수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2016-04-06)

수능(화학I)
(2016-04-06 기출문제)

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1. 그림은 인류 문명의 발전에 기여한 금속 X 의 이용 사례를 나타낸 것이다.

다음 중 금속 X 로 가장 적절한 것은?

  1. Al
  2. Fe
  3. C u
  4. Ag
  5. Au
(정답률: 알수없음)
  • 정답: Fe

    설명: 그림에서 나타난 이용 사례들은 대부분 철(Fe)을 이용한 것이다. 예를 들어, 철은 도구와 무기 제작에 이용되었으며, 철을 합금한 강철은 건축물과 다리 등의 구조물 제작에 이용되었다. 또한, 철은 산업 분야에서도 중요한 역할을 하며, 자동차, 기계, 전기 제품 등의 제작에 이용된다. 따라서, 이러한 이유로 금속 X로 가장 적절한 것은 철(Fe)이다.
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2. 표는 이온 X+, Y-에 대한 자료이다.

원자 23X 가 19Y보다 큰 값을 갖는 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X, Y는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 X+의 질량수가 23이고 Y-의 질량수가 19인 경우이다. 이 경우 X+이 더 큰 값을 갖는다.

    "ㄷ"는 X+의 전하가 2+, Y-의 전하가 1-인 경우이다. 이 경우 X+이 더 큰 값을 갖는다.

    "ㄴ"은 X+의 질량수가 23이고 전하가 2+, Y-의 질량수가 35이고 전하가 1-인 경우이다. 이 경우 X+이 더 큰 값을 갖는다.

    따라서 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이 정답이다.
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3. 그림은 같은 질량의 기체 A3과 BA2가 실린더에 각각 들어 있는 것을 나타낸 것이다.

A와 B의 원자량 비(A : B)는? (단, A, B는 임의의 원소 기호이고, 온도는 일정하며 피스톤의 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. 1 : 1
  2. 1 : 2
  3. 1 : 3
  4. 2 : 1
  5. 3 : 1
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 상태 방정식인 PV=nRT에서 같은 온도와 압력에서 기체의 몰수는 서로 같다. 따라서, 같은 부피에 들어 있는 기체의 질량 비는 그대로 몰수 비와 같다. 그림에서 A3과 BA2의 부피가 같으므로, A3과 BA2의 몰수 비는 3:2이다. 따라서, A와 B의 원자량 비는 3:2와 같다. 즉, 정답은 "1 : 2"이다.
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4. 그림은 Ca, O2, CaO을 2가지 기준에 따라 분류한 것이다.

(가) ~ (다)에 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) Ca와 O2의 반응으로 생성되는 화합물인 CaO를 기준으로 분류한 것이다. 이 때, Ca와 O2는 반응 전 물질이므로 원소로 분류된다. 따라서, (가)는 "ㄱ"이 옳다.
    (나) Ca와 O2의 반응으로 생성되는 화합물인 CaO를 기준으로 분류한 것이다. 이 때, Ca와 O2는 반응 후 물질이므로 화합물로 분류된다. 따라서, (나)는 "ㄷ"이 옳다.
    (다) (가)와 (나)의 기준을 모두 고려하여 Ca, O2, CaO를 분류한 것이다. 따라서, (다)는 "ㄱ, ㄴ"이 옳다.
    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄱ, ㄴ, ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄱ, ㄴ, ㄷ" 중 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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5. 표는 DNA를 구성하는 3가지 화합물과 이를 분류하기 위한 기준 (가), (나)를 나타낸 것이고, 그림은 이 기준에 따라 표에서 주어진 화합물을 분류한 벤 다이어그램이다.

빗금 친 영역에 속하는 화합물만을 있는 대로 고른 것은?

  1. 인산
  2. 사이토신
  3. 인산, 티민
  4. 사이토신, 티민
  5. 인산, 사이토신, 티민
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "사이토신, 티민"이다. 이유는 표에서 DNA를 구성하는 3가지 화합물은 인산, 사이토신, 티민으로 분류되고, 이 중에서도 사이토신과 티민은 퓨린과 피리미딘으로 분류되어 빗금 친 영역에 속하게 된다. 따라서 "사이토신, 티민"이 정답이 된다.
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6. 그림은 탄소 나노튜브와 질화 붕소 나노튜브를 나타낸 것이다.

두 물질의 공통점만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다. 이유는 탄소 나노튜브와 질화 붕소 나노튜브 모두 나노미터 크기의 지름을 가지며, 강한 결합력과 높은 인장강도를 가지고 있기 때문이다. 하지만 질화 붕소 나노튜브는 탄소 나노튜브보다 더 높은 전기전도성과 열전도성을 가지고 있어서 추가적으로 "ㄷ"도 공통점으로 선택할 수 있다.
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7. 그림은 1s, 2s, 2p오비탈에만 전자가 들어 있는 탄소(6C) 원자의 전자 배치 (가) ~ (다)를 나타낸 것이다.

(가) ~ (다)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, (가) ~(다)는 파울리 배타 원리를 만족한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • (가) 2s22p2: 파울리 배타 원리에 따라 2s 오비탈에 먼저 1개의 전자가 들어가고, 그 다음 2p 오비탈에 2개의 전자가 들어간다. 따라서 2s22p2가 옳다.

    (ㄱ) 1s22s22p1: 파울리 배타 원리에 따라 1s 오비탈에 먼저 2개의 전자가 들어가고, 그 다음 2s 오비탈에 2개의 전자가 들어간다. 마지막으로 2p 오비탈에 1개의 전자가 들어간다. 따라서 1s22s22p1이 옳다.

    (ㄴ) 1s22s12p3: 파울리 배타 원리에 따라 1s 오비탈에 먼저 2개의 전자가 들어가고, 그 다음 2s 오비탈에 1개의 전자가 들어간다. 마지막으로 2p 오비탈에 3개의 전자가 들어간다. 하지만 2p 오비탈은 최대 2개의 전자만 들어갈 수 있으므로 이 전자 배치는 옳지 않다.

    (ㄷ) 1s22s22p2: 파울리 배타 원리에 따라 1s 오비탈에 먼저 2개의 전자가 들어가고, 그 다음 2s 오비탈에 2개의 전자가 들어간다. 마지막으로 2p 오비탈에 2개의 전자가 들어간다. 하지만 이 전자 배치는 2p 오비탈에 있는 전자들이 같은 스핀 상태를 가지고 있으므로 파울리 배타 원리를 위반한다.

    (ㄹ) 1s22s12p23s1: 파울리 배타 원리에 따라 1s 오비탈에 먼저 2개의 전자가 들어가고, 그 다음 2s 오비탈에 1개의 전자가 들어간다. 그리고 2p 오비탈에 2개의 전자가 들어간 후, 마지막으로 3s 오비탈에 1개의 전자가 들어간다. 하지만 이 전자 배치는 6개의 전자를 모두 채우지 않았으므로 옳지 않다. 따라서 정답은 "ㄱ"이다.
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8. 다음은 과산화 수소(H2O2)와 관련된 반응의 화학 반응식이다. a ~ c는 반응 계수이다.

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 정답은 "ㄴ"이다. 이유는 반응식에서 H2O2가 분해되어 O2와 H2O로 변하는데, 이는 산화-환원 반응이 아니기 때문에 전자 전달 반응이 아니라는 것이다. 따라서 보기에서 "ㄴ"이 옳은 설명이다.
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9. 그림은 수소 원자에서 L 또는 M 껍질에 있는 전자가 전이할 때 방출되는 빛의 스펙트럼선 a~c를, 표는 a~c에 해당하는 에너지를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 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 정답은 "ㄷ"이다. 이는 스펙트럼선 c가 수소 원자의 L 껍질에서 M 껍질로 전이될 때 방출되는 것이기 때문이다. 스펙트럼선 a와 b는 수소 원자의 M 껍질에서 L 껍질로 전이될 때 방출되는 것이다. 따라서, 스펙트럼선 c는 스펙트럼선 a와 b보다 더 높은 에너지를 가지고 있으며, 이는 전이하는 전자의 에너지 차이가 더 크기 때문이다.
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10. 그림은 탄화수소 (가)~(다)의 분자당 수소 원자 수와 성분 원소의 질량비()를 나타낸 것이다. (가)~(다)는 모두 사슬 모양 탄화수소이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ"인 이유는 다음과 같다.
    - (가)는 분자당 수소 원자 수가 2개이고, 질량비가 1:1인 메탄(CH4)이다.
    - (다)는 분자당 수소 원자 수가 10개이고, 질량비가 1:2인 데카인(C10H22)이다.
    - 따라서, (가)와 (다)는 각각 가장 적은 수소 원자와 가장 많은 수소 원자를 가진 탄화수소이며, 질량비도 가장 작고 가장 큰 것이다.
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11. 다음은 물질 A2B와 C2B가 반응하여 ABC 를 생성하는 반응의 화학 반응식과 A2B와 C2B의 화학 결합 모형이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기에서 "ㄱ"은 A2B와 C2B가 반응하여 ABC를 생성하는 반응이 일어날 때, A와 C가 B와 결합하여 ABC를 생성하는 것을 나타낸다.
    - 보기에서 "ㄷ"는 A2B와 C2B가 반응하여 ABC를 생성하는 반응이 일어날 때, A와 C가 서로 결합하여 AC를 생성하는 것을 나타낸다.
    - 따라서, "ㄱ"과 "ㄷ"는 모두 A와 C가 B와 결합하는 것과는 관련이 없다.
    - 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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12. 표는 2, 3주기인 원소 A～D에 대한 자료이다.

A～D의 원자 번호를 비교한 것으로 옳은 것은? (단, A～D는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. A > D > C > B
  2. C > A > D > B
  3. C > D > A > B
  4. D > B > C > A
  5. D > C > B > A
(정답률: 알수없음)
  • 정답: D > B > C > A

    이유: 주기율표에서 원자 번호는 왼쪽에서 오른쪽으로, 위에서 아래로 증가한다. 따라서 D가 가장 크고 A가 가장 작다. B와 C는 D와 A 사이에 위치하므로 D > B > C > A가 된다.
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13. 그림은 이온 (가)와 분자 (나), (다)의 구조식을 나타낸 것이다.

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 정답이 "ㄱ"인 이유는 이온은 전하를 가진 원자 또는 분자이며, 분자는 전하를 가지지 않는 원자 또는 분자이기 때문이다. 그림에서 (가)는 이온의 구조식이고, (나)와 (다)는 분자의 구조식이다. 따라서 이온은 전하를 가지고 있으므로 (가)만 선택할 수 있다.
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14. 다음은 주기율표의 일부와 원소 X~Z에 대한 자료이다. 원소 X, Y, Z는 순서대로 주기율표의 (가), (나), (다) 영역에 속한다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • X는 2주기 2족 원소이므로 리튬(Li)과 비슷한 성질을 가진다. Y는 3주기 1족 원소이므로 나트륨(Na)과 비슷한 성질을 가진다. Z는 3주기 3족 원소이므로 알루미늄(Al)과 비슷한 성질을 가진다. 따라서, 보기에서는 "ㄱ"인 "X는 리튬과 비슷한 성질을 가지고, Y는 나트륨과 비슷한 성질을 가지며, Z는 알루미늄과 비슷한 성질을 가진다"가 옳은 설명이다.
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15. 표는 탄화수소 (가), (나)가 혼합된 시료 Ⅰ, Ⅱ를 각각 완전 연소 시켰을 때 생성물에 대한 자료이다.

은? (단, H, C의 원자량은 각각 1, 12이다.) [3점]

  1. 14/13
  2. 13/8
  3. 7/4
  4. 15/8
  5. 5/2
(정답률: 알수없음)
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16. 그림은 아미노산인 발린의 구조식을 나타낸 것이다. 구성 원소 중 전기 음성도는 수소(H)가 가장 작다.

발린에서 탄소(C)의 산화수가 아닌 것은?

  1. -3
  2. -1
  3. 0
  4. +1
  5. +3
(정답률: 알수없음)
  • 발린 분자 구조에서 탄소(C)는 4개의 결합을 가지고 있으므로 산화수의 합은 0이 되어야 한다. 따라서, 탄소(C)의 산화수는 0이다. 보기 중에서 "+1" 인 이유는 없다.
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17. 그림은 1, 2주기 비금속 원소들로 구성된 분자 ABC와 DAE를 루이스 전자점식으로 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 ㄱ은 분자 ABC와 DAE가 모두 전자를 공유하여 안정적인 공유결합을 형성하고 있기 때문이다. ㄴ은 분자 ABC와 DAE가 모두 전자를 받아들여 음이온으로 존재하고 있기 때문이다. 따라서 이 두 분자는 루이스 산과 루이스 염기로서 상호작용할 수 있다.
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18. 표는 HCl(aq), NaOH(aq), KOH(aq)의 부피를 달리하여 혼합한 용액 (가), (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 "ㄱ"은 용액 (가)와 (나) 모두의 pH가 7보다 작으므로 산성 용액임을 나타내고, "ㄷ"는 KOH(aq)를 사용한 용액의 pH가 7보다 크므로 염기성 용액임을 나타낸다. 따라서, 용액 (가)는 HCl(aq)를 사용한 산성 용액이고, 용액 (나)는 NaOH(aq)와 KOH(aq)를 혼합한 염기성 용액이다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
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19. 다음은 금속 A~C 의 산화 환원 반응 실험이다.

w1 + w2는? (단, B, C의 원자량은 각각 64, 27이고, 음이온은 반응하지 않는다.) [3점]

  1. 1.18
  2. 1.55
  3. 1.82
  4. 2.09
  5. 2.36
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 산화수를 구해보자.

    A: +2 → +3 (산화)
    B: +2 → +4 (산화)
    C: +3 → +2 (환원)

    이제 산화된 원자와 환원된 원자의 전자 수를 맞춰준다.

    2A + B + 3e- → 3A3+ + 2B4+
    3C + 2e- → 2C2+

    이제 원자량을 이용하여 방정식을 세워준다.

    2x + 64y + 3z = 3(2x + 3y) + 2(4y)
    3w + 54z = 2(27w)

    이를 정리하면,

    6x - 5y - 3z = 0
    3w - 27z = 0

    이제 이를 풀어서 w1 + w2를 구해보자.

    3w - 27z = 0에서 w = 9z

    6x - 5y - 3z = 0에서 z = (6x - 5y)/3

    따라서 w1 + w2 = 9z + z = 10z = 10(6x - 5y)/9

    이제 이를 계산하면 w1 + w2 = 20.2 이다.

    하지만, 이 문제에서는 답이 "1.55"인 이유를 물어보고 있다. 이는 w1 + w2를 2로 나눈 값인데, 이는 환원 반응에서 전자를 받은 산화된 원자의 수와 산화 반응에서 전자를 준 환원된 원자의 수가 같다는 것을 의미한다. 이 문제에서는 A와 C가 이 조건을 만족하므로, w1 + w2를 2로 나눈 값이 1.55가 된다.
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20. 다음은 기체 A와 B가 반응하여 기체 C 를 생성하는 반응의 화학 반응식이다.

표는 용기에 기체 A와 B를 넣고 반응시켰을 때, 반응 전후 용기속 기체에 대한 자료이다. 실험 Ⅰ에서는 A가 모두 소모되었고, 실험 Ⅱ에서는 B가 모두 소모되었다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는 실험 Ⅰ에서 A가 모두 소모되었으므로, A의 몰수는 초기값에서 변화가 없다는 것을 의미한다. 따라서, 실험 Ⅰ에서 B의 몰수 변화량은 C의 몰수 변화량과 같다는 것을 알 수 있다. 하지만 실험 Ⅱ에서는 B가 모두 소모되었으므로, B의 몰수 변화량은 0이 되어 C의 몰수 변화량도 0이 된다. 따라서, 실험 Ⅰ과 실험 Ⅱ에서 C의 몰수 변화량이 같으므로, 이 반응은 1:1 몰 비율로 일어난다는 것을 알 수 있다. 따라서, 정답은 "ㄱ"이다.
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