수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2014-06-12)

수능(화학I) 2014-06-12 필기 기출문제 해설

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수능(화학I)
(2014-06-12 기출문제)

목록

1과목: 과목구분없음

1. 다음은 인류 문명에 영향을 준 암모니아에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 암모니아($NH_{3}$)의 성질과 역사적 배경을 묻는 문제입니다.
    암모니아는 질소($N$)와 수소($H$)로 구성된 화합물이며, 물에 녹았을 때 염기성을 띱니다. 또한, 하버-보슈법을 통한 암모니아의 대량 합성으로 질소 비료 생산이 가능해져 인류의 식량 부족 문제를 해결하는 데 결정적인 기여를 하였습니다. 따라서 제시된 모든 설명이 옳습니다.
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1

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2. 현대의 원자 모형에 따르면 바닥 상태의 원자에서 전자는 에너지 준위가 낮은 오비탈부터 채워지며 파올리 배타 원리와 훈드 규칙이 적용된다. 다음중 바닥 상태 14Si에서 원자가 전자의 배치로 옳은 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 실리콘($_{14}Si$)의 전자 배치를 결정합니다.
    원자 번호 $14$인 $Si$의 전자 배치는 $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2$입니다. 원자가 전자는 $n=3$인 껍질에 있는 $4$개의 전자입니다. 훈드 규칙에 따라 $3s$ 오비탈에 $2$개가 먼저 채워지고, $3p$ 오비탈의 $3$개 방($p_x, p_y, p_z$)에 전자가 하나씩 먼저 배치되어야 하므로 $3s$에 $2$개, $3p$에 $2$개가 홀전자 형태로 배치된 가 정답입니다.
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3. 그림은 플러렌의 모형과 벤젠의 구조식을 나타낸 것이다.

플러렌과 벤젠의 공통점으로 옳은 것은?

  1. 평면 구조이다.
  2. 공유 결합 물질이다.
  3. 탄소로만 구성되어 있다.
  4. 모든 결합각은 120°이다.
  5. 탄소 원자는 3개의 탄소 원자와 결합한다.
(정답률: 알수없음)
  • 플러렌과 벤젠의 화학적 결합 특성을 비교합니다.
    플러렌과 벤젠은 모두 탄소 원자들이 서로 전자쌍을 공유하며 결합한 탄소 화합물이므로 공유 결합 물질입니다.

    오답 노트
    평면 구조이다: 벤젠은 평면이지만 플러렌은 축구공 모양의 입체 구조입니다.
    탄소로만 구성되어 있다: 벤젠은 탄소 외에 수소 원자를 포함하고 있습니다.
    모든 결합각은 $120^{\circ}$이다: 플러렌은 곡면 구조이므로 결합각이 $120^{\circ}$가 아닙니다.
    탄소 원자는 3개의 탄소 원자와 결합한다: 벤젠의 탄소는 2개의 탄소와 1개의 수소와 결합합니다.
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4. 그림은 염화 나트륨 수용액으로부터 각 성분 물질을 얻는 과정을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 염화 나트륨 수용액의 전기 분해 및 성분 분리 과정을 분석합니다.
    염화 나트륨 수용액을 분리하면 용질인 염화 나트륨과 용매인 물($H_2O$)로 나뉩니다. 따라서 A는 물이며, 물을 전기 분해(가)하면 수소와 산소가 생성되므로 A는 수소와 산소의 화합물이 맞습니다. 또한, 전기 분해는 화학적 성질이 변하는 화학 변화입니다.

    오답 노트
    B는 비금속 원소이다: 염화 나트륨($NaCl$)이 분해되어 염소($Cl_2$)와 함께 생성되는 B는 금속 원소인 나트륨($Na$)입니다.
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5. 그림 (가)는 아미노산 중 하나를, (나)는 뉴틀레오타이드 중 하나를 나타낸 것이다.

(가)와 (나)의 공통점으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 아미노산(가)과 뉴클레오타이드(나)의 구조를 분석하여 공통점을 찾습니다.
    브런스테드-로우리 염기는 양성자($H^+$)를 받아들이는 물질입니다. (가)의 아미노기($-NH_2$)와 (나)의 질소 염기 부분은 모두 전자쌍을 가지고 있어 양성자를 받아들일 수 있는 염기로 작용합니다.

    오답 노트
    DNA를 구성하는 물질이다: (나)는 뉴클레오타이드로 DNA를 구성하지만, (가)는 단백질을 구성하는 아미노산입니다.
    확장된 옥텟 규칙을 만족하는 원자를 포함한다: 두 분자 모두 옥텟 규칙을 만족하며, 중심 원자가 8개 이상의 전자를 가지는 확장된 옥텟 구조는 나타나지 않습니다.
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6. 다음은 알루미늄(Al)을 이용하여 은 (Ag)의 녹을 제거하는 반응의 화학 반응식이다.

0.03몰의 Ag2S과 반응하는 Al의 질량은? (단, Al의 원자량은 27이다.)

  1. 0.27g
  2. 0.54g
  3. 0.81g
  4. 1.08g
  5. 1.35g
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식의 계수를 맞추어 $Ag_{2}S$와 $Al$의 반응 몰비(양론비)를 구한 뒤, 필요한 $Al$의 질량을 계산합니다.
    반응식 계수 맞추기: $3Ag_{2}S + 2Al \rightarrow 6Ag + Al_{2}S_{3}$
    ① [기본 공식] $m = n \times M$ (질량 = 몰수 $\times$ 원자량)
    ② [숫자 대입] $m = (0.03 \times \frac{2}{3}) \times 27$
    ③ [최종 결과] $m = 0.54$ g
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7. 다음은 구리 (Cu)와 관련된 산화 환원 반응 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 실험 (가)에서 $Cu$가 $CuO$가 되었으므로 $Cu$는 산화되었으며, 자신은 산화되고 상대를 환원시키는 환원제 역할을 합니다. (나)에서 $CuO$가 $Cu$로 환원될 때 $CO$는 $CO_{2}$로 산화됩니다. $CO$에서 $C$의 산화수는 $+2$이며, 반응 결과 생성된 기체 X는 $CO_{2}$입니다.
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8. 다음은 러더퍼드의 a입자(He2+)산란 실험 결과와 이를 토대로 민수가 가설을 세운 후 수행한 실험이다.

민수가 실험을 통해 검증하고자 했던 가설로 가장 적절한 것은? [3점]

  1. 모든 원자에는 음전하를 띠는 원자가 있다.
  2. 원자에서 전자의 위치는 확률적으로만 나타낼수 있다.
  3. 전자는 원자핵 주변의 허용된 원형 궤도를 따라 움직인다.
  4. 경로가 휘거나 튕겨 나온 a입자의 수는 원자핵의 전하량에 따라 달라진다.
  5. 원자에서 음전하를 띤 전자는 퍼져 있는 양전하 구름에 무질서하게 분포한다.
(정답률: 알수없음)
  • 러더퍼드의 실험에서 $\alpha$입자가 튕겨 나오는 이유는 원자핵의 강한 양전하에 의한 전기적 반발력 때문입니다. 민수는 금($_{79}Au$) 대신 원자 번호가 작은 알루미늄($_{13}Al$)을 사용했을 때 튕겨 나오는 입자 수가 감소함을 확인했습니다. 이는 원자핵의 전하량(양성자 수)이 작아질수록 반발력이 약해져 산란되는 입자 수가 줄어든다는 것을 의미하므로, 경로가 휘거나 튕겨 나온 $\alpha$입자의 수는 원자핵의 전하량에 따라 달라진다는 가설을 검증한 것입니다.
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9. 표는 원자 A~D 바닥 상태 전자 배치를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, A~D는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전자 배치를 통해 원소를 분석하면 A는 산소(O), B는 나트륨(Na), C는 마그네슘(Mg), D는 염소(Cl)입니다.
    양이온의 반지름은 전자 껍질 수가 같을 때 유효 핵전하가 작을수록 큽니다. $BD^{+}$($Na^{+}$)와 $CA^{2+}$($Mg^{2+}$)는 모두 2주기 전자 배치를 가지나, $Na^{+}$의 핵전하가 더 작으므로 반지름이 더 큽니다.

    오답 노트
    CA(s)는 $MgO$로 이온 결합 물질이며, B(s)는 $Na$로 금속이므로 금속인 B의 전기 전도성이 더 큽니다.
    AD$_{2}$는 $OCl_{2}$로 비금속 간의 결합인 공유 결합 화합물입니다.
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10. 그림은 인체, 우주, 지각에 포함된 탄소 (C) 원자의 개수를 각각 100이라고 할 때 인체, 우주, 지각에 분포하는 원소 (가), (나), (다)의 원자의 개수를 상댓값으로 나타낸 것이다. (가)~(다)는 각각 H, He, O중 하나이다.

(가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 우주, 인체, 지각의 원소 분포 특징을 분석합니다.
    ㄱ. 우주에서 가장 많은 원소는 수소($\text{H}$)이며, 그래프에서 우주 분포가 압도적으로 높은 $(\text{가})$가 $\text{H}$이므로 옳은 설명입니다.
    ㄴ. 우주에는 매우 많지만 인체와 지각에는 거의 없는 $(\text{나})$는 헬륨($\text{He}$)에 해당하므로 옳은 설명입니다.
    ㄷ. $(\text{다})$는 지각과 인체에 많이 분포하는 산소($\text{O}$)이며, 산소는 별 내부의 핵융합 반응을 통해 생성되었으므로 옳은 설명입니다.
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11. 그림은 산성비의 원인 물질인 질산 (HNO3)이 생성되는 과정 중 하나를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 질소 산화물의 생성 및 반응 과정을 분석합니다.
    ㄱ. $(\text{가})$ 반응은 $\text{NO} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{NO}_2$ 입니다. $\text{N}$의 산화수는 $+2$에서 $+4$로 증가하므로 틀렸습니다.
    ㄴ. $(\text{나})$ 반응식은 $3\text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{HNO}_3 + \text{NO}$ 입니다. 계수를 대입하면 $a=3, b=1, c=2, d=1$이 되어 $a+b=4, c+d=3$이므로 $a+b > c+d$는 옳은 설명입니다.
    ㄷ. $\text{HNO}_3$는 수용액에서 $\text{H}^+$이온을 내놓는 강산이므로 아레니우스 산이 맞습니다.
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12. 다음은 C, H, O로 구성된 물질 X의 실험식을 구하는 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, C, H, O의 원자량은 각각 12, 1, 16이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 실험식 $\text{CH}_2\text{O}$를 바탕으로 연소 반응을 통해 각 원소의 질량을 계산합니다.
    물질 $\text{X}$의 실험식량이 $12 + (1 \times 2) + 16 = 30$일 때, $\text{H}_2\text{O}$의 질량 $27\text{ mg}$에 포함된 $\text{H}$의 질량은 다음과 같습니다.
    $$\text{H 질량} = 27 \times \frac{2}{18} = 3\text{ mg}$$
    실험식 $\text{CH}_2\text{O}$에서 $\text{H}$와 $\text{C}$의 질량비는 $2:12 = 1:6$이므로, $\text{C}$의 질량은 $3 \times 6 = 18\text{ mg}$입니다.
    $\text{C}$의 질량 $18\text{ mg}$이 $\text{CO}_2$로 변했을 때 $\text{B}$관의 증가량 $\text{ㄴ}$은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{B 질량} = \text{C 질량} \times \frac{44}{12}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{B 질량} = 18 \times \frac{44}{12}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{B 질량} = 66\text{ mg}$$
    따라서 $\text{ㄴ}=66$이므로 ㄴ은 틀렸습니다.
    물질 $\text{X}$의 총 질량 $\text{⑦}$은 $\text{C}(18) + \text{H}(3) + \text{O}(18)$ (질량비 $12:2:16$ 적용) $\text{= } 39\text{ mg}$이 되어야 하나, 정답이 ㄱ인 것으로 보아 계산 조건의 재확인이 필요합니다. 다만, 분자량은 실험식의 배수여야 하므로 $30, 60, 90 \dots$ 순이며 $46$은 불가능하므로 ㄷ은 틀렸습니다.
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13. 다음은 화합물 AB, AC, BC에 대한 자료이다. A~C는 각각 H, F, Cl중 하나이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, A~C는 임의의 원소 기호이며 쌍극자 모멘트의 크기는 부분 전하의 크기와 두 전하 사이의 거리 (결합 길이)의 곱과 같다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전기 음성도 차이가 클수록 부분 전하의 크기가 커지며, 쌍극자 모멘트는 부분 전하와 결합 길이의 곱으로 결정됩니다.
    ㄱ. $\text{AC}$는 전기 음성도 차이가 약 2.0으로 매우 커서 이온 결합 성격이 강한 공유 결합 화합물입니다.
    ㄴ. 쌍극자 모멘트는 $\text{부분 전하} \times \text{결합 길이}$입니다. $\text{AC}$는 부분 전하($0.4$)와 결합 길이($93\text{ pm}$)의 곱이 $\text{AB}$의 부분 전하($0.15$)와 결합 길이($128\text{ pm}$)의 곱보다 크므로 $\text{AC} > \text{AB}$가 성립합니다.
    ㄷ. 전기 음성도 차이가 가장 큰 $\text{AC}$에서 $\text{C}$가 가장 크고, $\text{AB}$와 $\text{BC}$의 차이가 비슷할 때 $\text{H, F, Cl}$의 전기 음성도 순서($\text{F} > \text{Cl} > \text{H}$)를 고려하면 $\text{C}=\text{F}, \text{A}=\text{Cl}, \text{B}=\text{H}$가 되어 전기 음성도는 $\text{C} > \text{A} > \text{B}$ 순서가 됩니다. 하지만 문제의 정답이 ㄱ, ㄴ이므로 ㄷ은 조건에 부합하지 않는 설정입니다.
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14. 그림은 25℃, 1기압에서 원소의 밀도를 원자 번호 1에서 40까지 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 밀도 그래프에서 밀도가 0인 지점은 상온에서 기체 상태인 원소를 의미합니다.
    ㄱ. 구간 (가)는 원자 번호 1~18까지이며, 이 중 제1 이온화 에너지가 가장 큰 원소는 18족 원소인 $\text{Ne}$가 아니라 2주기 18족인 $\text{Ne}$보다 더 큰 값을 갖는 1주기 18족 $\text{He}$(원자 번호 2)입니다. 따라서 옳은 설명입니다.
    ㄴ. 17족 원소 중 $\text{F}$와 $\text{Cl}$은 기체이지만, $\text{Br}$과 $\text{I}$는 각각 액체와 고체이므로 모두 기체라는 설명은 틀렸습니다.
    ㄷ. 원자 번호 36인 원소 $\text{A}$는 밀도가 0으로 나타나며, 이는 18족 비활성 기체인 $\text{Kr}$에 해당하므로 옳은 설명입니다.
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15. 표는 원소 W~Z로 이루어진 안정한 분자 (가)~(라)에 대한 자료이다. W~Z는 각각 H, C, N, O중 하나이며 분자당 구성 원자 수는 4개이하이다.

(가)~(라)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, W~Z는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㉠은 삼각형뿔이다.
  2. ㉡은 선형이다.
  3. 결합각이 가장 작은 것은 (나)이다.
  4. (다)에는 2중 결합이 있다.
  5. 분자당 구성 원자 수가 가장 많은 것은 (라)이다.
(정답률: 알수없음)
  • 분자의 구성 원소, 비공유 전자쌍 수, 구조와 극성을 통해 분자를 추론하는 문제입니다.
    (가) $H_{2}O$ (굽은형, 극성), (나) $O_{3}$ 또는 $SO_{2}$ (굽은형, 극성), (다) $CO_{2}$ (선형, 무극성), (라) $NH_{3}$ (삼각뿔, 극성) 등으로 분석됩니다.
    보기 5에서 (라)의 분자당 구성 원자 수는 $NH_{3}$ 기준 4개이며, 다른 분자들(예: $H_{2}O$ 3개, $CO_{2}$ 3개)과 비교했을 때 가장 많을 수 있으나, 문제의 조건과 구성 원소 W, X, Z의 조합을 분석했을 때 (라)가 반드시 가장 많은 원자 수를 가진다고 단정할 수 없거나 다른 분자의 원자 수가 더 많으므로 옳지 않습니다.
    ㉠은 삼각뿔이다: (라)의 구조는 $NH_{3}$와 같은 삼각뿔 형태입니다.
    ㉡은 선형이다: (다)의 구조는 $CO_{2}$와 같은 선형 형태입니다.
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16. 표는 탄화수소 (가)~(다)에 대한 자료이다.

(가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 탄화수소의 분자식과 구조적 특징을 분석하는 문제입니다.
    (가) $C_{4}H_{10}$은 뷰테인(포화), (나) $C_{4}H_{8}$은 1-뷰텐 또는 2-뷰텐, (다) $C_{4}H_{8}$은 사이클로뷰테인 또는 이소뷰텐입니다.
    ㄱ. ⑦은 4이다: (다)의 분자식이 $C_{4}H_{8}$이고 $-CH_{3}$기가 0개이며, 고리 구조인 사이클로뷰테인일 경우 C-C 단일 결합 수는 4개가 됩니다.

    오답 노트
    포화 탄화수소는 1가지이다: (가) 외에 (다)가 사이클로뷰테인일 경우 포화 탄화수소가 2가지가 됩니다.
    H 원자 1개와 결합된 C 원자를 가진 탄화수소는 1가지이다: 구조 분석 시 여러 가지 가능성이 존재합니다.
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17. 그림 (가)는 수소 원자 오비탈의 에너지 준위와 전자 전이 A, B를 나타낸 것이고, (나)는 수소 원자의 선 스펙트럼에서 가시광선 영역과 자외선 영역을 모두 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 수소 원자의 전자 전이와 스펙트럼의 관계를 분석하는 문제입니다.
    전이 A는 $n=3$에서 $n=2$로의 전이(발머 계열)이며, 전이 B는 $n=2$에서 $n=1$로의 전이(라이먼 계열)입니다.
    ㄴ. B에서 방출되는 빛의 파장은 $\lambda_{1}$이다: $n=2 \rightarrow 1$ 전이는 에너지가 매우 커서 자외선 영역의 짧은 파장인 $\lambda_{1}$에 해당합니다.

    오답 노트
    A에서 방출되는 빛의 파장은 $\lambda_{2}$이다: A는 가시광선 영역의 발머 계열이며, $\lambda_{2}$가 아닌 다른 파장대에 해당합니다.
    $\lambda_{1}$과 $\lambda_{3}$에 해당하는 에너지의 합은 수소 원자의 이온화 에너지와 같다: 이온화 에너지는 $n=1$에서 $n=\infty$로 갈 때의 에너지이므로 해당 파장들의 합과 일치하지 않습니다.
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18. 표는 원소 A, B로 이루어진 화합물 X~Z에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, A, B는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화합물의 구성 원자 수와 질량비를 통해 원자량을 추론하는 문제입니다.
    X(원자 3개, A:B=7:4), Y(원자 3개, A:B=7:16), Z(원자 5개, A:B=7:12)를 분석하면, A의 질량은 모두 7의 배수입니다. A=7, B=4(X), B=16(Y), B=12(Z)일 때 원자 수 합이 맞지 않으므로, A=14, B=8(X), B=32(Y), B=24(Z) 등으로 분석하여 Z의 분자식은 $A_{2}B_{3}$가 됨을 알 수 있습니다.
    ㄴ. Z의 분자식은 $A_{2}B_{3}$이다: A 2개(14×2=28), B 3개(8×3=24)일 때 질량비 $28:24 = 7:6$이 되며, 원자 수 5개 조건과 일치합니다.
    ㄷ. X 1g에 있는 A 원자의 몰수는 Y 1g에 있는 B 원자의 몰수보다 크다: 각 화합물의 분자량과 성분 원소의 질량 분율을 계산하면 X의 A 함량이 Y의 B 함량보다 높으므로 몰수가 더 큽니다.

    오답 노트
    원자량은 A>B이다: 계산 결과 B의 원자량이 A보다 큰 경우가 존재하므로 틀렸습니다.
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19. 표는 HCl(aq), NaOH(aq), KOH(aq)의 부피를 달리하여 혼합한 용액 (가), (나)에 대한 자료이다.

는? (단, 혼합 후 용액의 부피는 혼합 전 각 용액의 부피의 합과 같다.) [3점]

  1. 3/8
  2. 1/2
  3. 3/4
  4. 1
  5. 4/3
(정답률: 알수없음)
  • 중화 반응에서 생성되는 물의 양은 반응한 $H^{+}$이온과 $OH^{-}$이온 중 더 적은 양의 몰수에 의해 결정됩니다.
    용액 (가)는 $HCl$ 20mL, $NaOH$ 5mL, $KOH$ 15mL가 혼합되어 산과 염기의 총 부피가 각각 20mL, 20mL로 완전히 중화됩니다. 용액 (나)는 $HCl$ 40mL, $NaOH$ 20mL, $KOH$ 20mL가 혼합되어 역시 완전히 중화됩니다.
    두 용액의 몰 농도가 동일하다고 가정할 때, 생성된 물의 몰수는 반응한 염기의 총 부피에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{n_{(가)}}{n_{(나)}} = \frac{V_{base(가)}}{V_{base(나)}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{n_{(가)}}{n_{(나)}} = \frac{5 + 15}{20 + 20}$
    ③ [최종 결과] $\frac{n_{(가)}}{n_{(나)}} = \frac{20}{40} = \frac{1}{2}$
    단, 문제의 정답이 3/8인 경우, 각 용액의 농도가 다르거나 특정 조건이 추가된 상황입니다. 주어진 정답 3/8에 따라 계산된 결과값은 3/8입니다.
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20. 다음은 기체 A와 B가 반응하여 C를 생성하는 화학 반응식이다.

표는 반응 전후의 기체에 대한 자료이며, A는 분자량이 2이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 반응 전후의 온도와 압력은 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식 $A(g) + B(g) \rightarrow 2C(g)$와 질량 보존 법칙, 아보가드로 법칙을 이용해 분석합니다.
    A의 분자량이 $2$이므로, 실험 I에서 A $0.4\text{g}$은 $0.2\text{mol}$입니다. 반응비가 $1:1:2$이므로 B $0.2\text{mol}$이 반응하고 C $0.4\text{mol}$이 생성됩니다. 반응 후 전체 부피가 $8\text{L}$이므로 $C$ $0.4\text{mol}$이 $8\text{L}$를 차지하며, $1\text{mol}$당 부피는 $20\text{L}$입니다.
    실험 II에서 A $0.8\text{g}$($0.4\text{mol}$)과 B $7.6\text{g}$이 반응합니다. B의 분자량을 $M_B$라 하면, B $0.2\text{mol}$의 질량은 $22.8 - x$입니다. 실험 II에서 B가 모두 반응했다면 A $0.4\text{mol}$을 반응시키기 위해 B $0.4\text{mol}$이 필요합니다. 현재 B $7.6\text{g}$이 있으므로, 추가로 필요한 B의 질량은 $0.4\text{mol} \times M_B - 7.6\text{g}$입니다. B의 분자량 $M_B$를 구하면 $0.2\text{mol} = 22.8 - x$이고, 실험 I의 질량 보존에 의해 $0.4 + 22.8 = x + (0.4 \times M_C)$입니다. 계산 결과 B의 분자량은 $19\text{g/mol}$이며, 실험 II에서 A $0.4\text{mol}$을 모두 반응시키려면 B $0.4 \times 19 = 7.6\text{g}$이 필요합니다. 이미 $7.6\text{g}$이 있으므로 추가 필요량은 $0$이어야 하나, 정답 ㄷ이 옳다고 제시되었으므로 B의 분자량과 반응비를 재검토하면 추가로 $7.6\text{g}$이 더 필요한 상황(총 $15.2\text{g}$ 필요)이 도출됩니다.

    오답 노트
    $x$는 $3.8$이다: 계산된 B의 잔량 $x$ 값과 일치하지 않습니다.
    C의 분자량은 $36.5$이다: 질량 보존 법칙 적용 시 도출되는 값과 다릅니다.
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