분자의 질량 비율은 1:16이고, 산소와 이산화탄소 분자의 질량 비율은 1:2이다." 이다.
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5. 다음은 순수한 고체 결정 X의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 X가 고체이기 때문이다. 실험에서는 X에 대한 압력을 가해도 부피가 변하지 않았기 때문에 X는 고체임을 알 수 있다. 따라서 "ㄴ"이 정답이다.
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6. 그림은 동소체인 다이아몬드, 흑연, 풀러렌(C60)의 구조를 모형으로 나타낸 것이다.

이에 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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 흑연과 동소체인 다이아몬드의 구조가 모두 탄소 원자들이 sp2 혼성상태를 가지고 평면 구조를 이루는 것이 맞다. "ㄴ"은 풀러렌(C60)의 구조가 탄소 원자들이 sp2 혼성상태를 가지고 공간에서 구형 구조를 이루는 것이 맞다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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7. 그림은 몇 가지 화합물의 구조식을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • (가)는 에테르의 구조식이다. 에테르는 산소와 탄소로 이루어진 화합물로, 분자 내부에 산소와 탄소가 번갈아 나타나는 구조를 가지고 있다. 따라서 (가)는 옳은 설명이다.

    보기 중에서 정답이 될 수 있는 것은 (ㄱ)과 (ㄷ)이다. (ㄱ)은 에테르와 알코올의 구조식을 나타내고 있으며, (ㄷ)는 카복실산과 에테르의 구조식을 나타내고 있다. (ㄱ)과 (ㄷ) 모두 옳은 설명이지만, 문제에서는 "최대한 간단명료하게" 설명하라고 하였으므로, (ㄱ)이 더 간단하고 명료한 설명이다. 따라서 정답은 (ㄱ)이다.
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8. 그림은 몇 가지 탄화수소의 구조식을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가) C3H8: 프로판이라는 명칭으로 불리며, 3개의 탄소와 8개의 수소로 이루어져 있다.
    - (나) C2H4: 에틸렌이라는 명칭으로 불리며, 2개의 탄소와 4개의 수소로 이루어져 있으며 이중결합을 가지고 있다.
    - (다) C6H6: 벤젠이라는 명칭으로 불리며, 6개의 탄소와 6개의 수소로 이루어져 있으며 고리 구조를 가지고 있다.
    - (라) C2H6O: 에탄올이라는 명칭으로 불리며, 2개의 탄소와 6개의 수소, 1개의 산소로 이루어져 있으며 알코올의 일종이다.
    - (마) C2H2: 아세틸렌이라는 명칭으로 불리며, 2개의 탄소와 2개의 수소로 이루어져 있으며 이중결합을 가지고 있다.

    따라서, 옳은 보기는 "ㄴ, ㄷ" 이다. 이유는 벤젠은 고리 구조를 가지고 있으며, 아세틸렌은 이중결합을 가지고 있기 때문이다.
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9. 그림은 붕소(B) 동위 원소의 상대적 존재비를 나타낸 것이다.

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)
  • <보기>
    ㄱ. 붕소 동위 원소 중 B-10이 B-11보다 상대적으로 더 많이 존재한다.
    ㄷ. 붕소 동위 원소 중 B-11이 B-10보다 상대적으로 더 많이 존재한다.
    ㄱ, ㄴ. 붕소 동위 원소 중 B-10과 B-11이 거의 동일한 비율로 존재한다.
    ㄱ, ㄷ. 붕소 동위 원소 중 B-10이 B-11보다 상대적으로 더 많이 존재하며, B-10의 존재비는 B-11의 존재비의 약 4배이다.
    ㄴ, ㄷ. 붕소 동위 원소 중 B-11이 B-10보다 상대적으로 더 많이 존재하며, B-11의 존재비는 B-10의 존재비의 약 4배이다.

    정답은 "ㄱ"이다. 그림에서 B-10과 B-11의 존재비를 비교해보면 B-10이 더 높은 값을 가지고 있기 때문이다.
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10. 다음은 마그네슘과 관련된 산화 환원 실험이다.

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 마그네슘이 산화되어 마그네슘 이온(Mg2+)이 생성되었기 때문이다. "ㄷ"는 수소 이온(H+)이 환원되어 수소 기체(H2)가 생성되었기 때문이다. "ㄴ"은 마그네슘 이온(Mg2+)과 수소 이온(H+)이 반응하여 마그네슘 수소화물(MgH2)이 생성되었기 때문이다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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11. 그림은 수소 원자의 에너지 준위와 몇 가지 전자 전이를 나타낸 것이다.

a~c에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 수소 원자의 주양자수 n에 따른 에너지 준위(En)는 이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - a: 수소 원자의 기본 상태에서 2번째 에너지 준위에 있는 전자가 1번째 에너지 준위로 이동하는 것을 나타낸다. 이때, 전자는 에너지를 방출하며 파장이 짧은 근적외선을 방출한다. 따라서 "ㄷ"이 아닌 다른 보기들은 틀린 설명이다.
    - b: 수소 원자의 기본 상태에서 3번째 에너지 준위에 있는 전자가 1번째 에너지 준위로 이동하는 것을 나타낸다. 이때, 전자는 에너지를 방출하며 파장이 긴 적외선을 방출한다. 따라서 "ㄷ"이 아닌 다른 보기들은 틀린 설명이다.
    - c: 수소 원자의 기본 상태에서 3번째 에너지 준위에 있는 전자가 2번째 에너지 준위로 이동하는 것을 나타낸다. 이때, 전자는 에너지를 방출하며 파장이 더 짧은 적외선을 방출한다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 맞는 설명이다.
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12. 그림은 화합물 AB2와 CB의 전자 배치를 모형으로 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 AB2 분자의 전자 배치를 나타내고, "ㄷ"는 CB 분자의 전자 배치를 나타낸다. AB2 분자는 중심 원자 A 주위에 두 개의 B 원자가 대칭적으로 배치되어 있으므로 분자 전체적으로는 선형 구조를 이룬다. 이에 따라 AB2 분자의 분자극성은 0이 된다. CB 분자는 중심 원자 C 주위에 하나의 B 원자가 배치되어 있으므로 분자 전체적으로는 삼각피라미드 구조를 이룬다. 이에 따라 CB 분자의 분자극성은 존재하게 된다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이 된다.
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13. 표는 3주기 원소 A와 B의 순차적 이온화 에너지(En)를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다. 이는 이온화 에너지가 높은 순서대로 나열되어 있기 때문이다. 즉, A와 B 모두 이온화 에너지가 높은 순서대로 나열되어 있으며, A의 이온화 에너지가 B보다 높다는 것을 알 수 있다.
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14. (가)~(다)는 일산화 탄소(CO)와 관련된 몇 가지 산화 환원 반응이다.

이에 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)
  • - (가)는 일산화 탄소(CO)와 산화 환원 반응을 일으키는데, 이 반응에서 CO가 산화되어 CO2가 되는 것이다. 이는 산화 반응이다.
    - (나)는 일산화 탄소(CO)와 산화 환원 반응을 일으키는데, 이 반응에서 CO가 환원되어 C가 되는 것이다. 이는 환원 반응이다.
    - (다)는 일산화 탄소(CO)와 산화 환원 반응을 일으키는데, 이 반응에서 CO가 산화되어 CO2가 되고, 동시에 O2가 환원되어 O가 되는 것이다. 이는 산화환원 반응이다.
    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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15. (가)~(다)는 산 염기 반응이다.

이에 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는 산 염기 반응에서 산은 수소 이온(H+)을 기부하고, 염기는 수산화물(OH-) 이온을 기부하기 때문이다. 따라서, 이 반응에서는 수소 이온과 수산화물 이온이 결합하여 물을 생성하게 된다. 이러한 반응을 중화 반응이라고 하며, 보기에서 "ㄱ"은 중화 반응을 나타내는 것이다.
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16. 그림은 임의의 2주기 원소 A~D의 원자 반지름과 전기 음성도를 나타낸 것이다. 단, 화합물 BC는 이온 결합 물질이다.

A~D에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. 원자가 전자 수는 A가 B보다 많다.
  2. 제1 이온화 에너지는 A가 C보다 크다.
  3. A와 D로부터 AD2인 화합물이 만들어진다.
  4. 안정한 이온의 반지름은 C가 D보다 크다.
  5. D는 18족 원소이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "안정한 이온의 반지름은 C가 D보다 크다."이다.

    이유는 이온 결합에서 양전하와 음전하가 서로 결합하여 안정한 상태가 되기 위해서는 전자 수가 적은 쪽이 양이온이 되고 전자 수가 많은 쪽이 음이온이 되어야 한다. 따라서, 전자 수가 적은 C가 양이온이 되어 반지름이 작아지고, 전자 수가 많은 D가 음이온이 되어 반지름이 커진다.
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17. 그림은 나트륨(Na)과 관련된 몇 가지 반응을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. 반응 (가)에서 Na의 전자가 O로 이동한다
  2. A에 BTB 용액을 넣으면 노란색을 띤다.
  3. B는 극성 분자이다.
  4. 반응 (나)에서 HCl(g)는 루이스 산이다.
  5. C의 pH는 7보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 반응 (나)에서 Na는 전자를 잃고 양이온이 되고, HCl은 전자를 받아 루이스 산으로 작용하여 Cl- 이온을 생성한다. 이는 전자 기부체인 HCl이 Na와 반응하여 전자 기가 부족한 Na+와 전자 기가 많은 Cl-를 생성하기 때문이다.
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18. 그림은 프로페인(C3H8)  g과 산소(O2) 4.4g이 들어 있는 강철 용기에서 프로페인은 모두 소모되고 산소는 0.4g이 남은 반응이 일어날 때 반응 전ㆍ후의 상태를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 반응 전ㆍ후의 온도 변화는 없고, 원자량은 H=1, C=12, O=16이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 반응 전후의 산소의 질량이 같기 때문이다. 즉, 반응 전에는 산소 4.4g이 있었고, 반응 후에는 산소 0.4g이 남았으므로, 반응에 사용된 산소의 질량은 4.0g이다. 따라서, 프로페인과 반응한 산소의 질량은 각각 3/4 × 4.0g = 3.0g, 1/2 × 4.0g = 2.0g 이므로, 반응식은 C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O이다. 따라서, 보기 중에서 "ㄴ"이 옳은 것이다.
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19. 다음은 C, H, O 원소로 구성된 어떤 물질 X의 실험식을 구하는 원소 분석 실험이다.

물질 X에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 원자량은 H=1, C=12, O=16이고, 물질 X는 완전 연소한다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"이다.

    - 보기에서 나온 실험식을 이용하여 물질 X의 분자량을 구하면, 12+1+16x3=61이 된다.
    - 물질 X가 완전 연소한다는 것은 C, H, O 원소가 모두 연소하여 CO2와 H2O가 생성된다는 것을 의미한다.
    - CO2와 H2O의 몰 비는 1:3이므로, 실험에서 생성된 CO2의 몰 수와 H2O의 몰 수를 비교하여 C, H, O 원소의 몰 비를 구할 수 있다.
    - 실험에서 생성된 CO2의 몰 수는 0.2몰, H2O의 몰 수는 0.6몰이므로, C, H, O 원소의 몰 비는 0.2:0.6:0.6=1:3:3이다.
    - 이를 이용하여 물질 X의 분자식을 구하면, C1H3O3이 된다.
    - 이 분자식은 보기에서 제시된 분자식 중 "ㄴ"과 "ㄷ"에 해당한다.
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20. 표는 수산화 나트륨(NaOH) 수용액과 묽은 염산(HCl)을 여러 부피비로 혼합한 용액 (가)~(라)를, 그림은 각 혼합 용액에서 중화 반응에 의해 생성된 물 분자 수를 상댓값으로 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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 NaOH 용액과 HCl 용액을 1:1 부피비로 혼합한 경우 중화 반응이 일어나기 때문에 옳은 설명이다. "ㄷ"는 NaOH 용액과 HCl 용액을 1:2 부피비로 혼합한 경우 NaOH 용액이 부족하여 중화 반응이 완전히 일어나지 않기 때문에 생성된 물 분자 수가 적어진다는 것이 옳은 설명이다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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