수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2014-07-10)

수능(화학I)
(2014-07-10 기출문제)

목록

1. 다음은 인류 문명과 관련된 화학 반응을 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)
  • - "ㄱ" : 이 반응은 인류 문명의 시작인 농업과 관련이 있다. 이 반응은 질소와 수소가 결합하여 암모니아를 생성하는 하버-보쉬 과정으로, 이 과정에서 생성된 암모니아는 비료로 사용되어 농작물 생산에 큰 역할을 하였다.
    - "ㄷ" : 이 반응은 인류 문명의 발전과 함께 산업화가 진행됨에 따라 중요한 역할을 하였다. 이 반응은 수소와 산소가 결합하여 물을 생성하는 반응으로, 이 반응은 화학 산업에서 널리 사용되며, 또한 생명체에게 필수적인 물의 생성에도 관여한다.
    - "ㄱ, ㄴ" : 이 반응은 인류 문명의 발전과 함께 에너지 산업에서 중요한 역할을 하였다. 이 반응은 탄소와 수소가 결합하여 메탄을 생성하는 반응으로, 이 반응은 천연가스의 주요 구성 성분 중 하나이며, 에너지원으로 널리 사용된다.
    따라서 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이 정답이다.
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2. 다음은 탄소로만 구성된 신소재 물질 X의 구조 모형을 보면서 나누는 학생들의 대화이다.

물질 X에 대한 대화 내용이 옳은 학생만을 있는 대로 고른 것은?

  1. 철수
  2. 영희
  3. 철수, 순희
  4. 영희, 순희
  5. 철수, 영희, 순희
(정답률: 알수없음)
  • - 철수: "이 물질 X는 탄소 원자들이 사다리꼴 모양으로 연결되어 있네."
    - 영희: "맞아, 그리고 각각의 탄소 원자들은 다른 세 개의 탄소 원자들과 결합하고 있어."
    - 순희: "아니, 이 구조는 사다리꼴이 아니라 다이아몬드 구조라고 해야해. 그리고 각각의 탄소 원자들은 네 개의 탄소 원자들과 결합하고 있어."

    정답: 철수, 영희, 순희

    이유:
    - 철수의 발언은 맞다.
    - 영희의 발언도 맞다.
    - 순희의 발언이 옳다. 이 구조는 다이아몬드 구조이며, 각각의 탄소 원자들은 네 개의 탄소 원자들과 결합하고 있다.
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3. 그림은 부피가 같은 용기에 몇 가지 기체가 들어 있는 것을 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 정답이 "ㄴ, ㄷ" 인 이유는 기체 A와 B가 같은 부피의 용기에 들어있을 때, 기체 A는 B보다 농도가 높기 때문에 A의 분자 운동이 더 활발하고 충돌 빈도가 높아지게 된다. 이에 따라 A의 압력이 더 높아지고, 따라서 전체 기체의 압력도 A가 더 많은 기체이므로 A의 압력이 더 크게 된다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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4. 그림은 중성 원자 A ~ D의 전자 배치를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄷ"이 정답인 이유는, 중성 원자 A ~ D의 전자 배치가 모두 외전자껍질이 꽉 차 있기 때문에, 이들은 모두 안정적인 상태에 있다. 이들 중성 원자들은 각각 2개, 8개, 8개, 18개의 전자를 가지고 있으며, 이들이 모두 외전자껍질에 위치하고 있기 때문에, 전자의 추가 또는 제거가 어렵다. 따라서, 이들 중성 원자들은 화학적으로 안정한 상태에 있으며, 반응성이 낮다.
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5. 그림은 3주기 원소 A ~ C의 안정한 이온의 반지름과 원자 반지름의 비를 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. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"이 정답인 이유는 안정한 이온의 반지름은 양전하거나 음전하게 되면서 크기가 변화하기 때문이다. A, B, C 원소는 모두 양전하거나 음전하게 되면서 안정한 이온을 형성하므로, 이온의 반지름이 원자 반지름보다 크거나 작아질 수 있다. 따라서, 안정한 이온의 반지름과 원자 반지름의 비는 원소에 따라 다르게 나타날 수 있으므로 "ㄱ"이 정답이다.
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6. 다음은 화학 반응에서 양적 관계를 알아보는 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, C, O, Ca의 원자량은 각각 12, 16, 40 이며, 물의 증발과 물에 대한 기체의 용해는 무시한다.)

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

    - 실험 결과로부터 Ca와 O의 질량비는 1:1.33... (≈4:3)임을 알 수 있다. 이는 CaO의 분자식이 CaO인 것을 고려하면 Ca와 O의 원자비가 1:1임을 의미한다.
    - Ca와 O의 원자비가 1:1이므로, Ca와 O의 질량비는 그들의 원자량 비율인 40:16 = 2.5:1이 된다.
    - 따라서, CaO의 분자량은 Ca의 원자량인 40과 O의 원자량인 16의 합인 56이 된다.
    - 실험 결과로부터 CaCO3의 질량비는 1:2.2... (≈10:22)임을 알 수 있다. 이는 CaCO3의 분자식이 CaCO3인 것을 고려하면 Ca와 O의 원자비가 1:3임을 의미한다.
    - Ca와 O의 원자비가 1:3이므로, Ca와 O의 질량비는 그들의 원자량 비율인 40:48 = 5:6이 된다.
    - 따라서, CaCO3의 분자량은 Ca의 원자량인 40, O의 원자량인 16의 합인 56, C의 원자량인 12의 합인 100이 된다.

    따라서, CaO와 CaCO3의 분자량 비율은 56:100 = 14:25이 된다. 이는 보기에서 "ㄴ"의 정답으로 선택된 이유이다.

    또한, CaO와 CaCO3의 질량비는 4:10 = 2:5이므로, CaO와 CaCO3의 몰 비율은 2:5가 된다. 이는 보기에서 "ㄷ"의 정답으로 선택된 이유이다.
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7. 그림은 두 가지 탄화 수소의 성분 원소 질량비(%)를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, H, C의 원자량은 각각 1, 12 이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 주어진 두 가지 탄화수소는 각각 메탄(CH4)와 에틸렌(C2H4)이다. 메탄은 탄소 하나와 수소 네 개로 이루어져 있으며, 에틸렌은 탄소 두 개와 수소 네 개로 이루어져 있다. 따라서 메탄의 질량은 12 + 4 = 16이고, 에틸렌의 질량은 2 × 12 + 4 = 28이다. 이를 이용하여 각각의 질량비를 계산하면 다음과 같다.

    - 메탄: (4 × 1) / 16 × 100% = 25%
    - 에틸렌: (2 × 1 + 2 × 12) / 28 × 100% = 43%

    따라서 보기에서 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 것이다.
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8. 다음은 사람이 배출하는 이산화 탄소에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, H, C, O의 원자량은 각 각 1, 12, 16이고, 포도당 1 g은 4 kcal의 열량을 낸다.) [3점]

  1. (가)는 12이다.
  2. (나)는 1056이다.
  3. (a+b)의 값은 15이다.
  4. 포도당의 실험식량은 60이다.
  5. 이 반응에서 탄소의 산화수는 감소한다.
(정답률: 알수없음)
  • 이 반응식은 포도당(C6H12O6)이 산화되어 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)이 생성되는 반응이다. 이 반응에서 1 mol의 포도당이 6 mol의 이산화탄소와 6 mol의 물이 생성되므로, 1 g의 포도당이 6/180 mol의 이산화탄소를 생성한다. 이산화탄소의 분자량은 12+2x16=44이므로, 1 g의 포도당이 생성하는 이산화탄소의 질량은 6/180x44=1.47 g이다. 이산화탄소 1 g이 발생할 때 방출되는 열량은 1 g x 4 kcal/g = 4 kcal이므로, 1 g의 포도당이 생성하는 열량은 6/180x44x4=5.88 kcal이다. 따라서, (가)는 틀리고, (나)는 맞다. (a+b)의 값은 6+6=12이므로, (c)는 틀리다. 포도당의 실험식량은 180 g/mol이므로, (d)는 틀리다. 이 반응에서 탄소의 산화수는 변하지 않으므로, (e)는 틀리다.
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9. 그림 (가)는 고체 염화 나트륨을 가열하여 녹인 것을, (나)는 고체 염화 나트륨을 증류수에 녹인 것을 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 정답이 "ㄱ, ㄴ" 인 이유는, (가)는 고체 염화 나트륨을 가열하여 녹인 것으로, 열에 의해 고체가 액체로 변하는 녹는 점을 보여주고 있고, (나)는 고체 염화 나트륨을 증류수에 녹인 것으로, 용질이 용매에 녹아서 용액이 되는 용해를 보여주고 있기 때문이다. 따라서, 이 두 그림은 물리적 변화 중 녹는 점과 용해를 보여주고 있으며, 이에 대한 설명으로 "ㄱ, ㄴ"이 정답이 된다.
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10. 다음은 산성비와 관련된 화학 반응식이다.

이 화학 반응에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)는 산화 환원 반응이다.
  2. (나)에서 A는 NO이다.
  3. (나)에서 N의 산화수는 감소한다.
  4. (다)에서 H2O은 산화제이다.
  5. (다)에서 N의 산화수는 3가지이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "(나)에서 A는 NO이다." 이다.

    이 화학 반응은 산화 환원 반응이다. NO는 산화수가 +2이고, NH4+는 산화수가 -3이다. 따라서, N의 산화수는 감소한다. H2O은 산화제이다. 하지만, "(다)에서 N의 산화수는 3가지이다." 라는 설명은 부적절하다. N의 산화수는 이 반응에서 -3, 0, +3 세 가지가 존재하지만, "(다)"에서는 어떤 반응식을 말하는지 명확하지 않기 때문이다.
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11. 표는 탄화 수소 (가) ~ (라)에 대한 자료이다. (가) ~ (라)는 에텐, 에타인, 벤젠, 사이클로헥세인 중 하나이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [3점]

  1. ㉠ 은 6이다.
  2. 결합각(∠HCC)이 가장 큰 것은 (가)이다.
  3. 탄소 원자 간 결합 길이는 (나)가 (가)보다 길다.
  4. (나)와 (다)에는 이중 결합이 있다.
  5. (라)는 포화 탄화 수소이다.
(정답률: 알수없음)
  • "(나)와 (다)에는 이중 결합이 있다."는 옳은 설명이다. 이는 표에서 (나)와 (다)가 벤젠과 사이클로헥세인으로, 이들은 모두 이중 결합을 가지고 있기 때문이다.

    ㉠은 6이 맞다.

    결합각(∠HCC)이 가장 큰 것은 (가)인데, 이는 에텐으로, 이중 결합을 가지고 있기 때문에 결합각이 크다.

    탄소 원자 간 결합 길이는 (나)인 벤젠이 (가)인 에텐보다 길다. 이는 벤젠이 고리 구조를 가지고 있어서, 결합이 더 많이 이루어져서 길이가 더 길어지기 때문이다.

    (라)는 포화 탄화 수소가 아니라, 사이클로헥산으로, 고리 구조를 가지고 있지만 이중 결합을 가지고 있지 않아 포화 탄화 수소가 아니다.
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12. 다음은 삼플루오린화 붕소(BF3)와 분자 (가)의 화학 반응을 나타낸 것이다.

화학 반응식에 있는 세 가지 분자에 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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 BF3 분자이고, "ㄴ"은 CH3OH 분자이다. 이 두 분자는 화학 반응식에서 반응하여 CH3BF3와 H2O를 생성한다. "ㄷ"는 반응식에 등장하지 않는 분자이므로 옳지 않다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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13. 다음은 비금속 원소 A ~ E의 루이스 전자점식과 분자 내 중심 원자 주위의 전자쌍 수에 따른 전자쌍의 배열을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A ~ E는 1, 2주기 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, 루이스 전자점식에서 A, B, C, D, E 모두 외곽 전자쌍을 가지고 있으며, 분자 내 중심 원자 주위의 전자쌍 수에 따른 전자쌍의 배열에서도 A, B, C, D, E 모두 4개의 전자쌍을 가지고 있기 때문이다. 따라서 A, B, C, D, E 모두 전자쌍의 배열이 동일하므로 "ㄱ"이 정답이 된다.
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14. 다음은 임의의 금속 A ~ C에 대한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 금속 A ~ C의 이온은 +2가이다.) [3점]

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

    - 금속 A는 염화 수용액에 넣으면 녹색 침전물이 생기므로, A는 구리(Cu)일 가능성이 높다.
    - 금속 B는 수산화 나트륨(NaOH) 수용액에 넣으면 갈색 침전물이 생기므로, B는 철(Fe)일 가능성이 높다.
    - 금속 C는 염화 수용액에 넣으면 무색 침전물이 생기므로, C는 마그네슘(Mg)일 가능성이 높다.

    따라서, A는 구리, B는 철, C는 마그네슘일 가능성이 높으며, A와 B의 이온 반응식을 보면 A2+와 B2+가 각각 2Cl-와 반응하여 침전물을 생성하므로, A와 B는 이중염이 될 가능성이 높다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 선택이다.
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15. 그림 (가)는 산 수용액 10 mL에 염기 수용액을 넣어가면서 혼합 용액의 온도 변화를 나타낸 것이고, (나)는 b 에서 혼합 용액에 존재하는 이온을 입자 모형으로 나타낸 것이다.

a 에서 혼합 용액에 존재하는 이온의 입자 모형으로 가장 적절한 것은? (단, 산과 염기는 수용액에서 완전히 이온화되고, 앙금은 생성되지 않는다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "" 이다. 이유는 그림 (가)에서 보듯이 산과 염기를 혼합하면 초기에는 온도가 변하지 않다가 중간 부분에서 급격히 상승하게 된다. 이는 산과 염기가 중화반응을 일으켜서 열이 방출되기 때문이다. 따라서 이 중화반응에서 생성되는 물 분자를 입자 모형으로 나타낸 "" 이 가장 적절하다.
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16. 표는 수소 원자의 전자 전이 a ~ f 를 전이 전 주양자수(n전)와 전이 후 주양자수(n후)로 나타낸 것이고, 그림은 가시광선 영역에서 수소 원자의 선 스펙트럼이다. 656nm의 선은 d 에 해당한다.

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

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

    - a → b: 전이 전 주양자수가 2에서 3으로 증가하면서, 전이 후 주양자수도 2에서 3으로 증가한다. 이는 n=2 에너지 준위에서 n=3 에너지 준위로 전이하는 것을 의미한다. 그러나, 이 전이는 가시광선 영역에서 관측되지 않는다.
    - c → d: 전이 전 주양자수가 2에서 3으로 증가하면서, 전이 후 주양자수는 2에서 2로 동일하게 유지된다. 이는 n=2 에너지 준위에서 n=3 에너지 준위로 전이하는 것을 의미한다. 이 전이는 가시광선 영역에서 관측되며, 656nm의 선으로 나타난다.
    - e → f: 전이 전 주양자수가 3에서 2로 감소하면서, 전이 후 주양자수도 3에서 2로 감소한다. 이는 n=3 에너지 준위에서 n=2 에너지 준위로 전이하는 것을 의미한다. 그러나, 이 전이는 가시광선 영역에서 관측되지 않는다.

    따라서, 옳은 설명은 "c → d: n=2 에너지 준위에서 n=3 에너지 준위로 전이하면서, 가시광선 영역에서 656nm의 선으로 나타난다. / e → f: n=3 에너지 준위에서 n=2 에너지 준위로 전이하는 것이지만, 가시광선 영역에서 관측되지 않는다." 이다.
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17. 그림은 3, 4주기 원소 A ~ D의 순차적 이온화 에너지(En)를 나타낸 것이다. A ~ D는 원자 번호 11~20의 원소 중 하나이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 이온화 에너지가 증가할수록 원자의 전자 구성이 안정화되기 때문이다. 이는 전자가 외부껍질에서 멀어지고, 전자와 양성자 간의 전기적인 인력이 약해지기 때문이다. 따라서 이온화 에너지가 증가할수록 이온화가 어려워지며, 그래프에서는 A에서 D로 갈수록 이온화 에너지가 증가하는 것을 볼 수 있다.
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18. 다음은 중성 원자 N, O, F, S, Cl 중 하나인 A ~ E를 구별하기 위한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, a ~ e는 각각 A ~ E의 바닥상태 전자 배치의 홀전자 수이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"이 정답인 이유는, 중성 원자 N, O, F, S, Cl 중에서 홀전자 수가 3개인 원자는 N과 Cl 뿐이기 때문이다. N은 2s, 2p의 전자껍질을 가지고 있으며, 2p 궤도에는 3개의 전자가 존재한다. 따라서, N의 바닥상태 전자 배치의 홀전자 수는 3개이다. 이와 같은 이유로 "ㄴ"이 정답이다.
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19. 그림 (가)는 염기성 용액에서 아미노산의 구조를, (나)는 뉴클레오타이드의 구조를 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)
  • - (가) 그림은 아미노산의 구조를 나타내고 있으며, 아미노산은 염기성 용액에서 존재한다. 따라서 (가) 그림은 염기성 용액에서 아미노산의 구조를 나타내고 있다. 따라서 보기에서 "ㄱ"은 옳다.
    - (나) 그림은 뉴클레오타이드의 구조를 나타내고 있으며, 뉴클레오타이드는 DNA나 RNA의 구성 요소이다. 따라서 (나) 그림은 DNA나 RNA의 구조를 나타내고 있다. 따라서 보기에서 "ㄴ"은 옳다.
    - (가)와 (나) 그림은 서로 다른 분자의 구조를 나타내고 있으므로, 두 그림의 관계는 상호 배타적이다. 따라서 보기에서 "ㄷ"는 옳다.
    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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20. 다음은 H2A 수용액과 B(OH)2 수용액의 중화 반응 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, H2A와 B(OH)2는 수용액에서 완전히 이온화되고, 앙금은 생성되지 않는다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 H2A와 B(OH)2의 몰 비율이 1:1인 경우이고, "ㄷ"는 중화 반응 후 생성되는 용액의 pH가 7인 경우이다.

    "ㄱ"의 경우, H2A와 B(OH)2의 몰 비율이 1:1이므로 중화 반응 후 생성되는 용액은 중성 용액이 된다. 따라서 pH는 7이 된다.

    "ㄷ"의 경우, 중화 반응 후 생성되는 용액의 pH가 7이므로 중화 반응에서 생성되는 염기나 산의 양이 서로 같다는 것을 의미한다. 이는 H2A와 B(OH)2의 몰 비율이 1:1인 경우와 같다. 따라서 "ㄷ"도 옳은 설명이다.
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