수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2015-09-02)

수능(화학I)
(2015-09-02 기출문제)

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1. 다음은 철의 제련과 암모니아의 합성에 관한 설명이다.

㉠~㉤을 원소와 화합물로 구분할 때 원소의 수는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "2"입니다.

    철의 제련과 암모니아의 합성 반응식을 원소와 화합물로 구분하면 다음과 같습니다.

    철의 제련 반응식: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
    - 원소: Fe, C, O
    - 화합물: Fe₂O₃, CO, CO₂

    암모니아 합성 반응식: N₂ + 3H₂ → 2NH₃
    - 원소: N, H
    - 화합물: N₂, H₂, NH₃

    따라서 원소의 수는 2입니다.
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2. 다음은 톰슨의 원자 모형과 관련된 자료이다.

다음 중 톰슨의 원자 모형으로 가장 적절한 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 ""이다. 이유는 톰슨의 원자 모형에서는 전자가 양성자 안에 둘러싸여 있으며, 전자는 양성자에 의해 붙잡혀 있어서 움직일 수 없다는 것이다. 이 모형은 현재의 원자 모형과는 많이 다르지만, 전자가 양성자에 의해 붙잡혀 있어서 움직일 수 없다는 개념은 현재의 원자 모형에서도 유지되고 있다.
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3. 표는 1H, 12C, 16O 1몰의 질량을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 16O의 질량이 16.00 g/mol이라는 것이다. 이는 다른 원자들과 달리 질량이 정확하게 16 g/mol이기 때문에 옳은 설명이다. "ㄴ"은 12C의 질량이 12.01 g/mol이라는 것이고, "ㄱ, ㄷ"는 1H와 16O의 질량을 모두 정확하게 나타내었지만, 12C의 질량은 약간 다르게 나타내었기 때문에 옳지 않다. "ㄴ, ㄷ"는 1H와 12C의 질량을 모두 정확하게 나타내었지만, 16O의 질량은 약간 다르게 나타내었기 때문에 옳지 않다. 따라서 정답은 "ㄱ"이다.
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4. 다음은 학생 A가 수행한 실험 과정이다.

다음 중 학생 A가 사용한 실험 장치로 가장 적절한 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 학생 A가 사용한 실험 장치는 ""이다. 이유는 실험 과정에서 물을 끓여서 수증기를 만들어내고, 그 수증기를 냉각시켜서 물로 바꾸는 과정을 수행했기 때문이다. 이를 통해 수증기가 물로 바뀌는 과정에서 발생하는 열의 변화를 측정하고자 했기 때문에, 열 전달이 잘 일어나는 ""가 가장 적절한 실험 장치이다.
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5. 그림은 분자 (가)와 (나)를 화학 결합 모형으로 나타낸 것이다.

(가)와 (나)의 공통점으로 옳지 않은 것은? [3점]

  1. 극성 분자이다.
  2. 다중 결합이 있다.
  3. 극성 공유 결합이 있다.
  4. 분자 모양은 직선형이다.
  5. 공유 전자쌍 수는 4 이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: 분자 모양은 직선형이다. (가)는 직선형, (나)는 삼각평면형이기 때문에 분자 모양이 다르다.

    이유: (가)와 (나) 모두 다중 결합이 있고, 극성 공유 결합이 있다. 다중 결합은 공유 결합의 강도가 높아져서 결합 길이가 짧아지고 결합 에너지가 높아지는 것을 의미한다. 극성 공유 결합은 결합을 이루는 원자들의 전자 노출 정도가 다르기 때문에 전자가 더 많은 쪽에서 부분적으로 음전하고, 전자가 적은 쪽에서 부분적으로 양전하게 된다. 이렇게 되면 분자 전체적으로 극성을 띄게 되는데, 이를 극성 분자라고 한다. 공유 전자쌍 수는 4 이다.
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6. 다음은 산성비와 관련된 반응의 화학 반응식이다.

(가)~(다) 중 산화 환원 반응만을 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. (가)
  2. (다)
  3. (가), (나)
  4. (나), (다)
  5. (가), (나), (다)
(정답률: 알수없음)
  • 정답: (가), (나)

    이유:
    - (가)는 MnO4- 이 Mn2+로 환원되는 산화환원 반응이다.
    - (나)는 NO2가 NO3-로 산화되는 산화환원 반응이다.
    - (다)는 H2SO4과 Ca(OH)2가 중화되는 중화반응이므로 산화환원 반응이 아니다.
    따라서, (가)와 (나)만 산화환원 반응이므로 정답은 (가), (나)이다.
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7. 다음은 4 가지 이온의 전자 배치를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이온의 전자 배치를 보면, 1) A 원소는 2개의 전자를 잃어버려 양이온이 되었으며, 2) B 원소는 2개의 전자를 얻어 음이온이 되었으며, 3) C 원소는 1개의 전자를 잃어버려 양이온이 되었으며, 4) D 원소는 1개의 전자를 얻어 음이온이 되었다. 이에 대한 전자 구성을 보면, 1) A 원소는 2개의 전자를 잃어버려 2개의 전자 껍질이 완전히 차 있으며, 2) B 원소는 2개의 전자를 얻어 8개의 전자 껍질이 완전히 차 있으며, 3) C 원소는 1개의 전자를 잃어버려 7개의 전자 껍질이 완전히 차 있지는 않지만, 4) D 원소는 1개의 전자를 얻어 8개의 전자 껍질이 완전히 차 있으므로, D 원소의 전자 배치는 다른 이온들과는 다르다. 따라서, 옳은 설명은 "ㄱ, ㄴ" 이다.
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8. 그림 (가)~(다)는 발린, 디옥시리보스, 아데닌의 구조식을 각각 나타낸 것이다.

(가)~(다)의 공통점으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 발린, 디옥시리보스, 아데닌 모두 탄소와 수소로 이루어진 육원포화족발열화합물인 뉴클레오타이드의 구성요소이다. 따라서 (가)~(다)는 모두 뉴클레오타이드의 구성요소를 나타내고 있으므로, 공통점은 "뉴클레오타이드의 구성요소"이다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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9. 표는 화합물 (가), (나)에 대한 자료이다. X와 Y는 2 주기 원소이며 화합물에서 옥텟 규칙을 만족한다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 ㄱ: X와 Y는 2 주기 원소이므로, X는 6개의 전자를 가지고 있고 Y는 7개의 전자를 가지고 있다. 따라서 X와 Y가 결합하면 X는 2개의 전자를 더 얻어 옥텟을 완성하고, Y는 1개의 전자를 덜 받아 옥텟을 완성한다. 이에 해당하는 화합물은 XCl2이다.

    보기 ㄴ: X와 Y가 결합하면 X는 2개의 전자를 더 얻어 옥텟을 완성하고, Y는 1개의 전자를 덜 받아 옥텟을 완성한다. 이에 해당하는 화합물은 Y2O이다.

    보기 ㄷ: X와 Y가 결합하면 X는 2개의 전자를 더 얻어 옥텟을 완성하고, Y는 1개의 전자를 덜 받아 옥텟을 완성한다. 이에 해당하는 화합물은 X2O이다.
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10. 다음은 아스코브산(바이타민C)의 원소 분석 실험이다.

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

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

    ㄱ. 아스코브산은 C6H8O6의 분자식을 가지고 있으며, 이는 6개의 탄소 원자, 8개의 수소 원자, 6개의 산소 원자로 이루어져 있다.

    ㄷ. 실험 결과, 아스코브산의 분자량은 176.1 g/mol 이다. 이를 이용하여 각 원자의 상대적인 수를 계산하면, C6H8O6 분자 내에 아스코브산 분자가 1개 있음을 알 수 있다. 따라서 아스코브산은 분자량이 176.1 g/mol 인 단일 분자로 구성되어 있다.
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11. 그림은 수소 원자의 선 스펙트럼에서 가시광선 영역을 나타낸 것이다.

수소 원자의 전자가 들뜬 상태(n=2, 3, 4, 5)에서 각각 바닥 상태로 전이할 때의 선 스펙트럼으로 가장 적절한 것은? (단, 수소 원자의 에너지 준위 , n은 주양자수이고, 파장과 에너지는 반비례한다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 전자가 들뜬 상태에서 바닥 상태로 전이할 때, 에너지가 방출되어 파장이 발생한다. 이때, 파장과 에너지는 반비례하므로 파장이 짧을수록 에너지가 높다. 따라서, 가장 짧은 파장을 가지는 보라색() 선이 가장 높은 에너지를 가지는 n=5에서 n=1로 전이할 때 발생한다. 이에 반해, 빨간색() 선은 가장 짧은 파장을 가지지 않으므로 가장 낮은 에너지를 가지는 n=2에서 n=1로 전이할 때 발생한다. 따라서, 정답은 ""이다.
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12. 다음은 3 가지 산 염기 반응의 화학 반응식이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 1번 반응식: 염기와 산이 중화되는 반응이다. 수소 이온(H+)과 수산화 이온(OH-)이 결합하여 물(H2O)이 생성된다. 이 반응은 모든 산-염기 반응에서 일어나는 기본적인 반응이다. 따라서 모든 산-염기 반응에서 1번 반응식이 포함된다. 따라서 ㄱ이 옳다.
    - 2번 반응식: 염기와 염기가 중화되는 반응이다. 이 반응에서는 양쪽 염기의 수소 이온과 수산화 이온이 결합하여 물이 생성된다. 이 반응은 산-염기 반응이 아니므로 1번 반응식은 포함되지 않는다. 따라서 ㄴ이 옳다.
    - 3번 반응식: 산과 산이 중화되는 반응이다. 이 반응에서는 양쪽 산의 수소 이온이 결합하여 수소 분자(H2)가 생성된다. 이 반응은 산-염기 반응이 아니므로 1번 반응식은 포함되지 않는다. 따라서 ㄷ가 옳다.
    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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13. 그림은 원자 번호가 연속인 2 주기 원자 X~Z의 제1, 제2 이온화 에너지를 나타낸 것이다. 원자 번호는 X < Y < Z 이다.

X~Z 로 옳은 것은? (단, X~Z 는 임의의 원소 기호이다.) (순서대로 X, Y, Z)

  1. Li, Be, B
  2. Be, B, C
  3. B, C, N
  4. C, N, O
  5. N, O, F
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 제1 이온화 에너지는 X < Y < Z 순서대로 증가하고, 제2 이온화 에너지는 X < Z < Y 순서대로 증가한다. 이를 바탕으로 X, Y, Z의 전자 구성을 추론해보면, X는 2번째 주기의 첫번째 원소인 리튬(Li)일 가능성이 높다. Y는 X보다 1 큰 번호를 가지므로 2번째 주기의 두번째 원소인 베릴륨(Be)일 가능성이 높다. 마지막으로 Z는 X와 Y보다 1 큰 번호를 가지므로 2번째 주기의 세번째 원소인 붕소(B)일 가능성이 높다. 따라서 X~Z는 "Li, Be, B"일 가능성이 높다.

    하지만 이는 단순 추측일 뿐이며, 정확한 원소 기호는 실험적인 데이터를 바탕으로 결정되므로, 이 문제에서는 그림을 보고 X~Z가 어떤 원소인지 추론하는 것이 중요하다.

    그리고 그림에서 제1 이온화 에너지와 제2 이온화 에너지의 차이가 크다는 것은 해당 원소의 전자 구성이 안정적이라는 것을 나타낸다. 따라서 X~Z는 모두 안정적인 원소일 가능성이 높다.

    이를 바탕으로 보기를 살펴보면, "C, N, O"가 정답인 이유는 X~Z가 모두 2번째 주기 원소이며, 이들의 전자 구성이 안정적이기 때문이다. C는 2번째 주기의 3번째 원소인 탄소(C)일 가능성이 높으며, N은 2번째 주기의 4번째 원소인 질소(N)일 가능성이 높다. 마지막으로 O는 2번째 주기의 5번째 원소인 산소(O)일 가능성이 높다. 따라서 X~Z는 "C, N, O"일 가능성이 높다.
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14. 표는 서로 다른 원소 A와 B의 바닥 상태에 있는 4 가지 입자에 대한 자료이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답인 이유는 A와 B의 바닥 상태에 있는 입자들이 서로 다르기 때문이다. A의 바닥 상태에 있는 입자들은 1과 2이고, B의 바닥 상태에 있는 입자들은 3과 4이다. 따라서 A와 B는 서로 다른 원소이며, "ㄴ, ㄷ"가 정답이 된다.
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15. 다음은 원소 A, B에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이고, 이온은 안정한 상태이며 18족 원소의 전자 배치를 갖는다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄷ"가 옳은 이유는 다음과 같다.

    - A는 18족 원소이므로 외전자껍질에 8개의 전자를 가지고 있다.
    - B는 A보다 전자 수가 1개 적으므로 7개의 전자를 가지고 있다.
    - A는 2개의 전자를 잃어버려 양이온이 되었으며, B는 1개의 전자를 얻어 음이온이 되었다.
    - A의 전자 구성은 외전자껍질에 8개의 전자를 가지고 있으므로 안정한 상태이다.
    - B의 전자 구성은 외전자껍질에 8개의 전자를 가지고 있지 않으므로 불안정한 상태이다.
    - B는 A와 전자 구성이 비슷하므로 A와 결합하여 안정화할 가능성이 높다.
    - 따라서, A와 B는 이온 결합을 통해 결합할 가능성이 높으며, 이에 대한 설명으로 "ㄱ, ㄷ"가 옳다.
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16. 다음은 다이크로뮴산 나트륨(Na2Cr2O7)과 탄소(C)가 반응하는 산화 환원 반응의 화학 반응식이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 다이크로뮴산 나트륨이 산화제이기 때문에 탄소를 산화시키고, 탄소가 산화되면서 다이크로뮴산 나트륨이 환원되기 때문입니다. 따라서 산화된 물질과 환원된 물질을 구분하면 "ㄴ"이 정답이 됩니다.
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17. 다음은 분자 X~Z 에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. X의 구조는 평면 구조이다.
  2. Y에는 3 중 결합이 있다.
  3. Z 의 결합각은 120° 이다.
  4. X와 Y의 수소 원자 수 비는 3 : 2 이다.
  5. X, Y, Z 의 탄소 원자 수 총합은 8 이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: X와 Y의 수소 원자 수 비는 3 : 2 이다.

    이유: X와 Y의 수소 원자 수 비는 각각 분자식에서 H의 개수를 세어보면 X는 3개, Y는 2개이므로 3 : 2가 된다. 다른 보기들은 분자의 구조나 결합에 대한 설명이므로 X와 Y의 수소 원자 수 비와는 관련이 없다.
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18. 표는 HCl(aq), NaOH(aq), KOH(aq)의 부피를 달리하여 혼합한 용액 (가)~(다)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, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄴ: NaOH와 KOH는 모두 강염기이므로 물에 녹아 전해질 때 OH- 이온을 생성한다. 따라서 두 용액을 섞으면 OH- 이온의 농도가 더 높아져서 pH가 상승한다.
    - ㄷ: HCl은 강산이므로 물에 녹아 전해질 때 H+ 이온을 생성한다. 따라서 HCl 용액을 다른 두 용액과 섞으면 H+ 이온의 농도가 더 높아져서 pH가 하락한다.
    - ㄱ, ㄴ: (가)와 (나)는 NaOH 용액의 부피가 같지만, (나)의 경우 NaOH 용액의 농도가 더 높아서 pH가 더 상승한다.
    - ㄱ, ㄷ: (다)는 HCl 용액의 부피가 가장 많기 때문에 H+ 이온의 농도가 가장 높아져서 pH가 가장 하락한다.
    - ㄱ, ㄴ, ㄷ: (라)는 모든 용액을 섞은 경우이므로, NaOH와 KOH의 OH- 이온과 HCl의 H+ 이온이 모두 혼합되어 pH가 변화한다.
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19. 다음은 A와 B가 반응하여 C가 생성되는 화학 반응식이다.

그림은 A가 들어 있는 실린더에 B를 넣고 반응시켰을 때, B의 질량에 따른 전체 기체의 부피를 나타낸 것이며, ㉠과 ㉡에서 C의 질량은 같다.

(b-c)×(B의 분자량)은? (단, 온도와 압력은 20℃, 1 기압으로 일정하며 기체 1 몰의 부피는 24 L 이다.)

  1. -2w
  2. -w
  3. 0
  4. w
  5. 2w
(정답률: 알수없음)
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20. 다음은 탄화수소 X(l)와 Y(l)의 연소 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도와 압력은 t℃, 1기압으로 일정하고, 탄화수소의 부피는 무시하며, H, C의 원자량은 각각 1, 12 이다.) [3점]

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

    ㄱ. X(l)은 탄소와 수소로 이루어진 탄화수소이며, Y(l)은 순수한 수소이다. 따라서 연소 후 생성되는 CO2와 H2O의 양은 X(l)와 Y(l)에 따라 다르다.

    ㄷ. 연소 반응식을 보면 X(l)과 Y(l)이 모두 산소와 반응하여 CO2와 H2O를 생성한다. 따라서 두 연소 실험에서 생성되는 CO2와 H2O의 양은 산소의 양에 비례한다. 즉, 두 실험에서 생성되는 CO2와 H2O의 양은 서로 같다.
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