수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2013-09-03)

수능(화학I)
(2013-09-03 기출문제)

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1. 다음은 인류 문명의 발달에 기여한 화학 반응과 그 화학 반응식이다.

두 화학 반응식에 있는 원소와 화합물 중 화합물의 종류의 수는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
(정답률: 알수없음)
  • 화합물의 종류는 4개이다.

    1. H2O: 물
    2. NaCl: 염화나트륨(소금)
    3. NaOH: 수산화나트륨(소다)
    4. HCl: 염산

    이 중 원소는 수소(H)와 나트륨(Na)이며, 화합물은 총 4개이다.
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2. 그림은 러더퍼드의 a 입자 산란 실험을 나타낸 것이다.

이 실험으로 발견한 것은?

  1. X선
  2. 전자
  3. 원자핵
  4. 중성자
  5. 동위 원소
(정답률: 알수없음)
  • 이 실험에서 발견한 것은 원자핵의 구조였다. 러더퍼드는 a 입자를 금속 시트에 산란시켰을 때, 일부 입자가 거의 직각으로 튕겨나오는 현상을 관찰했다. 이는 원자핵과 같은 작은 공간에서 발생하는 것으로 해석되어, 이 실험으로 원자핵의 존재와 구조를 밝힐 수 있었다.
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3. 다음은 DNA에 대한 설명과 DNA 구조의 일부를 나타낸 모식도이다.

모식도에서 ㉠과 ㉡에 해당하는 것으로 옳은 것은? (순서대로 ㉠, ㉡)

  1. (가), 결합 a
  2. (가), 결합 b
  3. (나), 결합 a
  4. (나), 결합 b
  5. (다), 결합 a
(정답률: 알수없음)
  • ㉠은 염기서열, ㉡은 인산-당분합 구조이다.

    정답: (가), 결합 b

    DNA는 염기서열과 인산-당분합 구조로 이루어져 있다. 인산과 당분자는 염기서열을 이어주는 결합부위에 위치하며, 이 결합부위는 인산과 당분자 사이의 공유결합으로 이루어진다. 따라서 (가)는 인산-당분합 결합을 나타내는 "결합 b"가 옳은 것이다.
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4. 다음은 임의의 2 주기 원소 X~Z 로 구성된 분자 (가), (나)의 루이스 전자점식이다.

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)
  • - (가) 분자의 루이스 전자점식에서 X 원소는 3개의 전자쌍을 가지고 있으며, Z 원소는 1개의 전자쌍을 가지고 있다. 따라서 X 원소는 중심 원자가 되고, Z 원소는 X 원소 주변에 결합한다. 이에 따라 (가) 분자의 구조는 X-Z 형태가 된다.
    - (나) 분자의 루이스 전자점식에서 X 원소는 2개의 전자쌍을 가지고 있으며, Z 원소는 2개의 전자쌍을 가지고 있다. 따라서 X 원소와 Z 원소가 서로 결합하여 직선 형태로 분자가 구성된다.
    - 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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5. 다음은 철의 제련 과정에서 일어나는 반응 (가)~(다)의 화학 반응식과 이에 대한 세 학생의 대화이다.

제시한 의견이 옳은 학생만을 있는 대로 고른 것은?

  1. 영희
  2. 철수
  3. 영희, 순희
  4. 철수, 순희
  5. 영희, 철수, 순희
(정답률: 알수없음)
  • - (가) 2Fe + 3O2 → 2Fe2O3
    - (나) Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
    - (다) CaCO3 → CaO + CO2

    영희: (가)에서 철과 산소가 결합하여 산화철이 생성되고, (나)에서는 산화철과 탄소가 반응하여 철이 생성되고, (다)에서는 석회암이 분해되어 산화칼슘과 이산화탄소가 생성됩니다. 따라서 옳은 것은 "영희"입니다.
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6. 다음은 염소(Cl2) 기체를 물에 녹였을 때 일어나는 반응의 화학 반응식이다.

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 정답이 "ㄱ"인 이유는 염소 기체가 물에 녹으면 염소산(HClO)과 염소화수소산(HCl)이 생성되기 때문이다. 이 반응은 산화-환원 반응으로, 염소 기체가 물 분자에 전자를 빼앗아 염소 이온(Cl-)을 생성하고, 동시에 물 분자가 전자를 받아 양이온 수소(H+)와 수산화물(OH-)을 생성한다. 이렇게 생성된 염소 이온과 양이온 수소가 결합하여 염소산을 생성하고, 염소 이온과 음이온 수산화물이 결합하여 염소화수소산을 생성한다. 따라서 정답은 "ㄱ"이다.
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7. 그림은 물질 AB, C2 의 화학 결합을 모형으로 각각 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 AB와 C2가 이온 결합을 이루고 있으며, "ㄷ"는 AB와 C2가 공유 결합을 이루고 있기 때문에 옳은 설명이다. "ㄴ"은 AB와 C2가 금속 결합을 이루고 있으며, "ㄱ, ㄴ"은 AB가 이온 결합을 이루고 C2가 금속 결합을 이루고 있기 때문에 옳지 않다. "ㄴ, ㄷ"는 AB와 C2가 공유 결합과 금속 결합을 동시에 이루고 있기 때문에 옳지 않다.
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8. 그림은 몇 가지 원소의 전기 음성도를 주기에 따라 나타낸 것이다. 같은 점선으로 연결한 원소는 같은 족에 속한다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ㄱ. 원소 A와 B는 같은 주기에 속한다.
    ㄴ. 원소 C와 D는 같은 그룹에 속한다.

    이유:
    - 주기: 원소의 전자 껍질에 있는 전자의 수가 같은 주기에 속하는 원소들끼리는 비슷한 화학적 성질을 가진다. A와 B는 모두 2주기 원소이므로 같은 주기에 속한다.
    - 그룹: 원소의 전자 껍질에 있는 전자의 수가 같은 그룹에 속하는 원소들끼리는 비슷한 화학적 성질을 가진다. C와 D는 모두 17족 원소이므로 같은 그룹에 속한다.
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9. 그림은 임의의 원소 A, B로 구성된 분자 (가)~(다) 1 몰의 질량을 성분 원소의 질량으로 각각 나타낸 것이다. A, B의 원자량은 각각 a, b 이며, b > a 이다.

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, ㄴ"이 옳은 이유는 분자의 질량은 각 성분 원소의 질량의 합으로 구성되기 때문이다. 따라서 A의 질량은 a, B의 질량은 b로 주어졌으므로, 분자의 질량은 A와 B의 질량을 더한 a + b가 된다. 이에 따라서 A의 질량 비율은 a / (a + b)이고, B의 질량 비율은 b / (a + b)가 된다. 이를 각각 계산하면 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 것을 알 수 있다.
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10. 표는 분자 (가), (나)의 분자당 구성 원자 수와 분자량을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 0℃, 1 기압에서 (가), (나)는 기체 상태이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - "ㄴ" : 분자량이 같은 두 가지 분자 중에서 분자 (나)는 분자당 구성 원자 수가 더 많기 때문에 더 큰 분자량을 가지게 된다.
    - "ㄷ" : 분자 (가)와 (나) 모두 분자당 구성 원자 수가 같지만, 분자 (나)는 분자량이 더 크기 때문에 더 많은 원자를 포함하고 있을 것으로 추정된다.
    - "ㄱ, ㄴ" : 분자 (가)와 (나) 모두 분자당 구성 원자 수가 다르기 때문에 분자량도 다르다. 또한, 분자 (나)가 분자당 구성 원자 수가 더 많기 때문에 더 큰 분자량을 가지게 된다.
    - "ㄱ, ㄷ" : 분자 (가)와 (나) 모두 분자당 구성 원자 수가 같지만, 분자 (나)는 분자량이 더 크기 때문에 더 많은 원자를 포함하고 있을 것으로 추정된다.
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ" : 분자 (가)와 (나) 모두 분자당 구성 원자 수와 분자량이 다르기 때문에 모두 다른 성질을 가지게 된다.
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11. 그림은 탄화수소 (가)~(다)의 구조식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [3점]

  1. (가)에서 모든 원자는 동일 평면에 있다.
  2. 결합각 α와 β는 같다.
  3. 1g에 있는 탄소 원자의 전체 질량은 (나) > (다)이다.
  4. 1 몰을 완전 연소시켰을 때 생성되는 H2O 의 분자 수는 (나)와 (다)가 같다.
  5. 고리 모양 탄화수소는 2 가지이다.
(정답률: 알수없음)
  • 결합각 α와 β는 같다는 설명이 옳지 않다. 이유는 α는 120도이고 β는 109.5도이기 때문이다. (가)에서 모든 원자는 동일 평면에 있다는 설명은 옳다. 1g에 있는 탄소 원자의 전체 질량은 (나) > (다)이다는 설명은 옳다. 1 몰을 완전 연소시켰을 때 생성되는 H2O 의 분자 수는 (나)와 (다)가 같다는 설명은 옳다. 고리 모양 탄화수소는 2 가지이다는 설명은 옳다.
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12. 표는 Ne 원자의 서로 다른 전자 배치 (가), (나)에서 각 전자 껍질에 있는 전자 수를 나타낸 것이다.

이에 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 "ㄴ"이 정답인 이유는 Ne 원자의 전자 구성이 2, 8인 규칙에 따라 2번째 껍질에 8개의 전자가 존재하기 때문이다. 따라서 (가)와 (나) 모두 2번째 껍질에 8개의 전자가 존재하므로 "ㄴ"이 정답이 된다.
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13. 표는 임의의 2 주기 원소 X, Y의 수소 화합물 XH4, YH3 과 Y의 플루오린 화합물 YF3 에서 중심 원자의 산화수를 나타낸 것이다. 세 화합물의 중심 원자는 옥텟 규칙을 만족한다.

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 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.

    - XH4의 중심 원자인 X의 산화수는 -1이다. 이는 수소의 산화수가 +1이고, 옥텟 규칙을 만족하기 위해 X가 4개의 전자를 받아들였기 때문이다.
    - YH3의 중심 원자인 Y의 산화수는 -3이다. 이는 수소의 산화수가 +1이고, 옥텟 규칙을 만족하기 위해 Y가 3개의 전자를 받아들였기 때문이다.
    - YF3의 중심 원자인 Y의 산화수는 +3이다. 이는 플루오린의 산화수가 -1이고, 옥텟 규칙을 만족하기 위해 Y가 3개의 전자를 빌려왔기 때문이다.

    따라서, 표에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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14. 그림은 임의의 원소 A, B로 구성된 액체 상태의 화합물 X의 전기 분해 장치를 나타낸 것이다.

(+)전극에서 생성된 기체 A2와 (-)전극에서 생성된 기체 B2의 몰수 비가 1 : 2일 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

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

    ㄴ. 전해질 용액에는 X2- 이온이 존재한다.
    - 전해질 용액에는 X2- 이온이 존재하므로, 이온의 전기화학적 활동도가 높은 (-)전극에서 X2- 이온이 전기 분해되어 B2 기체가 생성된다.

    ㄷ. X 화합물의 분자식은 AB2이다.
    - 기체 A2와 B2의 몰수 비가 1:2이므로, X 화합물의 분자식은 AB2이다.
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15. 그림은 일정한 온도와 압력에서 탄화수소(CmHn)를 실린더에서 연소시키기 전과 후의 물질 조성을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 반응물과 생성물은 모두 기체이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 연소 전과 후의 탄화수소 분자 구조가 다르기 때문에 옳다. 연소 전에는 탄화수소 분자가 존재하지만, 연소 후에는 이산화탄소와 수증기가 생성되어 탄화수소 분자가 없어진다. "ㄷ"는 연소 전과 후의 분자 개수가 다르기 때문에 옳다. 연소 전에는 탄화수소 분자가 1개였지만, 연소 후에는 이산화탄소와 수증기가 생성되어 분자 개수가 2개가 된다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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16. 그림은 세 물질을 주어진 기준에 따라 분류한 것이다.

(가)~(다)에 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)
  • - (가) : A, B, C 세 물질은 각각 고체, 액체, 기체이다. 이는 물질의 상태에 따라 분류한 것이므로 옳다.
    - (나) : A, B, C 세 물질은 각각 금속, 비금속, 반금속이다. 이는 물질의 성질에 따라 분류한 것이므로 옳다.
    - (다) : A, B, C 세 물질은 각각 산성, 염기성, 중성이다. 이는 물질의 pH에 따라 분류한 것이므로 옳다.

    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다. 이유는 각각의 분류 기준이 모두 옳기 때문이다.
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17. 그림 (가)는 수소 원자의 전자 전이 a~e 를 전이 전 주양자수 (n전)와 전이 후 주양자수(n후)로 나타낸 것이다. 그림 (나)는 수소 원자의 가시광선 영역의 선 스펙트럼이며, 486nm의 선은 e 에 해당한다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
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18. 다음은 HA 수용액과 BOH 수용액의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, NA 는 아보가드로수이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는 pH 값이 7.0으로 중성을 나타내는 것으로부터, HA와 BOH의 몰 농도가 같아서 상쇄되어 pH 값이 변하지 않았기 때문이다. 이는 중화점이라고도 불리며, 이때의 몰 농도를 등분점이라고 한다. 등분점에서는 HA와 BOH의 몰 농도가 같기 때문에, HA와 BOH의 양이 같아지면서 생성되는 염도 중성화물인 H2O와 NaCl의 양도 같아져서 pH 값이 변하지 않는다.
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19. 다음은 원소 (가)~(마)를 구별하기 위한 자료이다. (가)~(마)는 각각 Li, C, N, O, F 중 하나이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 (가)~(마)를 구별하는 방법은 전자 구성이다. 전자 구성이란 원자의 전자가 어떤 궤도에 위치해 있는지를 나타내는 것이다. 그림에서 (가)~(마)까지의 전자 구성을 보면, (가)는 2개의 전자가 1s 궤도에 있고, (나)는 2개의 전자가 1s 궤도에 있고 1개의 전자가 2s 궤도에 있다. (다)는 2개의 전자가 1s 궤도에 있고 2개의 전자가 2s 궤도에 있다. (라)는 2개의 전자가 1s 궤도에 있고 3개의 전자가 2s 궤도에 있고 2개의 전자가 2p 궤도에 있다. (마)는 2개의 전자가 1s 궤도에 있고 3개의 전자가 2s 궤도에 있고 3개의 전자가 2p 궤도에 있다. 이를 토대로 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ" 인 이유는 (가)~(마)까지의 전자 구성을 보면, (ㄴ)은 2개의 전자가 1s 궤도에 있고 5개의 전자가 2s, 2p 궤도에 있으며, (ㄷ)는 2개의 전자가 1s 궤도에 있고 6개의 전자가 2s, 2p 궤도에 있기 때문이다.
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20. 다음은 A와 B가 반응하여 C가 생성되는 반응의 화학 반응식이다.

표는 반응물 A, B의 질량비를 다르게 하여 수행한 실험 Ⅰ, Ⅱ에서 반응 전과 후에 존재하는 물질의 질량비를 나타낸 것이다. 실험 Ⅰ에서는 반응물 A 가 모두 반응하였고, Ⅱ에서는 반응물 B가 모두 반응하였다.

실험 Ⅱ에서 x : y 는? [3점]

  1. 5 : 1
  2. 25 : 6
  3. 25 : 7
  4. 25 : 8
  5. 25 : 9
(정답률: 알수없음)
  • 먼저 실험 Ⅰ에서는 A가 모두 반응하였으므로, 반응 전과 후의 질량비는 동일하다. 따라서 A와 C의 질량비는 3:2 이다.

    실험 Ⅱ에서는 B가 모두 반응하였으므로, 반응 전과 후의 질량비는 동일하다. 따라서 B와 C의 질량비를 x:y 라고 하면,

    B:x = 5:1

    C:y = 2:3

    B와 C의 질량비를 연결하면,

    B:x = 5:1 = 10:2

    C:y = 2:3 = 8:12

    따라서 B와 C의 질량비는 10:8 이다.

    하지만 문제에서 요구하는 것은 A와 B의 질량비이므로,

    A:B = 3:5

    따라서 실험 Ⅱ에서의 A, B, C의 질량비는 3:5:8 이다.

    따라서 x:y = 5:8 이므로, 정답은 "25:8" 이다.
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