수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2014-11-13)

수능(화학I)
(2014-11-13 기출문제)

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1. 다음은 물질 X에 대한 설명이다.

X의 구조로 가장 적절한 것은?

(정답률: 알수없음)
  • X는 2개의 카본과 5개의 수소 원자로 이루어진 분자이다. 이 분자는 포화 탄화수소로, 모든 결합이 단일 결합인 에테인(ethene)이다. 따라서 정답은 ""이다.
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2. 다음은 4 가지 질소 화합물이다.

이 화합물에 있는 질소(N)의 산화수 중 가장 큰 값은?

  1. 1
  2. 3
  3. 4
  4. 5
  5. 7
(정답률: 알수없음)
  • 가장 큰 산화수를 가진 질소는 NO3- 이다. 이 이온에서 질소의 산화수는 5이다. NO2-에서는 3, NH3에서는 -3, N2O에서는 +1이다. 따라서 정답은 "5"이다.
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3. 다음은 현대 원자 모형에서 바닥 상태 전자 배치에 이용되는 원리 및 규칙이다.

이에 따른 8O+의 바닥 상태 전자 배치로 옳은 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 8O+의 바닥 상태 전자 배치는 1s2 2s2 2p4 이다. 이는 현대 원자 모형에서의 원리 및 규칙에 따라서 결정된다.

    먼저, 전자는 가장 낮은 에너지 상태인 기본 상태에서 시작한다. 따라서 1s 궤도에 2개의 전자가 채워진다. 그 다음으로는 2s 궤도에 2개의 전자가 채워진다. 이후에는 2p 궤도에 6개의 전자가 채워지는데, 이때 2p 궤도는 3개의 서로 다른 궤도 (2px, 2py, 2pz)로 나뉘어진다. 이 궤도들은 모두 같은 에너지를 가지므로, 전자는 가능한 모든 궤도에 고르게 분포하게 된다. 따라서 2p 궤도에는 2px, 2py 궤도에 각각 1개의 전자가 채워지고, 2pz 궤도에는 2개의 전자가 채워지게 된다. 이렇게 채워진 전자 수를 모두 더하면 8개가 되므로, 8O+의 바닥 상태 전자 배치는 1s2 2s2 2p4 이다.

    따라서 정답은 "" 이다.
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4. 다음은 포도당 연소 반응의 화학 반응식과 이 반응의 물질을 화합물과 분자로 분류하는 벤 다이어그램이다.

이 반응의 물질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. ㉠은 CO2 이다.
  2. C6H12O6을 구성하는 원소는 3 가지이다.
  3. Ⅰ영역에 속하는 것은 1 가지이다.
  4. H2O은 Ⅱ영역에 속한다.
  5. O2 는 Ⅲ영역에 속한다.
(정답률: 알수없음)
  • 설명이 옳지 않은 것은 "Ⅰ영역에 속하는 것은 1 가지이다." 이다. Ⅰ영역에는 C6H12O6, CO2, H2O가 모두 포함되어 있으므로 Ⅰ영역에 속하는 것은 3 가지이다.
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5. 다음은 산 염기 반응의 화학 반응식이다.

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)
  • - 산 염기 반응은 산과 염기가 중화되는 화학 반응이다.
    - 이 반응에서 산은 수소 이온(H+)을 기부하고, 염기는 수산화 이온(OH-)을 기부한다.
    - 이 문제에서는 황산(H2SO4)이 염기인 수산화 나트륨(NaOH)와 반응하고 있다.
    - 황산은 수소 이온(H+)을 기부하고, 수산화 나트륨은 수산화 이온(OH-)을 기부한다.
    - 따라서, 이 반응에서는 황산의 수소 이온과 수산화 나트륨의 수산화 이온이 결합하여 물(H2O)과 나트륨 수소 황산(NaHSO4)이 생성된다.
    - 이에 따라 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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6. 다음은 2 가지 탄화수소의 화학식이다.

이 탄화수소의 공통점으로 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 정답이 "ㄱ"인 이유는 두 탄화수소 모두 탄소 원자가 4개, 수소 원자가 10개로 이루어져 있기 때문이다. 즉, 분자식이 같은 구조를 가지고 있으며, 이를 메테인 구조라고 한다.
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7. 그림은 빅뱅 이후 우주에서 양성자()와 중성자()로부터 헬륨 원자핵이 생성되는 과정을 나타낸 것이다.

이 과정의 입자에 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)
  • - 양성자와 중성자가 충돌하여 헬륨 원자핵이 생성되는 과정을 나타내고 있다.
    - 양성자와 중성자는 핵심 입자로서 원자핵을 구성하는 입자이다.
    - 따라서 "ㄱ. 양성자와 중성자"는 옳은 설명이다.
    - "ㄷ. 전자"는 그림에서 나타나지 않으므로 옳지 않은 설명이다.
    - 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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8. 표는 4 가지 분자 HCN, CO2, OF2, CH4 을 3 가지 기준에 따라 각각 분류한 결과를 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 정답이 "ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    ㄴ. 분자의 극성에 따른 분류
    - HCN과 CO2는 극성 분자이며, OF2와 CH4는 비극성 분자이다.
    - 극성 분자는 분자 내부의 전하의 불균형으로 인해 분자간의 인력이 강하게 작용하므로 높은 녹는점과 높은 끓는점을 가진다.
    - 비극성 분자는 분자 내부의 전하의 균형으로 인해 분자간의 인력이 약하게 작용하므로 낮은 녹는점과 낮은 끓는점을 가진다.

    ㄷ. 분자의 원자 수에 따른 분류
    - HCN과 CO2는 3개의 원자로 이루어진 분자이며, OF2와 CH4는 4개의 원자로 이루어진 분자이다.
    - 원자 수가 적은 분자는 분자간의 인력이 약하므로 낮은 녹는점과 낮은 끓는점을 가진다.
    - 원자 수가 많은 분자는 분자간의 인력이 강하므로 높은 녹는점과 높은 끓는점을 가진다.
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9. 다음은 과망가니즈산 칼륨(KMnO4)과 진한 염산(HCl(aq))이 반응하는 산화 환원 반응의 화학 반응식이다.

이 반응에 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 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.

    - "ㄱ" : KMnO4은 산화제이며, HCl은 환원제이다. 따라서 이 반응은 산화환원 반응이다.
    - "ㄴ" : KMnO4은 보통 염기성 용액에서 산화제로 작용하며, 이 반응에서도 염기성 용액에서 반응이 일어난다. 따라서 올바르다.
    - "ㄷ" : 이 반응에서는 MnO2가 생성되며, 이는 갈색 고체이다. 따라서 올바르다.
    - "ㄱ, ㄷ" : 이 반응에서 생성되는 MnO2는 갈색 고체이며, 이는 반응 용액의 색을 검붉은색에서 갈색으로 변화시킨다. 따라서 올바르다.
    - "ㄴ, ㄷ" : 이미 위에서 설명한 대로, KMnO4은 염기성 용액에서 산화제로 작용하며, 이 반응에서는 MnO2가 생성되어 갈색 고체가 된다. 따라서 올바르다.
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10. 그림은 각각 구아닌과 사이토신을 갖는 뉴클레오타이드의 결합 과정을 모식적으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ"은 구아닌과 사이토신이 서로 염기성 짝을 이루어 결합하는 것을 나타내고 있으며, 이는 DNA 염기서열에서 일어나는 결합과정과 유사하다. 따라서 "ㄱ"이 옳은 설명이다.
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11. 다음은 원소 X, Y로 이루어진 순물질 (가)~(다)에 대한 자료이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 (ㄴ)은 X와 Y의 비율이 1:2로 고정되어 있으며, (ㄷ)은 X와 Y의 비율이 변화하지 않는 것을 나타낸다. 이는 순물질의 화학식이 X2Y인 경우에 해당하며, 이 경우 X와 Y의 비율이 항상 일정하게 유지되기 때문에 (ㄴ)이 옳다. 반면에, 순물질의 화학식이 XY2인 경우에는 X와 Y의 비율이 변할 수 있기 때문에 (ㄷ)도 옳다. 따라서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.
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12. 다음은 알루미늄(Al)과 염산(HCl(aq))이 반응할 때의 화학 반응식이다.

학생 A는 부피가 1.0 cm3 인 Al(s)이 충분한 양의 HCl(aq)과 반응할 때 생성되는 H2(g)의 질량을 <보기>에 있는 자료를 이용하여 이론적으로 구하려고 한다. 학생 A가 반드시 이용해야 할 자료만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도와 압력은 25℃, 1 기압이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 학생 A가 반드시 이용해야 할 자료는 "ㄴ, ㄷ"이다.

    - "ㄱ"은 알루미늄과 염산의 몰 질량을 구하는데 필요한 원소 주기율표와 원소의 원자량을 나타낸 표이므로 이론적인 질량 계산에는 필요하지만, H2의 질량을 구하는데는 필요하지 않다.
    - "ㄴ"은 H2의 몰 질량과 알루미늄과 염산의 몰비를 구하는데 필요한 화학 반응식이므로 이론적인 질량 계산에 필수적이다.
    - "ㄷ"는 이론적인 질량 계산에 필요한 기체 상태 방정식이다. 온도와 압력이 주어졌으므로 이를 이용하여 H2의 질량을 구할 수 있다.
    따라서, "ㄴ, ㄷ"만 선택해야 한다.
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13. 그림은 주기율표의 일부를, 표는 안정한 화합물 (가)~(라)의 화학식을 나타낸 것이다.

(가)~(라)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~E는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 가) A와 B는 주기율표에서 같은 주기에 위치하고 있으며, 전자 구성이 비슷하다.
    나) C는 주기율표에서 2주기에 위치하며, 2개의 전자를 받아들일 수 있다.
    다) D는 주기율표에서 3주기에 위치하며, 3개의 전자를 받아들일 수 있다.
    라) E는 주기율표에서 4주기에 위치하며, 4개의 전자를 받아들일 수 있다.

    보기에서 "ㄱ"은 A와 B가 같은 주기에 위치하고 전자 구성이 비슷하다는 것이다. 이는 주기율표에서 수직으로 같은 줄에 위치한 원소들은 전자 껍질의 수가 같아서 전자 구성이 비슷하다는 것을 의미한다. 따라서 A와 B는 전자 구성이 비슷하고 같은 주기에 위치하므로 "ㄱ"이 정답이다.
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14. 표는 바닥 상태인 원자 A~D의 원자가 전자 수(a)와 홀전자 수(b)의 차(a-b)를 나타낸 것이다. A~D는 각각 N, F, Na, S 중 하나이다.

A~D에 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 "ㄱ"은 A가 N 원자이고, "ㄷ"는 D가 S 원자이기 때문이다. N 원자는 전자껍질에 5개의 전자를 가지고 있고, S 원자는 전자껍질에 6개의 전자를 가지고 있기 때문에 이 두 원자는 홀전자 수가 많아(a-b 값이 큼) "ㄱ, ㄷ"가 옳은 선택이 된다.
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15. 그림은 원자 번호가 연속인 2, 3 주기 원자의 제 1~ 제 3 이온화 에너지를 나타낸 것이다. A~D는 임의의 원소 기호이며, 원자 번호 순서가 아니다.

A~D에 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 A~D의 원자 번호 순서는 주어지지 않았으므로, 어떤 원소인지는 알 수 없다. 그러나 제 1~ 제 3 이온화 에너지는 원소의 전자 구성과 관련이 있으므로, 이를 통해 A~D의 전자 구성을 유추할 수 있다.

    ㄴ. A의 전자 구성은 B보다 더 많은 전자를 가지고 있으므로, 이온화 에너지가 더 높다. C와 D는 A보다 전자 구성이 적으므로, 이온화 에너지가 더 낮다.

    ㄷ. 제 1 이온화 에너지는 원자의 가장 외곽 전자를 제거하는 과정이므로, 전자 수가 적을수록 이온화 에너지가 낮아진다. 따라서 C의 제 1 이온화 에너지가 D보다 낮은 것은 C가 D보다 전자 수가 적기 때문이다. 그러나 제 2 이온화 에너지는 이미 하나의 전자를 제거한 상태에서 또 다른 전자를 제거하는 과정이므로, 이전 이온화 에너지보다 높아진다. 따라서 C의 제 2 이온화 에너지가 D보다 높은 것은, 이미 하나의 전자를 제거한 상태에서 또 다른 전자를 제거하는 것이 더 어렵기 때문이다.
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16. 다음은 탄화수소의 실험식을 구하는 실험이다.

Y의 실험식은? (단, H, C, O의 원자량은 각각 1, 12, 16 이다.) [3점]

  1. CH
  2. CH2
  3. CH3
  4. C2H3
  5. C3H4
(정답률: 알수없음)
  • 실험 결과로 탄소 원자의 수는 1개이고 수소 원자의 수는 2개이다. 따라서 탄화수소의 분자식은 CH2이다. CH는 탄소 원자 1개와 수소 원자 1개로 이루어진 메틸 라디칼이고, CH3은 메틸 그룹에 수소 원자 1개가 더 결합한 것이다. C2H3은 탄소 원자 2개와 수소 원자 3개로 이루어진 비닐 라디칼이고, C3H4는 탄소 원자 3개와 수소 원자 4개로 이루어진 프로필 라디칼이다. 따라서 CH2가 정답이다.
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17. 그림은 수소 원자의 선 스펙트럼에서 가시광선 영역을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 수소 원자의 에너지 준위 이고, n은 주양자수, k 는 상수이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 ㄴ은 수소 원자의 가시광선 스펙트럼에서 관찰되는 선들의 파장이 주어진 식으로 계산될 수 있음을 나타낸다. 이는 수소 원자의 에너지 준위가 정해져 있기 때문에, 주어진 식에서 n값을 바꾸어 계산하면 해당 파장을 예측할 수 있다는 것을 의미한다. 보기 ㄷ는 수소 원자의 가시광선 스펙트럼에서 관찰되는 선들이 모두 수소 원자의 에너지 준위 변화로 인해 발생하는 것임을 나타낸다. 이는 수소 원자의 에너지 준위가 변화하면서 발생하는 에너지 방출로 인해 스펙트럼에서 여러 선들이 관찰되는 것을 의미한다. 따라서 보기 ㄴ과 ㄷ 모두 수소 원자의 선 스펙트럼에 대한 설명으로 옳다. 따라서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.
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18. 다음은 기체 A와 B의 반응에 대한 자료와 실험이다.

반응 계수(b)와 (가)의 w를 곱한 값(b×w)은?

  1. 11.2
  2. 12.0
  3. 22.4
  4. 33.6
  5. 36.0
(정답률: 알수없음)
  • 먼저 반응식을 균형있게 쓰면 다음과 같다.

    A + 2B → 2C + D

    이때, 실험에서 A와 B의 몰 비율은 1:2로 주어졌으므로, A와 B의 몰 수는 각각 1x와 2x이다. 따라서 C와 D의 몰 수는 각각 2x와 x이다.

    반응 계수(b)와 (가)의 w를 곱한 값(b×w)은 C의 몰 수 변화량을 의미한다. 이 변화량은 C의 몰 수 변화량 = 2x - 0 = 2x 이므로, b×w = 2x 이다.

    따라서, x를 구하기 위해 B의 몰 수 변화량을 구해보면,

    B의 몰 수 변화량 = 2x - 2x/3 = 4x/3

    B의 몰 수 변화량은 B의 몰 수가 2x에서 2x/3으로 줄어들었으므로, 2x/3 만큼 감소한 것이다.

    이때, A와 B의 몰 비율은 1:2 이므로, A의 몰 수 변화량은 B의 몰 수 변화량의 절반인 2x/3/2 = x/3 이다.

    따라서, w를 구하기 위해 C의 몰 수 변화량과 A의 몰 수 변화량을 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    C의 몰 수 변화량 = 2x
    A의 몰 수 변화량 = x/3

    w = C의 몰 수 변화량 / A의 몰 수 변화량 = (2x) / (x/3) = 6

    따라서, b×w = 2x × 6 = 12x 이다.

    하지만, x는 실험 결과에 따라 다르게 나올 수 있다. 따라서, x를 구한 후에 b×w를 계산하여 정답을 구해야 한다.

    실험 결과, 초기 몰 수가 1x와 2x이므로, 전체 몰 수는 1x + 2x = 3x 이다. 또한, C의 몰 수는 2x이므로, C의 몰 분율은 (2x / 3x) × 100% = 66.7% 이다.

    따라서, C의 몰 분율이 66.7%가 되도록 반응 계수를 조정하면, 반응식은 다음과 같다.

    A + 2B → 2C + D

    1x + 2x → 2(2x) + D

    D의 몰 수는 초기에 0이므로, D의 몰 분율은 0%이다. 따라서, C의 몰 분율이 66.7%가 되도록 반응 계수를 조정한 경우, 전체 몰 수 중 C의 몰 수는 2x / 3x = 0.667 이다.

    이때, b×w = 12x 이므로, b×w = 12 × (2x / 3x) = 8 이다.

    따라서, 정답은 8이다.
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19. 다음은 2 주기 원소 X~Z 에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X~Z는 임의의 원소 기호이고, 모든 원자는 바닥 상태이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄷ"는 X와 Y의 전자 구성이 같다는 것을 의미한다. 즉, X와 Y는 같은 주기에 있으며, 전자 궤도에 있는 전자의 수가 같다는 것을 의미한다. 이는 주기율표에서 같은 가로줄에 위치한 원소들은 전자 궤도에 있는 전자의 수가 같다는 것을 나타내므로 옳은 설명이다.
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20. 표는 염산(HCl(aq))과 수산화 나트륨 수용액(NaOH(aq))을 혼합한 용액 (가)와 (나)에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 혼합 용액의 부피는 혼합 전 각 용액의 부피의 합과 같다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.

    - (ㄱ) 염산과 수산화 나트륨의 몰 비는 1:1이다. → 표에서는 이에 대한 정보가 없으므로 옳고 그름을 판단할 수 없다.
    - (ㄴ) 혼합 용액의 pH는 7보다 작다. → 표에서 가와 나 모두 pH가 7보다 작으므로 옳다.
    - (ㄷ) 혼합 용액의 전기 전도도는 0.2 S/m 이다. → 표에서 가와 나 모두 전기 전도도가 0.2 S/m이므로 옳다.
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