수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2013-10-08)

수능(화학I)
(2013-10-08 기출문제)

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1. 다음은 암모니아 합성과 광합성 반응에 대한 설명이다.

㉠~ ㉢에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㉠: 암모니아 합성 반응은 고온하고 고압에서 진행되며, 질소와 수소가 직접적으로 반응하여 암모니아를 생성한다. 따라서 옳은 설명은 "ㄱ"이다.
    - ㉡: 광합성 반응은 태양광을 이용하여 이산화탄소와 물이 반응하여 산소와 유기화합물을 생성하는 반응이다. 따라서 옳은 설명은 "ㄷ"이다.
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2. 다음은 탄소(C), 수소(H)만으로 이루어진 물질 X의 실험식을 구하기 위한 실험이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, H, C, O의 원자량은 각각 1, 12, 16이다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄷ"가 정답인 이유는 다음과 같다.
    - 실험에서 물질 X는 탄소와 수소만으로 이루어져 있으므로, 실험에서 얻은 총 질량은 탄소와 수소의 질량의 합과 같다.
    - 실험에서 얻은 총 질량은 27g이므로, 물질 X의 질량은 27g이다.
    - 물질 X의 분자량을 구하기 위해 실험에서 얻은 질량을 탄소와 수소의 원자량 합으로 나누어준다.
    - 실험에서 얻은 질량은 탄소 1g과 수소 2g의 합이므로, 물질 X의 분자량은 (1×12) + (2×1) = 14이다.
    - 물질 X의 분자량이 14이므로, 물질 X의 분자식은 CH2이다.
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3. 다음은 산 염기의 정의에 대한 대화 내용이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - A: "산 염기란, pH가 7보다 작은 염기를 말한다."
    - B: "산 염기란, 수소 이온을 기부하는 염기를 말한다."
    - C: "산 염기란, 수소 이온을 받아들이는 염기를 말한다."
    - D: "산 염기란, pH가 7보다 큰 염기를 말한다."
    - E: "산 염기란, pH가 7인 염기를 말한다."

    정답: "ㄱ, ㄴ, ㄷ"

    설명:
    - "산 염기란, pH가 7보다 작은 염기를 말한다." (A) : pH가 7보다 작은 것은 산이므로, 이는 산과 염기를 혼동한 것이다.
    - "산 염기란, 수소 이온을 기부하는 염기를 말한다." (B) : 이는 염기의 정의가 아니라, 브론스테드 산-염기 이론에서 산의 정의이다.
    - "산 염기란, 수소 이온을 받아들이는 염기를 말한다." (C) : 이는 염기의 정의 중 하나이다. 산은 수소 이온을 기부하고, 염기는 수소 이온을 받아들인다.
    - "산 염기란, pH가 7보다 큰 염기를 말한다." (D) : pH가 7보다 큰 것은 염기이므로, 이는 염기의 정의를 말한 것이다.
    - "산 염기란, pH가 7인 염기를 말한다." (E) : pH가 7인 것은 중성이므로, 이는 염기의 정의가 아니다.

    따라서, "산 염기란, 수소 이온을 받아들이는 염기를 말한다." (C)가 옳은 설명이고, "산 염기란, pH가 7보다 작은 염기" (A)와 "산 염기란, pH가 7보다 큰 염기" (D)도 맞는 설명이므로, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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4. 그림은 중심 원자가 탄소(C)인 3가지 물질을 어떤 기준에 따라 분류하는 과정을 나타낸 것이다.

(가), (나)에 들어갈 적절한 분류 기준을 <보기>에서 골라 옳게 짝지은 것은? (순서대로 가, 나) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄱ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ, ㄴ
(정답률: 알수없음)
  • 가) 전하
    나) 분자 구조

    보기에서 정답이 "ㄴ, ㄱ" 인 이유는, 먼저 ㄴ은 전하에 따른 분류 기준이고, ㄱ은 분자 구조에 따른 분류 기준이다. 그림에서 보면, (ㄴ) 전하에 따라 분류하면, 중심 원자인 탄소(C)가 양이냐 음이냐에 따라 분류되는 것을 알 수 있다. 반면에 (ㄱ) 분자 구조에 따라 분류하면, 중심 원자(C) 주변에 결합된 원자들의 종류와 수에 따라 분류되는 것을 알 수 있다. 따라서, (가)에서는 전하에 따라 분류하는 것이 아니라 분자 구조에 따라 분류해야 하므로 (ㄴ)이 들어가고, (나)에서는 분자 구조에 따라 분류해야 하므로 (ㄱ)이 들어가게 된다.
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5. 다음은 2가지 화학 반응식이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 전기음성도는 H < Cl < O이다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식에서 Cl2가 H2O보다 전기음성도가 높기 때문에 Cl2가 먼저 전자를 빼앗아서 Cl- 이 되고, H2O가 H+와 OH-로 이온화된 후에 Cl-와 결합하여 HCl과 HOCl이 생성된다. 이에 따라서 올바른 설명은 "ㄱ"인데, 이유는 Cl2가 먼저 전자를 빼앗아서 Cl-이 되기 때문에 Cl2가 먼저 반응하고, 이후에 H2O가 이온화되어 H+와 OH-가 생성되어 Cl-와 결합하여 HCl과 HOCl이 생성되기 때문이다.
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6. 그림은 원자 또는 이온을 모형으로 나타낸 것이다. 은 원자 또는 이온을 구성하는 입자이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

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

    - "ㄴ": 그림에서 나타난 입자는 전자를 나타내는데, 전자는 원자 또는 이온을 구성하는 입자 중 하나이다.
    - "ㄷ": 그림에서 나타난 입자는 중성 원자를 나타내는데, 중성 원자는 양성자와 전자의 수가 같아 전체 전하가 0인 원자이다.
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7. 다음은 기체 A2와 B2가 반응하여 기체 X가 생성되는 반응의 화학 반응식이다.

그림은 A2와 B2의 몰수를 달리하여 반응시켰을 때 생성된 X의 몰수를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 ㄱ: A2와 B2의 몰수가 증가하면 생성되는 X의 몰수도 증가한다는 것을 나타낸다. 이는 반응물의 몰수가 증가하면 반응이 일어나는 확률이 높아지기 때문이다.
    - 보기 ㄴ: A2와 B2의 몰수가 모두 1일 때 생성되는 X의 몰수가 1이므로, A2와 B2의 몰수가 같을 때 생성되는 X의 몰수도 같다는 것을 나타낸다.
    - 보기 ㄷ: A2와 B2의 몰수가 모두 2일 때 생성되는 X의 몰수가 2이므로, A2와 B2의 몰수가 같을 때 생성되는 X의 몰수도 같고, A2와 B2의 몰수가 증가하면 생성되는 X의 몰수도 증가한다는 것을 나타낸다.
    - 보기 ㄴ, ㄷ: A2와 B2의 몰수가 같을 때 생성되는 X의 몰수는 같고, A2와 B2의 몰수가 증가하면 생성되는 X의 몰수도 증가한다는 것을 나타낸다. 하지만 A2와 B2의 몰수가 같지 않을 때는 X의 몰수가 어떻게 변하는지 알 수 없다.
    - 보기 ㄱ, ㄴ, ㄷ: 모든 경우에 대해 X의 몰수가 증가한다는 것을 나타낸다.
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8. 다음은 2가지 탄화수소의 구조식이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 두 개의 구조식 모두 탄소 원자가 4개이고, 이중결합이 하나인 알케인으로 동일한 분자식을 가지고 있기 때문이다. "ㄴ"은 구조식이 다르고, "ㄱ, ㄷ"는 구조식이 같지만 분자식이 다르기 때문에 옳지 않다. "ㄴ, ㄷ"는 구조식이 다르기 때문에 옳지 않다. "ㄱ, ㄴ, ㄷ"는 모두 다른 구조식을 가지고 있기 때문에 옳지 않다.
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9. 다음은 주기율표의 a ~ h 위치에 들어갈 어떤 원소 (가), (나)의 특징을 정리한 자료이다.

(가), (나)의 위치를 옳게 짝지은 것은? (순서대로 가, 나) [3점]

  1. b, e
  2. c, e
  3. c, h
  4. f, a
  5. g, d
(정답률: 알수없음)
  • (가)은 2주기 2족 원소로서, 전자 구성이 2개의 전자를 가지고 있으며, 금속적 성질을 가지고 있다. (나)는 3주기 7족 원소로서, 전자 구성이 7개의 전자를 가지고 있으며, 비금속적 성질을 가지고 있다.

    따라서, (가)는 베릴륨(Be)이고, (나)는 염소(Cl)이다. 옳은 짝은 c, e이다.
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10. 그림은 분자 (가), (나)의 구조식이다. 다중 결합은 표시하지 않았다.

(가), (나)에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 (가)는 에테르 분자이고, (나)는 에테놀 분자이다. 따라서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.

    ㄴ. (가)는 에테르 분자로 산소와 탄소가 결합하여 구성되어 있으며, (나)는 에테놀 분자로 탄소, 수소, 산소가 결합하여 구성되어 있다.

    ㄷ. 그림에서 다중 결합은 표시되어 있지 않으므로, (가)와 (나) 모두 단일 결합으로 이루어져 있다.
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11. 그림은 2, 3주기 원소 A ~ C의 원자 반지름과 을 나타낸 것이다. A ~ C의 이온의 전자 배치는 Ne과 같다.

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

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

    - ㄱ: 이온의 전자 배치가 Ne과 같다는 것은 A ~ C가 네온과 동일한 전자 구성을 가지고 있다는 것을 의미한다. 따라서 이온의 크기는 전자 수가 적을수록 작아지므로, A ~ C의 이온 크기는 모두 비슷할 것이다. 하지만 이온의 전하가 커질수록 크기는 작아지므로, 이 보기는 옳지 않다.
    - ㄷ: 이온의 전자 배치가 Ne과 같다는 것은 A ~ C가 네온과 동일한 전자 구성을 가지고 있다는 것을 의미한다. 따라서 A ~ C의 이온 크기는 모두 비슷할 것이다. 그러나 이온의 전하가 커질수록 크기는 작아지므로, 이 보기는 옳지 않다.
    - ㄱ, ㄴ: 이 보기는 A ~ C의 원자 반지름과 전하 크기를 모두 고려한 것이다. A ~ C의 이온 크기는 전하 크기와 원자 반지름의 합에 영향을 받으므로, 이 보기는 옳을 수 있다.
    - ㄴ, ㄷ: 이 보기는 A ~ C의 이온 크기가 비슷하다는 것과 전하 크기가 커질수록 크기가 작아진다는 것을 모두 고려한 것이다. 따라서 이 보기가 정답이다.
    - ㄱ, ㄴ, ㄷ: 이 보기는 A ~ C의 모든 요소를 고려한 것이지만, 이온의 크기는 전하 크기와 원자 반지름의 합에 영향을 받으므로, 이 보기는 옳지 않다.
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12. 그림은 화합물 A2B의 결합 모형을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 "ㄱ": A와 B는 각각 2개와 3개의 전자를 가지고 있으므로, 이들이 결합하여 전자껍질이 완전히 차면 안정적인 상태가 된다. 이를 위해 A와 B는 3:2 비율로 결합하여 A2B 분자를 형성한다.
    - 보기 "ㄴ": A와 B가 1:1 비율로 결합하면, A와 B의 전자껍질이 모두 완전히 차지 못하므로 불안정한 상태가 된다. 따라서 이러한 결합은 일어나지 않는다.
    - 보기 "ㄷ": A와 B가 1:2 비율로 결합하면, B는 A보다 전자를 더 많이 가지고 있으므로, B의 전자껍질이 완전히 차지 못하고 불안정한 상태가 된다. 따라서 이러한 결합은 일어나지 않는다.
    - 따라서, 보기 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 모두 옳지 않으므로 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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13. 그림은 같은 온도와 압력에서 기체 (가), (나)의 부피와 질량을 나타낸 것이다. 두 기체의 분자식은 각각 AB2 , B2 중 하나이다.

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

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

    기체 (가)와 (나)는 같은 온도와 압력에서 부피가 다르다. 이는 기체의 분자가 서로 다르기 때문이다. 기체 (가)의 분자식 AB2에서 A는 분자 내에서 중심 원자이며, B는 A 주변에 두 개의 결합을 이루는 원자이다. 따라서 분자 내에서 B 분자가 더 많이 존재하므로 기체 (가)의 질량이 더 무겁다. 반면, 기체 (나)의 분자식 B2에서는 분자 내에서 B 원자만 존재하므로 기체 (나)의 질량이 더 가볍다. 이에 따라 부피와 질량이 서로 다른 것이다.
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14. 다음은 아미노산 중 하나인 알라닌의 구조식이다.

알라닌에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 전기음성도는 H < C < N이다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 알라닌은 친수성 아미노기와 친수성 메틸기를 가지고 있다.
    - 친수성 아미노기는 양성자를 받아들일 수 있으므로 알칼리성 환경에서는 양이온으로 작용할 수 있다.
    - 친수성 메틸기는 전기음성도가 높지 않기 때문에 중성 분자로 작용한다.
    - 따라서, 알라닌은 약간의 알칼리성을 가지고 있지만 전반적으로는 중성 분자이다.
    - 이에 따라, "ㄱ"은 알라닌이 중성 분자임을 나타내는 옳은 설명이고, "ㄴ"은 알라닌이 약간의 알칼리성을 가지고 있음을 나타내는 옳은 설명이다.
    - 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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15. 다음은 탄소 원자(6C)의 전자를 오비탈에 임의로 배치한 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄷ"인 이유는, 탄소 원자의 전자 배치가 2개의 s-오비탈과 2개의 p-오비탈에 각각 1개씩 채워져 있기 때문이다. 이러한 전자 배치는 탄소 원자가 4개의 다른 원자와 공유결합을 형성할 수 있도록 해주는 안정적인 구조를 가지고 있다.
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16. 그림은 HCl(aq)에 A(aq), B(aq)을 순서대로 넣었을 때 용액 속의 양이온만을 모형으로 나타낸 것이다. A, B는 각각 NaOH, Ca(OH)2 중 하나이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 중 "ㄴ"은 옳은 설명이다. 그림에서 A는 NaOH이고 B는 Ca(OH)2 중 하나이다. NaOH는 강염기이므로 HCl과 반응하여 Na+와 Cl- 이온이 생성된다. Ca(OH)2는 약염기이므로 HCl과 반응하여 Ca2+, 2Cl- 이온이 생성된다. 따라서 그림에서 B는 Ca(OH)2이다.
    - 보기 중 "ㄷ"는 옳은 설명이다. 그림에서 A는 NaOH이고 B는 Ca(OH)2이다. NaOH는 강염기이므로 HCl과 반응하여 Na+와 Cl- 이온이 생성된다. Ca(OH)2는 약염기이므로 HCl과 반응하여 Ca2+, 2Cl- 이온이 생성된다. 따라서 그림에서 B는 Ca(OH)2이다.
    - 보기 중 "ㄱ, ㄴ"은 옳은 설명이다. 그림에서 A는 NaOH이고 B는 Ca(OH)2이다. NaOH는 강염기이므로 HCl과 반응하여 Na+와 Cl- 이온이 생성된다. Ca(OH)2는 약염기이므로 HCl과 반응하여 Ca2+, 2Cl- 이온이 생성된다. 따라서 그림에서 A는 NaOH이고 B는 Ca(OH)2이다.
    - 보기 중 "ㄱ, ㄷ"는 옳지 않은 설명이다. 그림에서 A는 NaOH이고 B는 Ca(OH)2이다. NaOH는 강염기이므로 HCl과 반응하여 Na+와 Cl- 이온이 생성된다. Ca(OH)2는 약염기이므로 HCl과 반응하여 Ca2+, 2Cl- 이온이 생성된다. 따라서 그림에서 A는 NaOH이고 B는 Ca(OH)2이다.
    - 보기 중 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 모두 옳은 설명이므로 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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17. 그림은 수소 원자에서 n=a → n=b의 전자 전이 A ~ D를 좌표축 위의 점 (a, b)로 나타낸 것이다. 수소 원자의 주양자수 n에 따른 에너지 준위는 이다.

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

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

    - A에서 B로 전자가 이동할 때, 에너지 준위가 감소하므로 에너지가 방출된다. 이를 광자로 나타내면 A에서 B로 이동하는 광자가 방출된다.
    - B에서 A로 전자가 이동할 때, 에너지 준위가 증가하므로 에너지가 흡수된다. 이를 광자로 나타내면 A에서 B로 이동하는 광자가 흡수된다.
    - C에서 D로 전자가 이동할 때, 에너지 준위가 감소하므로 에너지가 방출된다. 이를 광자로 나타내면 C에서 D로 이동하는 광자가 방출된다.
    - D에서 C로 전자가 이동할 때, 에너지 준위가 증가하므로 에너지가 흡수된다. 이를 광자로 나타내면 C에서 D로 이동하는 광자가 흡수된다.

    따라서 A에서 B로, C에서 D로 이동하는 광자는 방출되고, B에서 A로, D에서 C로 이동하는 광자는 흡수된다. 이러한 현상을 스펙트럼에서 관찰할 수 있으며, 이를 통해 원자나 분자의 구조와 성질을 파악할 수 있다.
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18. 다음은 산화 환원 반응을 이용하여 금속 공예품을 만드는 실험이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 산화 작용을 나타내고, "ㄴ"은 환원 작용을 나타낸다. 이 실험에서는 구리 이온(Cu2+)이 환원되어 금속 구리(Cu)로 변화하는 과정이 일어나므로 "ㄴ"이 옳다. 또한, 이 과정에서 아연(Zn)이 산화되어 아연 이온(Zn2+)이 생성되므로 "ㄱ"도 옳다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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19. 그림은 2, 3주기 원소 A ~ E의 순차적 이온화 에너지를 상댓값으로 나타낸 것이다. A ~ E는 각각 F, Ne, Na, Mg, Al 중 하나이다.

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

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 옳은 설명은 "이온화 에너지가 가장 큰 원소는 F이고, 이온화 에너지가 가장 작은 원소는 Al이다." 이다. 이유는 그림에서 F의 이온화 에너지가 가장 높고, Al의 이온화 에너지가 가장 낮기 때문이다.
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20. 다음은 HCl(aq)과 NaOH(aq)을 부피를 달리하여 반응시켰을 때 혼합 용액의 액성과 용액 속의 전체 양이온 수를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는 HCl과 NaOH가 중화반응을 일으키면서 H+와 OH- 이온이 결합하여 H2O로 변하게 되기 때문이다. 따라서 혼합 용액의 액성은 중성이 되며, 용액 속의 전체 양이온 수는 Na+와 Cl- 이온의 수가 같기 때문에 0.1 mol/L x 0.1 L = 0.01 mol이 된다.
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