수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2015-06-04)

수능(화학I)
(2015-06-04 기출문제)

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1. 다음은 어떤 탄소 동소체에 대한 설명이다.

이 탄소 동소체의 구조로 가장 적절한 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 ""이다. 이유는 이 구조가 탄소의 4개의 전자가 모두 다른 원자와 결합하고 있기 때문이다. 이를 통해 이 구조는 다른 구조보다 더 안정적이며, 이러한 안정성은 유기 화합물의 구조와 반응성에 영향을 미친다.
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2. 다음은 인터넷에 올라온 학생의 질문과 선생님의 답변이다.

㉠+㉡ 은?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
(정답률: 알수없음)
  • 선생님: ㉠와 ㉡은 각각 1과 3을 나타내는 것입니다. 따라서 ㉠+㉡은 1+3=4가 됩니다. 그래서 정답은 "4"입니다.
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3. 다음은 석탄의 주성분인 탄소와 관련된 반응이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <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 "ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    - 탄소(C)와 산소(O₂)가 반응하여 이산화탄소(CO₂)가 생성된다. 이산화탄소는 대기 중에서 온실가스의 하나로 작용한다.
    - 탄소(C)와 수소(H₂)가 반응하여 메탄(CH₄)가 생성된다. 메탄은 천연가스의 주성분이며, 화석연료로 사용된다.
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4. 그림은 3 가지 원자 모형 A~C를 주어진 기준에 따라 분류한 것이다. A~C는 각각 톰슨, 보어, 현대적 원자 모형 중 하나이다.

(가)~(다)에 해당하는 원자 모형으로 옳은 것은? (순서대로 가, 나, 다)

  1. A, B, C
  2. A, C, B
  3. B, A, C
  4. B, C, A
  5. C, A, B
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "A, C, B"이다.

    가) A 모형은 톰슨의 원자 모형으로, 전자가 양성자 안에 둥글게 분포되어 있다. 이 모형은 전자의 움직임을 설명하지 못하므로 틀린 모형이다.

    나) C 모형은 현대적 원자 모형으로, 전자가 에너지 준위에 따라 움직인다는 것을 설명한다. 이 모형은 현대적인 원자 이론의 기초가 되는 모형으로 옳은 모형이다.

    다) B 모형은 보어의 원자 모형으로, 전자가 고정된 궤도를 따라 움직인다는 것을 설명한다. 하지만 이 모형은 전자의 움직임을 완전히 설명하지 못하므로 틀린 모형이다.

    따라서 정답은 "A, C, B"이다.
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5. 다음은 철수가 원자 반지름의 주기적 변화를 학습한 후, 이를 토대로 가설을 세우고 자료 분석을 수행한 결과이다.

철수가 자료 분석을 통해 검증하고자 했던 가설로 가장 적절한 것은? [3점]

  1. 중성자가 많을수록 원자 반지름은 커진다.
  2. 분자량이 클수록 원자 반지름은 작아진다.
  3. 전자들 사이의 반발력이 클수록 원자 반지름은 커진다.
  4. p오비탈의 수가 클수록 전자 수가 같은 이온의 반지름은 작아진다.
  5. 원자핵의 전하량이 클수록 전자 수가 같은 이온의 반지름은 작아진다.
(정답률: 알수없음)
  • 가장 적절한 가설은 "원자핵의 전하량이 클수록 전자 수가 같은 이온의 반지름은 작아진다."이다. 이유는 전하량이 클수록 전자들을 끌어당기는 힘이 강해지기 때문에 전자 궤도가 더 가까워지고, 이에 따라 반지름이 작아지기 때문이다.

    다른 보기들은 원자 반지름과 관련이 없거나, 반지름과는 반대의 관계를 가지기 때문에 적절하지 않다.
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6. 표는 C, N, O의 동위 원소에 대한 자료이다.

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)
  • 보기에서 "ㄴ"은 N-15의 자료만을 나타내고 있기 때문에 옳은 설명이다. 다른 보기들은 C-14, O-16, O-17, O-18 등 다른 동위 원소의 자료도 포함하고 있기 때문에 부적절한 설명이다.
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7. 그림 (가)는 DNA를 구성하는 염기 중 하나를, (나)는 아미노산 중 하나를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 DNA 염기 중 하나를, "ㄷ"는 아미노산 중 하나를 나타내는 것이다. 따라서 그림 (가)에서 나타난 염기와 그림 (나)에서 나타난 아미노산이 일치하는 것은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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8. 다음은 은(Ag) 반지가 바닷물 속에서 변화되는 과정과 은 반지를 복원시키는 과정에 대한 설명이다.

과정 I~Ⅳ 중 산화 환원 반응만을 있는 대로 고른 것은?

  1. Ⅰ, Ⅲ
  2. Ⅰ, Ⅳ
  3. Ⅱ, Ⅳ
  4. Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ
  5. Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "Ⅰ, Ⅳ"이다.

    과정 I에서는 은 반지가 바닷물과 반응하여 AgCl(s)가 생성된다. 이는 산화 반응이다.

    Ag(s) + Cl-(aq) → AgCl(s)

    과정 II에서는 AgCl(s)가 물과 반응하여 Ag+(aq)와 Cl-(aq)가 생성된다. 이는 이온화 반응이다.

    AgCl(s) + H2O(l) → Ag+(aq) + Cl-(aq) + H+(aq)

    과정 III에서는 Ag+(aq)가 전자를 받아 Ag(s)로 환원된다. 이는 환원 반응이다.

    Ag+(aq) + e- → Ag(s)

    과정 IV에서는 Ag(s)가 HNO3와 반응하여 AgNO3(aq)와 NO(g)가 생성된다. 이는 산화 반응이다.

    3Ag(s) + 4HNO3(aq) → 3AgNO3(aq) + NO(g) + 2H2O(l)

    따라서, 산화 환원 반응만을 고른다면 "Ⅰ, Ⅳ"가 정답이다.
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9. 다음은 25 ℃, 1 기압에서 액체인 물질 X, Y에 대한 자료와 X, Y에 아이오딘(I2)을 첨가하는 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~D는 1~3 주기 임의의 원소 기호이며, 분자의 중심 원자는 옥텟 규칙을 만족한다.) [3점]

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

    - X는 아이오딘을 첨가하면 분자 내부에 결합이 생기면서 옥텟 규칙을 만족하게 된다. 따라서 X는 더 이상 반응하지 않는다.
    - Y는 아이오딘을 첨가하면 분자 내부에 결합이 생기더라도 옥텟 규칙을 만족하지 못하므로 반응이 계속된다. 이는 Y가 옥소류 원소인 것으로 추정할 수 있다.
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10. 다음은 물(H2O)의 합성과 분해 실험이다.

이에 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 물 분해 실험에서 양극에 전기를 가하여 수소와 산소가 생성되는 것을 관찰할 수 있기 때문에 옳은 설명이다. "ㄷ"는 물 합성 실험에서 수소와 산소가 반응하여 물이 생성되는 것을 관찰할 수 있기 때문에 옳은 설명이다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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11. 그림은 화합물 W~Z의 구성 원소의 질량 비율을 나타낸 것이다. W와 X는 각각 AC와 AC2 중 하나이고, Y와 Z는 각각 BC와 BC2중 하나이다. 원자량은 A~C 중 C가 가장 크다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다. 이는 그림에서 W와 X의 질량 비율이 1:2이고, Y와 Z의 질량 비율이 1:2이기 때문이다. 이는 각각 AC와 AC2, BC와 BC2의 질량 비율과 일치하므로, W와 X는 각각 AC와 AC2 중 하나이고, Y와 Z는 각각 BC와 BC2중 하나이다.
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12. 그림은 화합물 ABC의 화학 결합 모형을, 표는 화합물 X, Y의 화학식의 구성 원자 수를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 화합물 ABC의 결합 모형과 화합물 X의 화학식이 일치하기 때문에 옳은 설명이다. "ㄷ"는 화합물 Y의 화학식에서 X와 Y의 차이는 수소 원자의 수이므로, Y가 X보다 2개의 수소 원자를 더 포함하고 있음을 알 수 있다. 따라서, "ㄷ"도 옳은 설명이다.
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13. 다음은 산성비가 만들어지는 과정의 일부이다.

이 과정에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 황산의 화학식은 H2SO4이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기에서 "ㄱ"은 이산화질소와 대기 중의 산소가 반응하여 질소산화물을 생성하는 과정을 나타낸다. 이 과정에서 생성된 질소산화물은 대기 중의 수증기와 반응하여 질산과 황산을 생성한다. 이러한 화학 반응이 산성비의 원인 중 하나이다.
    - 보기에서 "ㄴ"은 황산과 대기 중의 수증기가 반응하여 황산수증기를 생성하는 과정을 나타낸다. 이러한 화학 반응도 산성비의 원인 중 하나이다.
    - 따라서, "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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14. 다음은 용광로에서 산화철을 철(Fe)로 제련할 때 일어나는 화학 반응이다.

탄소(C) 72 g 으로 만든 일산화 탄소(CO)를 모두 사용하여 산화철을 Fe로 제련하려고 한다. 산화철로 Fe2O3 을 사용할 때와 Fe3O4을 사용할 때, 생성되는 Fe의 질량(g) 차는? (단, C, Fe 의 원자량은 각각 12, 56 이다. 모든 C는 CO가 된다고 가정하며, 산화철의 양은 충분하다.) [3점]

  1. 28
  2. 56
  3. 72
  4. 84
  5. 112
(정답률: 알수없음)
  • 산화철로 Fe2O3을 사용할 때, 화학 반응식은 다음과 같다.

    2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2

    여기서 C의 몰은 72/12 = 6 mol 이므로, CO의 몰도 6 mol 이다. 따라서 CO2의 몰도 3 mol 이 되어, 생성되는 Fe의 몰도는 4 mol 이다. Fe의 몰량은 4 × 56 = 224 g 이므로, 생성되는 Fe의 질량은 224 g 이다.

    산화철로 Fe3O4을 사용할 때, 화학 반응식은 다음과 같다.

    Fe3O4 + 4C → 3Fe + 4CO

    여기서 C의 몰은 72/12 = 6 mol 이므로, CO의 몰도 6 mol 이다. 따라서 생성되는 Fe의 몰도는 3 mol 이다. Fe의 몰량은 3 × 56 = 168 g 이므로, 생성되는 Fe의 질량은 168 g 이다.

    따라서, 생성되는 Fe의 질량 차이는 224 g - 168 g = 56 g 이다. 따라서 정답은 "56" 이다.
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15. 표는 탄화수소 (가)~(다) 각각 1 몰을 완전 연소시켜 얻은 생성물 X와 Y에 대한 자료이다. mX는 전체 X에 포함된 산소의 질량이고, mY는 전체 Y에 포함된 산소의 질량이다.

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 "ㄱ"은 탄화수소가 더 많은 산소를 소비하여 생성물 X에 더 많은 CO2가 생성되었기 때문에 옳다. "ㄷ"는 탄화수소가 더 적은 산소를 소비하여 생성물 Y에 더 많은 CO가 생성되었기 때문에 옳다. "ㄴ"은 두 가지 생성물 모두에 산소가 포함되어 있기 때문에 옳다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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16. 다음은 2~3 주기 바닥 상태 원자 A~D 의 전자 배치에 대한 자료이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 옳은 것은 "ㄱ, A는 2주기 2족 원소, B는 2주기 3족 원소, C는 3주기 1족 원소, D는 3주기 2족 원소" 이다. 이유는 전자 구성을 보면 A는 2주기 2족 원소인 베릴륨(Beryllium)이 2s2로 전자가 채워져 있고, B는 2주기 3족 원소인 붕소(Boron)가 2s2 2p1로 전자가 채워져 있으며, C는 3주기 1족 원소인 나트륨(Sodium)가 3s1로 전자가 채워져 있고, D는 3주기 2족 원소인 마그네슘(Magnesium)가 3s2로 전자가 채워져 있기 때문이다.
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17. 다음은 원자 번호가 연속인 2 주기 바닥 상태 원자 A~D의 자료이며, 원자 번호는 D > C > B > A 이다.

A~D의 제2 이온화 에너지(E2)를 나타낸 것으로 가장 적절한 것은? (단, A~D는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • A~D의 제2 이온화 에너지는 원자 번호가 증가할수록 증가하는 경향을 보이는데, 이는 전자 수가 감소하면서 전자와 핵의 결합력이 강해지기 때문이다. 따라서 D의 제2 이온화 에너지가 가장 크다. ""는 D의 제2 이온화 에너지를 나타내기 때문에 가장 적절하다.
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18. 표는 탄화수소의 분자 모형을 조립할 수 있는 세트의 구성을, 그림은 이 세트로 조립한 C2H4 분자 모형의 예를 나타낸 것이다.

표의 모형 세트만으로 사슬 모양 탄화수소의 분자 모형을 조립할 때, 조립 가능한 탄화수소만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 모든 탄화수소의 분자 모형은 전자쌍 반발 이론을 따르고, C는 옥텟 규칙을 만족한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 조립 가능한 탄화수소는 "ㄴ"이다. 이는 모형 세트에는 C-C 결합을 형성할 수 있는 부품이 없기 때문이다. 따라서 사슬 모양의 탄화수소 분자를 조립하기 위해서는 다른 부품이 필요하다.
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19. 표는 HCl(aq), NaOH(aq), KOH(aq)의 부피를 달리하여 혼합한 용액 (가)~(라)에 대한 자료이다.

(라)에서 x는? [3점]

  1. 1/3 N
  2. N
  3. 7/6 N
  4. 3/2 N
  5. 5/2 N
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, NaOH와 KOH는 각각 1:1 몰비로 HCl과 중화반응을 일으키므로, 두 용액의 부피를 합한 것이 HCl 용액의 부피와 같아진다. 따라서, (가)와 (나)의 HCl 용액 부피는 같다.

    하지만, (라)에서는 NaOH와 KOH 용액의 부피가 모두 20mL로 같으므로, 두 용액의 몰농도가 같다면 NaOH와 KOH 용액의 몰수는 1:1이 아닐 것이다.

    따라서, (라)에서는 NaOH와 KOH 용액의 몰수가 같지 않으므로, 두 용액의 몰수를 각각 n1, n2라고 하면,

    n1V1 + n2V2 = n1V3 + n2V3

    n1(20) + n2(20) = n1(x) + n2(x)

    40 = (n1 + n2)x

    x = 40 / (n1 + n2)

    따라서, x는 3/2 N이다.

    이유: NaOH와 KOH 용액의 몰수가 같지 않으므로, 두 용액의 몰수를 각각 n1, n2라고 하면, (라)에서는 NaOH와 KOH 용액의 몰수가 같지 않으므로, 두 용액의 몰수를 각각 n1, n2라고 하면, n1V1 + n2V2 = n1V3 + n2V3 이므로, x = 40 / (n1 + n2) 이다. 따라서, x는 3/2 N이다.
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20. 다음은 금속 A~C의 산화 환원 반응 실험이다.

반응 전 A에 대한 B의 몰수 비()는? (단, 음이온은 반응하지 않는다.) [3점]

  1. 1
  2. 1.5
  3. 2
  4. 2.5
  5. 3
(정답률: 알수없음)
  • 산화 상태가 변하는 금속의 몰수 비는 전자의 수 비와 같다. 따라서, A가 2개의 전자를 잃어 산화되면, B가 2개의 전자를 얻어 환원된다. C는 산화되지 않으므로, B와의 몰수 비는 2:2 또는 1:1이다. 따라서, B와 A의 몰수 비는 2:1이므로 = 2/1 = 2이다. 따라서, 정답은 "2"가 아닌 "3"이다.
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