수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2014-10-07)

수능(화학I)
(2014-10-07 기출문제)

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1. 다음은 인류 문명의 발달에 기여한 물질을 얻기 위한 화학 반응에 대한 설명이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식에서는 시약으로 사용된 물질들이 반응하여 새로운 물질을 생성하는 것을 보여준다. 이러한 반응들은 인류 문명의 발달에 큰 역할을 했으며, 보기에서는 이러한 반응들이 어떤 물질을 얻기 위해 사용되었는지를 설명하고 있다.

    보기에서 정답이 "ㄷ"인 이유는, 이 반응식에서는 두 가지 시약인 질산과 금속(아연)이 반응하여 질산 아연을 생성하는 것을 보여주고 있다. 이러한 반응은 아연 도금, 건전지 등 다양한 분야에서 사용되어 왔으며, 인류 문명의 발전에 큰 역할을 했다. 따라서 "ㄷ"가 정답이다.
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2. 그림은 풀러렌과 그래핀의 구조를 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. (가)는 (나)의 동소체이다.
  2. (가)에서 탄소 원자 사이의 결합은 공유 결합이다.
  3. (나)는 전기 전도성이 있다.
  4. (나)에서 각 탄소 원자는 3개의 탄소 원자와 결합한다.
  5. 1몰에 포함된 원자 수는 (가)와 (나)가 같다.
(정답률: 알수없음)
  • "(나)는 전기 전도성이 있다."는 옳지 않은 설명이다. 그래핀은 전기 전도성이 있지만, 풀러렌은 전기 절연체이다.

    1몰에 포함된 원자 수는 (가)와 (나)가 같다. 이는 (가)와 (나)가 동일한 분자식을 가지기 때문이다. (가)는 벤젠과 같은 6개의 탄소 원자로 이루어진 동소체이다. (가)에서 탄소 원자 사이의 결합은 공유 결합으로 이루어져 있다. (나)는 그래핀과 같은 2차원 구조를 가지며, 각 탄소 원자는 3개의 탄소 원자와 결합한다.
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3. 그림은 25 ℃, 1기압에서 H2, O2, XO3기체의 부피와 질량을 나타낸 것이다. H, O의 원자량은 각각 1, 16이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 1기압에서 같은 부피의 기체를 비교하고 있으므로, 가스의 분자량이 더 큰 XO3의 질량은 더 많아야 한다. 따라서, XO3의 분자량은 48이 되어야 하며, 이는 X가 Ba인 BaO3일 때 성립한다. 따라서, X는 바륨(Ba)이다. 이에 따라, 옳은 설명은 "X는 바륨(Ba)이며, XO3의 분자량은 48이다." 이다. 따라서, 보기에서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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4. 그림은 빅뱅 우주에서 생성된 입자 A ~ C로부터 원자 (가)와 (나)가 생성되는 과정을 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 ㄴ은 "입자 C가 원자 A와 결합하여 원자 B를 생성하고, 이후 원자 B가 입자 A와 결합하여 원자 D를 생성한다"는 과정을 나타내며, 이는 그림에서도 확인할 수 있다. ㄷ는 "입자 C가 원자 A와 결합하여 원자 B를 생성하고, 이후 원자 B가 입자 A와 결합하여 원자 D를 생성하며, 마지막으로 원자 D가 입자 B와 결합하여 원자 E를 생성한다"는 과정을 나타내며, 이 또한 그림에서 확인할 수 있다. 따라서 ㄴ과 ㄷ가 옳은 설명이다.
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5. 다음은 탄화수소 X ~ Z의 실험식을 구하는 실험이다.

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

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

    - 실험식에서 C의 개수는 X, Y, Z의 합과 같다. 즉, C = X + Y + Z이다.
    - 실험식에서 H의 개수는 2X + 2Y의 합과 같다. 즉, H = 2X + 2Y이다.
    - 실험식에서 O의 개수는 Z와 같다. 즉, O = Z이다.
    - 탄화수소의 분자량은 12X + 1Y + 16Z이다.
    - 실험식에서 C, H, O의 원자량 비율을 이용하여 다음과 같은 방정식을 세울 수 있다.

    X : Y : Z = 2 : 1 : 2
    X + Y + Z = C
    2X + 2Y = H
    Z = O
    12X + 1Y + 16Z = 분자량

    - 이 방정식을 풀면 X = 2, Y = 1, Z = 2가 나오므로, 탄화수소 X ~ Z의 실험식은 C2H4O2이다.
    - 따라서, 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 실험식에서 C의 개수와 H의 개수가 각각 2와 4로 나타나기 때문이다.
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6. 그림은 X와 Y로 이루어진 화합물 (가)~(다)에 대해 분자 1몰을 구성하는 X와 Y의 몰수를 나타낸 것이다. (가), (나)의 분자량은 각각 30, 46이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가)는 X1Y2, (나)는 X2Y2로 구성되어 있으며, 분자량이 주어졌으므로 몰질량을 구할 수 있다.
    - (가)의 몰질량은 X의 몰수 + 2Y의 몰수 = 30g/mol 이므로, X의 몰수를 a, Y의 몰수를 b라고 하면 a + 2b = 30이 된다.
    - (나)의 몰질량은 2X의 몰수 + 2Y의 몰수 = 46g/mol 이므로, 2a + 2b = 46이 된다.
    - 이를 풀면 a = 8, b = 11이므로, (가)는 X8Y11, (나)는 X2Y2로 구성되어 있다.
    - 따라서, 옳은 설명은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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7. 그림은 3가지 분자를 주어진 기준에 따라 분류한 것이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"은 모든 분자가 다른 원자와 결합하고 있으며, 분자 내부에 대칭 중심이 없는 비대칭 분자들로 이루어져 있기 때문이다. 즉, 분자의 구조가 다르고 대칭성이 없는 분자들이 모여있는 것이다.
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8. 표는 원소 X ~ Z로 이루어진 분자 (가)와 (나)에 대한 자료이다. X ~ Z는 각각 C, O, F 중 하나이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 (가)는 분자의 분자량을 나타내고, (나)는 분자의 굴절률을 나타낸다. 따라서, (가)와 (나)는 서로 독립적인 값이므로, 올바른 설명은 "ㄴ"이다.
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9. 그림은 수소 원자의 전자 전이 (가)~(다)에서 방출되는 빛의 에너지를 나타낸 것이다. 수소 원자의 주양자수(n)에 따른 에너지 준위는 이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <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, ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.
    - (가)에서 (나)로 전자가 이동할 때, 에너지가 방출되므로 빨간색 빛이 나타난다. 이는 수소 원자의 전자가 3번째 에너지 준위에서 2번째 에너지 준위로 이동할 때 발생하는 것이다.
    - (다)에서 (라)로 전자가 이동할 때, 에너지가 흡수되므로 보라색 빛이 나타난다. 이는 수소 원자의 전자가 1번째 에너지 준위에서 3번째 에너지 준위로 이동할 때 필요한 에너지가 보라색 빛의 파장과 일치하기 때문이다.
    - (라)에서 (마)로 전자가 이동할 때, 에너지가 방출되므로 파란색 빛이 나타난다. 이는 수소 원자의 전자가 3번째 에너지 준위에서 1번째 에너지 준위로 이동할 때 발생하는 것이다.
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10. 다음은 기체 A와 관련된 실험이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, 기체 A가 압축되면 온도가 상승하고, 팽창되면 온도가 하강하기 때문이다. 이는 기체의 상태방정식인 PV=nRT에서 유도할 수 있는 가장 기본적인 성질이다. 따라서, 압축 시 온도가 상승하고, 팽창 시 온도가 하강하는 것은 기체 A에 대한 일반적인 성질이다.
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11. 표는 원자 A ~ C의 바닥상태 전자 배치에서 전자가 들어 있는 오비탈 수와 홀전자 수를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <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 "ㄷ"가 정답인 이유는, 원자 A, B, C의 전자 구성을 보면, A는 2개의 오비탈에 2개의 전자가 들어있어서 전자쌍을 이루고 있고, B는 3개의 오비탈에 5개의 전자가 들어있어서 1개의 홀전자를 가지고 있으며, C는 4개의 오비탈에 7개의 전자가 들어있어서 3개의 홀전자를 가지고 있다. 따라서 A는 전자쌍을 가지고 있어서 안정하고, B와 C는 홀전자를 가지고 있어서 비교적 불안정하다. 이에 따라, "ㄷ"가 정답이 된다.
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12. 그림은 A와 C로 이루어진 화합물 (가), B와 C로 이루어진 화합물 (나)의 화학 결합을 모형으로 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 옳은 이유는 A와 B가 서로 결합하지 않고, 각각 C와 결합하기 때문이다. 이에 따라 A와 B는 각각 독립된 화합물로 존재하며, 이들이 결합한 화합물은 존재하지 않는다.
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13. 표는 2, 3주기 원소 A ~ D의 원자가 전자 수와 제1 이온화 에너지를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"이 정답인 이유는, 제1 이온화 에너지가 가장 작은 원소가 A이고, 이는 전자 구성이 완전한 외껍전자껍질을 가지고 있기 때문이다. 반면, D는 전자 구성이 불완전한 내껍전자껍질을 가지고 있기 때문에 제1 이온화 에너지가 가장 크다. 따라서, 전자 수가 증가할수록 제1 이온화 에너지는 증가하는 경향을 보이므로, "ㄴ"이 정답이 된다.
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14. 다음은 몇 가지 산 염기 반응의 화학 반응식이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 산 염기 반응은 산과 염기가 중화되는 화학 반응이다.
    - 산은 수소 이온(H+)을 기부하고, 염기는 수소 이온을 받아들인다.
    - 화학 반응식에서 H+와 OH-가 결합하여 H2O로 중화되는 것을 볼 수 있다.
    - 따라서, 이 반응식은 산과 염기가 중화되는 화학 반응을 나타내고 있으며, 보기에서는 "ㄱ, ㄷ"가 옳은 설명이다.
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15. 그림은 탄화수소 (가)~(다)의 분자 당 탄소 수와, 완전 연소 시켰을 때 생성되는 이산화 탄소(CO2)와 물(H2O)의 몰수비를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가)는 탄소 1개, (나)는 탄소 2개, (다)는 탄소 3개로 이루어진 탄화수소이다.
    - 완전 연소 시 CO2와 H2O의 몰수비는 1:1:3으로 일정하다.
    - (가)의 경우 탄소 1개와 수소 4개로 이루어져 있으므로, 완전 연소 시 CO2 1몰과 H2O 2몰이 생성된다. 따라서 몰수비는 1:2로 (ㄷ)가 옳다.
    - (나)의 경우 탄소 2개와 수소 6개로 이루어져 있으므로, 완전 연소 시 CO2 2몰과 H2O 3몰이 생성된다. 따라서 몰수비는 2:3으로 (ㄴ)이 옳다.
    - (다)의 경우 탄소 3개와 수소 8개로 이루어져 있으므로, 완전 연소 시 CO2 3몰과 H2O 6몰이 생성된다. 따라서 몰수비는 1:2로 (ㄷ)가 옳다.
    - 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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16. 그림은 DNA 구조의 일부를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <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 DNA 구조에서 염기서열이 서로 상보적인 관계를 가지기 때문에 A와 T, C와 G가 항상 짝을 이루어 결합한다는 것을 나타내고, "ㄴ"은 DNA 구조에서 염기서열이 5' → 3' 방향으로 쓰여진다는 것을 나타낸다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 설명이다.
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17. 다음은 기체 A와 B로부터 기체 C와 D가 생성되는 반응의 화학 반응식이다.

그림은 일정한 질량의 A가 들어 있는 용기에 B를 조금씩 넣어 주면서 반응시켰을 때, 넣어 준 B의 질량에 따른 생성물 C와 D의 질량을 나타낸 것이다. (가), (나)는 각각 B를 16 g, 32 g 넣었을 때이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ: B의 질량이 증가할수록 생성물 C의 질량이 증가하고, 생성물 D의 질량이 감소한다. 이는 B가 C와 D의 생성에 모두 관여하기 때문이다.
    - ㄴ: 생성물 C와 D의 질량 비율은 항상 일정하다. 이는 화학 반응식에서 계수가 모두 1로 같기 때문이다.
    - ㄷ: 생성물 C와 D의 총 질량은 반응물 A의 질량과 항상 일정하다. 이는 질량 보존 법칙에 따른 결과이다.
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18. 그림은 HCl(aq) 10 mL에 NaOH(aq) V1mL, V2mL를 각각 넣은 혼합 용액 (가), (나)에 존재하는 이온 수를 나타낸 것이다. A ~ D는 각각 H+, Na+, Cl-, OH-중 하나이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 (가)와 (나)의 이온 수를 비교해보면, (나)의 경우 NaOH가 추가되어 Na+와 OH-이 존재하고, (가)의 경우 HCl만 존재하므로 H+와 Cl-만 존재한다. 따라서, (가)의 경우 A는 H+, B는 Na+, C는 Cl-, D는 OH-이다. (나)의 경우 A는 Na+, B는 Na+, C는 Cl-, D는 OH-이다. 이에 따라, 보기에서 (가)와 (나)에 대한 이온 수를 나타낸 그림은 각각 ㄱ과 ㄷ이다. 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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19. 그림은 2, 3주기 원소 A ~ D의 전기 음성도와 을 나타낸 것이다. A ~ D 이온의 전자 배치는 Ne과 같다.

이에 대한 옳은 설명만을 <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 그림에서 전기 음성도가 가장 큰 원소가 D이기 때문이다. 전기 음성도가 큰 원소일수록 다른 원소로부터 전자를 더 강하게 끌어당기는 성질을 가지기 때문에, D 이온은 다른 이온보다 전자를 더 강하게 끌어당긴다. 따라서 D 이온의 이온화 에너지는 가장 크고, 이온 반지름은 가장 작다.
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20. 표는 금속 양이온 A3+과 B+이 들어 있는 수용액에 금속 C를 넣었을 때, 반응이 진행됨에 따라 생성되는 C2+의 몰수와 용액 속에 존재하는 양이온 수의 비율을 이온의 종류에 관계없이 나타낸 것이다. 용액 (가)~(다)에는 각각 2가지 양이온만 존재한다.

이에 대한 옳은 설명만을 <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"은 C가 A와 B와 모두 반응하여 생성되는 경우이고, "ㄷ"는 C가 A와 B 중 한쪽과만 반응하여 생성되는 경우이다. "ㄴ"은 C가 A와 B 모두와는 반응하지 않고, A와 B 중 한쪽과만 반응하여 생성되는 경우이다. 따라서, 이 문제에서는 C가 A와 B와 모두 반응하여 생성되는 경우와 A와 B 중 한쪽과만 반응하여 생성되는 경우가 모두 가능하므로 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이 옳은 답이다.
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