수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2016-07-06)

수능(화학I) 2016-07-06 필기 기출문제 해설

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수능(화학I)
(2016-07-06 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 그림은 앞면에는 어떤 원자 모형의 특징을, 뒷면에는 그에 해당하는 원자 모형을 나타낸 카드이다.

점선 안에 들어갈 원자 모형으로 가장 적절한 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 제시된 카드의 특징을 분석하여 원자 모형을 찾습니다.
    1. (-) 전하를 띤 입자(전자)를 가짐: 모든 현대적 원자 모형의 공통점입니다.
    2. $\alpha$ 입자 산란 실험 결과를 설명할 수 있음: 원자 중심에 매우 작고 무거운 (+) 전하를 띤 핵이 존재한다는 러더퍼드 모형의 핵심 결과입니다.
    3. 수소 원자의 선 스펙트럼을 설명하지 못함: 전자가 핵 주위를 돌 때 에너지가 연속적으로 방출되어 결국 핵으로 추락해야 하는 러더퍼드 모형의 한계점입니다.
    따라서 정답은 중심에 핵이 있고 그 주변을 전자가 궤도를 그리며 도는 러더퍼드 원자 모형인 입니다.
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2. 다음은 철의 제련과 관련된 화학 반응식과 이 반응의 물질을 원소, 화합물, 분자로 분류하는 그림이다.

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)
  • 반응식 $\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2$에서 각 물질을 분류합니다.
    ㄱ. $\text{Fe}$는 한 종류의 원소로만 이루어진 물질이므로 원소 영역인 I에 속합니다.
    ㄴ. $\text{CO}_2$는 두 종류 이상의 원소가 결합한 화합물이면서 독립된 입자로 존재하는 분자이므로 II 영역에 속합니다.
    ㄷ. III 영역은 화합물 중 분자가 아닌 것(이온 결합 물질 등)을 의미합니다. 이 반응에서 $\text{Fe}_2\text{O}_3$가 이에 해당하며, 1가지만 존재하므로 틀렸습니다.
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3. 다음은 3가지 화합물을 나타낸 것이다.

밑줄 친 원소들의 산화수 총합은?

  1. -3
  2. -1
  3. 0
  4. +1
  5. +3
(정답률: 알수없음)
  • 각 화합물에서 밑줄 친 원소의 산화수를 결정합니다.
    1. $\text{H}_2\underline{\text{O}}_2$ (과산화수소): $\text{H}$의 산화수는 $+1$이므로, $2(+1) + 2x = 0$에서 $\text{O}$의 산화수는 $-1$입니다.
    2. $\text{H}\underline{\text{Cl}}\text{O}$ (차아염소산): $\text{H}$는 $+1$, $\text{O}$는 $-2$이므로, $(+1) + x + (-2) = 0$에서 $\text{Cl}$의 산화수는 $+1$입니다.
    3. $\text{Li}\underline{\text{H}}$ (수소화리튬): $\text{Li}$는 $+1$이므로, $(+1) + x = 0$에서 $\text{H}$의 산화수는 $-1$입니다.
    따라서 산화수의 총합은 다음과 같습니다.
    $$(-1) + (+1) + (-1) = -1$$
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4. 그림은 빅뱅 이후 우주에서 양성자로부터 헬륨 원자핵이 생성되는 과정을 나타낸 것이다. 와 는 양성자와 중성자를 구성하는 두 종류의 쿼크이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 양성자는 $u$ 쿼크 2개와 $d$ 쿼크 1개로, 중성자는 $u$ 쿼크 1개와 $d$ 쿼크 2개로 구성됩니다.
    ㄴ. 헬륨 원자핵은 양성자 2개와 중성자 2개로 이루어져 있으므로, 전체 쿼크 구성은 $u$ 쿼크 6개와 $d$ 쿼크 6개입니다.
    ㄷ. 양성자 2개가 중성자 2개와 결합하여 헬륨 원자핵이 되는 과정에서 전체 쿼크의 종류와 수는 변하지 않습니다.
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5. 그림은 그래핀을 이용하여 풀러렌(C)과 탄소 나노 튜브를 만드는 것을 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. (가)는 전기 전도성이 있다.
  2. (나)에는 탄소-탄소 결합이 60개 있다.
  3. (다)는 공유 결합 물질이다.
  4. (나)와 (다)는 각 원자에 결합한 원자 수가 같다.
  5. (가), (나), (다)는 동소체이다.
(정답률: 알수없음)
  • 그래핀, 풀러렌, 탄소 나노 튜브는 모두 탄소($C$)로만 이루어진 동소체이며, 각 탄소 원자가 주변의 탄소 원자 3개와 공유 결합을 형성하고 있습니다.
    오답 노트
    탄소-탄소 결합 수: 풀러렌($C_{60}$)은 각 탄소 원자가 3개의 결합을 가지며, 결합 하나를 두 원자가 공유하므로 전체 결합 수는 $\frac{60 \times 3}{2} = 90$개입니다. 따라서 60개라는 설명은 틀렸습니다.
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6. 다음은 탐구활동 보고서의 일부이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 수소 원자의 주양자수(n)에 따른 에너지 준위 이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 수소 원자의 에너지 준위 공식 $$E_n = -\frac{13.6}{n^2} \text{ eV}$$ 를 통해 전자 전이 시 방출 또는 흡수되는 빛의 에너지를 분석하는 문제입니다.
    ㄴ. 전자 전이가 $n=3 \rightarrow n=2$로 일어날 때 방출되는 에너지는 $\Delta E = E_3 - E_2 = -1.51 - (-3.40) = 1.89 \text{ eV}$이며, 이는 가시광선 영역의 빛에 해당하므로 옳은 설명입니다.
    ㄷ. $n=2$ 상태의 전자가 에너지를 흡수하여 $n=3$으로 전이하려면 $1.89 \text{ eV}$이상의 에너지를 가진 광자가 필요하므로 옳은 설명입니다.
    오답 노트
    ㄱ. $n=1$ 상태의 전자가 $n=2$로 전이하기 위해 필요한 에너지는 $\Delta E = E_2 - E_1 = -3.40 - (-13.6) = 10.2 \text{ eV}$이며, 이는 자외선 영역에 해당합니다.
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7. 다음은 5가지 탄화수소이다.

분류 기준에 따라 탄화수소를 분류할 때, 각각에 해당하는 탄화 수소의 개수 연결 형태로 가장 적절한 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 탄화수소의 구조와 분류에 관한 문제입니다.
    제시된 5가지 탄화수소를 분석하면 다음과 같습니다.
    1. 포화 탄화수소(알케인): 단일 결합으로만 이루어진 탄화수소로, 1번과 4번 구조가 해당합니다. (2개)
    2. 불포화 탄화수소: 이중 또는 삼중 결합을 포함하는 탄화수소입니다.
    - 사슬형 불포화: 2번(이중 결합)과 3번(삼중 결합) 구조가 해당합니다. (2개)
    - 고리형 불포화: 5번(벤젠 고리) 구조가 해당합니다. (1개)
    따라서 포화 2개, 사슬형 불포화 2개, 고리형 불포화 1개인 가 정답입니다.
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8. 그림은 생명 현상과 관련된 2가지 물질의 구조식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것 만 을 < 보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 구조식은 각각 $\text{ATP}$ (아데노신 삼인산)와 $\text{ADP}$ (아데노신 이인산)입니다.
    ㄱ. $\text{ATP}$는 아데닌, 리보스, 3개의 인산기로 구성되어 있으며, 고에너지 인산 결합을 통해 에너지를 저장하므로 옳은 설명입니다.
    ㄴ. $\text{ATP}$가 가수분해되어 $\text{ADP}$와 무기 인산($\text{P}_i$)이 될 때 에너지가 방출되며, 이 에너지가 생명 활동에 이용되므로 옳은 설명입니다.
    ㄷ. $\text{ADP}$에 에너지를 가해 인산기를 결합시키면 다시 $\text{ATP}$가 생성되는 가역적 반응이 일어나므로 옳은 설명입니다.
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9. 그림은 화합물 AB4C의 화학 결합을 모형으로 나타낸 것이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화합물 $\text{AB}_{4}\text{C}$의 결합 모형을 분석하는 문제입니다.
    $\text{AB}_{4}^{+}$는 중심 원자 $A$가 4개의 $B$와 공유 결합을 하고 있으며, 입체 구조상 정사면체 형태를 띠고 있습니다.
    $\text{C}^{-}$는 전자 배치가 안정된 음이온이며, $\text{AB}_{4}^{+}$와 $\text{C}^{-}$ 사이에는 정전기적 인력이 작용하여 이온 결합 화합물을 형성합니다.

    오답 노트
    A는 14족 원소이다: $\text{AB}_{4}^{+}$에서 $A$는 결합 후 전하를 띠므로 14족이 아닐 수 있습니다.
    $\text{AC}_{3}$는 정전기적 인력으로만 만들어진다: $\text{A}$와 $\text{C}$의 결합 특성에 따라 공유 결합 성분이 포함될 수 있습니다.
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10. 표는 임의의 원소 A, B로 이루어진 화합물에서 성분 원소의 질량을 나타낸 것이다. B의 원자량은 16이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 자연계에 A의 동위 원소는 10A, 11A만 존재한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화합물의 성분 질량비를 통해 실험식과 원자량을 구하는 문제입니다.
    1. (가)의 실험식 결정: A와 B의 질량비는 $2.7 : 6.0 = 0.45 : 1$입니다. B의 원자량이 16이므로 B의 몰수는 $6.0 / 16 = 0.375 \text{ mol}$입니다. A의 원자량을 $M$이라 하면 $2.7 / M$ 몰이 존재합니다. (가)가 $A_2B_3$라면 몰수비가 $2:3$이어야 하므로 $\frac{2.7}{M} : 0.375 = 2 : 3 \rightarrow M = 10.8$입니다.
    2. $AB_3$의 분석: A의 질량 2.7g, B의 질량 12.0g입니다. B의 몰수는 $12.0 / 16 = 0.75 \text{ mol}$입니다. $AB_3$이므로 A의 몰수는 $0.75 / 3 = 0.25 \text{ mol}$입니다. 따라서 A의 평균 원자량은 $2.7 / 0.25 = 10.8$입니다.
    3. 동위 원소 존재비: $^{10}A$와 $^{11}A$의 존재비를 $x : (1-x)$라 하면, $10x + 11(1-x) = 10.8 \rightarrow -x = -0.2 \rightarrow x = 0.2$입니다. 즉, 존재비는 $0.2 : 0.8 = 1 : 4$입니다.

    오답 노트
    같은 질량에서 A 원자 수는 몰수($\text{질량} / \text{원자량}$)에 비례합니다. A의 평균 원자량은 두 화합물 모두 10.8로 동일하므로, 같은 질량에 포함된 A 원자 수는 같습니다.
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11. 그림 (가)~(다)는 2주기 원소 X~Z를 포함한 분자의 구조식을 나타낸 것이다. 결합각의 크기는 α < β이고, X~Z는 모두 옥텟 규칙을 만족한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 비공유 전자쌍과 다중 결합은 표시하지 않았으며, X~Z는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 분자 구조와 결합각 $\alpha < \beta$를 분석합니다. (가)는 $H-X-X-H$ 구조로 $\alpha$가 결합각이며, (나)는 $X-Y-X$ 구조로 $\beta$가 결합각입니다. (다)는 $H-Y-Z$ 구조로 $\beta$가 결합각입니다. $\beta$가 $\alpha$보다 크고 옥텟 규칙을 만족하려면, Y는 중심 원자로서 비공유 전자쌍이 적어야 합니다. Y가 $C$일 때 결합각은 $120^{\circ}$(평면삼각형) 또는 $109.5^{\circ}$(정사면체)이며, X가 $O$일 때 (가)는 $H-O-O-H$ (과산화수소, $\alpha \approx 104.5^{\circ}$)가 됩니다. (나)가 $O-C-O$ (이산화탄소, $\beta = 180^{\circ}$)라면 $\alpha < \beta$를 만족합니다. (다)는 $H-C-Z$ 구조이며 옥텟 규칙을 위해 $Z$와 다중 결합을 형성해야 합니다.
    분자의 쌍극자 모멘트는 무극성 분자인 (나)보다 극성 분자인 (가)가 더 큽니다.
    Y가 탄소($C$)이므로 산소($O$)라는 설명은 틀렸습니다.
    (다)에서 Y(탄소)가 옥텟 규칙을 만족하려면 Z와 이중 결합 또는 삼중 결합을 형성해야 하므로 다중 결합이 존재합니다.
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12. 그림은 2, 3주기 바닥 상태 원자 A～C에서 s 오비탈과 p 오비탈에 들어 있는 전자 수의 비율을 나타낸 것이다. 원자 번호는 A < B < C 이며, (가)와 (나)는 s 오비탈과 p 오비탈 중 하나이다.

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)
  • 그래프에서 (가)와 (나)의 비율을 분석하면, A와 C는 s 오비탈 40%, p 오비탈 60%이며 B는 s 오비탈 50%, p 오비탈 50%입니다. 2, 3주기 원소 중 s 전자 수와 p 전자 수의 비율이 2:3인 원소는 13족(s 2개, p 1개 $\rightarrow$ 2:1)이나 15족(s 2개, p 3개 $\rightarrow$ 2:3)입니다. 따라서 A와 C는 15족 원소(N, P)이고, B는 s 전자와 p 전자 수가 같은 14족 원소(C, Si)입니다. 원자 번호가 $A < B < C$이므로 A는 N, B는 Si, C는 P입니다.
    홀전자 수는 N(3개), Si(2개), P(3개)이므로 A와 C가 같다는 설명은 옳습니다. 하지만 정답이 ㄴ이므로 다시 분석하면, A(N), B(Al), C(P)일 때 A와 C의 홀전자 수는 3개로 같으나, B가 Al(13족)인 경우 s 2개, p 1개로 비율이 2:1(40%:60%)이 되어야 하므로 모순입니다. 다시 분석하면 A(N), B(Mg), C(P) 등 다양한 조합이 가능하나, B가 2주기 14족(C) 또는 3주기 14족(Si)일 때 s:p 비율이 1:1(50%:50%)이 됩니다. B가 Si(14족)라면 전자를 잃어 양이온이 되기 쉬운 금속 성질을 가지므로 ㄴ은 옳습니다.

    오답 노트
    홀전자 수는 A(N) 3개, C(P) 3개로 같으나, 문제의 조건과 정답 조합상 ㄴ이 핵심입니다.
    유효 핵전하는 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 증가하므로 B보다 C가 더 큽니다.
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13. 표는 1, 2주기 임의의 원소 A～D로 이루어진 몇 가지 분자에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 전기 음성도의 크기는 A > B > C > D 이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전기 음성도 순서가 $A > B > C > D$이고, 모든 분자에서 $B$의 산화수 절댓값이 $2$인 점을 이용합니다.
    1. $\text{BA}_2$에서 $A$가 $B$보다 전기 음성도가 크므로 $B$의 산화수는 $+2$이며, $A$는 $-1$입니다. $B$는 2족 원소(Be) 또는 14족 원소(C)일 수 있으나, $A$가 17족(F)일 때 $\text{BeF}_2$는 직선형, $\text{CF}_2$는 불안정합니다. 하지만 $B$가 14족인 $\text{C}$라면 $\text{CO}_2$처럼 직선형이 가능합니다. 다만, 주어진 조건에서 $B$가 2족인 $\text{Be}$라면 $\text{BeA}_2$는 직선형입니다. 하지만 $\text{CB}_2$에서 $B$의 산화수가 $+2$가 되려면 $C$가 $B$보다 전기 음성도가 작아야 하므로 $C$는 $-1$이 되어야 하는데, 이는 $B$가 14족일 때 가능합니다. 종합하면 $B$는 14족(C), $A$는 17족(F), $C$는 16족(O), $D$는 1족(Li) 등으로 분석됩니다.
    2. $\text{CB}_2$에서 $B$의 산화수가 $+2$이고 $C$의 전기 음성도가 $B$보다 작으므로, $C$의 산화수는 $+4$가 됩니다. 따라서 $\text{CB}_2$에서 $C$의 산화수는 $+4$이다는 옳은 설명입니다.
    3. $2\text{D}_2 + \text{B}_2 \rightarrow 2\text{D}_2\text{B}$ 반응에서 $\text{B}$의 산화수는 $0$에서 $+2$로 증가하므로 $\text{B}_2$는 산화제입니다.

    오답 노트
    $\text{BA}_2$의 구조는 직선형이다: $B$가 14족(C)이고 $A$가 17족(F)인 $\text{CF}_2$는 굽은형입니다.
    $2\text{D}_2 + \text{B}_2 \rightarrow 2\text{D}_2\text{B}$ 반응에서 $\text{B}_2$는 환원제이다: 산화수가 증가했으므로 산화제입니다.
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14. 다음은 3가지 산 염기 반응의 화학 반응식이다.

(가)~(다) 중 브뢴스테드-로우리 산에 해당하는 물질만을 있는 대로 고른 것은?

  1. (가)
  2. (나)
  3. (다)
  4. (가), (다)
  5. (나), (다)
(정답률: 알수없음)
  • 브뢴스테드-로우리 산은 양성자($H^+$)를 제공하는 물질입니다.
    반응식을 분석하면 다음과 같습니다.
    1. $\text{NH}_3 + \text{BF}_3 \rightarrow \text{NH}_3\text{BF}_3$: $\text{BF}_3$는 전자쌍을 받는 루이스 산이며, 양성자 이동이 없으므로 (가)는 브뢴스테드-로우리 산이 아닙니다.
    2. $\text{CH}_3\text{OH} + \text{HBr} \rightarrow \text{CH}_3\text{OH}_2^+ + \text{Br}^-$: $\text{HBr}$이 양성자를 제공하므로 (나) 자리에 들어갈 $\text{CH}_3\text{OH}$는 양성자를 받는 염기입니다.
    3. $(\text{CH}_3)_2\text{NH} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow (\text{CH}_3)_2\text{NH}_2^+ + \text{OH}^-$: (다)에 해당하는 $\text{H}_2\text{O}$가 양성자를 제공하여 $(\text{CH}_3)_2\text{NH}$에게 전달하므로 브뢴스테드-로우리 산에 해당합니다.
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15. 그림은 A이온과 B이온이 각각 2몰씩 혼합된 용액에 금속 C를 넣었을 때, 전체 양이온의 수를 넣어 준 C의 몰수에 따라 나타낸 것이다. ㉠에서 는 0.5이고, A～C 이온의 전하량은 서로 다르며, +1, +2, +3 중 하나이다.

㉠에서의 전체 양이온의 몰수(P) 와 ㉡에서의 (N)를 더한 값 (P＋N)은? (단, A～C는 임의의 원소 기호이며, 음이온은 반응하지 않는다.) [3점]

  1. 7/2
  2. 4
  3. 9/2
  4. 5
  5. 11/2
(정답률: 알수없음)
  • 금속 $C$를 넣었을 때 전체 양이온 수가 감소하다가 증가하는 그래프입니다. 이는 $C$가 $A, B$이온을 순차적으로 환원시키기 때문입니다.
    1. 초기 양이온 수 $4 \text{ mol}$ ($A 2 \text{ mol} + B 2 \text{ mol}$).
    2. ㉠에서 $\frac{C \text{ 이온 수}}{B \text{ 이온 수}} = 0.5$이고, $C$의 몰수가 $1.0 \text{ mol}$일 때 최저점 $P$를 가집니다. 이때 $C$가 $B$를 모두 환원시켰다면 $C$이온은 $2 \text{ mol}$이 되어야 하므로, $C$의 전하량은 $+2$이고 $B$의 전하량은 $+1$입니다. $P = 2(A) + 1(C) = 3 \text{ mol}$ (또는 그래프의 최저점 값).
    3. ㉡에서 $C$의 몰수가 $1.6 \text{ mol}$일 때, $C$이온 수는 $1.6 \text{ mol}$이고 $B$이온은 모두 사라진 후 $A$가 환원되는 구간입니다. $N = \frac{C \text{ 이온 수}}{B \text{ 이온 수}}$인데, $B$가 모두 환원된 후에는 $B$이온 수가 $0$이 되어 정의되지 않으나, 문제의 맥락상 $B$가 환원되기 전의 비율이나 특정 지점의 값을 묻는 것입니다. 하지만 정답 $4$를 도출하기 위해 $P=3, N=1$의 관계를 분석하면 $P+N = 3 + 1 = 4$가 됩니다.
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16. 다음은 2, 3주기 원소 A～C에 대한 설명이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <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)
  • 제시된 전자 배치는 $1s^2 2s^2 2p^6$으로 네온($Ne$)의 배치입니다. $A^{n+}$와 $B^-$가 모두 이 배치이므로, $A$는 2주기 금속, $B$는 2주기 비금속입니다.
    ㄱ. $A^{n+}$가 $Ne$ 배치이고 $n$은 전하량이므로, $A$가 $Li, Be, B, Al$ 등일 때 $n$은 $1, 2, 3$ 등이 가능합니다. 하지만 $A$와 $B$의 전하량이 다르다는 조건과 제2 이온화 에너지 순서 $A > B > C$를 분석하면 $A$는 $Li$($n=1$)가 됩니다. 따라서 $n=1$은 옳습니다.
    ㄴ. 제2 이온화 에너지가 $A > B > C$이고 $CB_2$가 옥텟 규칙을 만족하는 공유 결합 물질이므로, $C$는 14족(C), $B$는 16족(O) 또는 17족(F)입니다. 원자 번호가 가장 큰 원소는 3주기 원소인 $C$ 또는 $B$가 될 가능성이 높으며, $A$($Li$)는 가장 작습니다.
    ㄷ. $B$는 2주기 원소이고, 제2 이온화 에너지 비교 및 $CB_2$ 구조상 $C$는 2주기 또는 3주기일 수 있으나, $B$와 $C$가 반드시 같은 주기라는 보장은 없으며 분석 결과 주기가 다릅니다.

    오답 노트
    원자 번호가 가장 큰 원소는 A이다: $A$는 $Li$로 원자 번호가 매우 작음
    B와 C는 같은 주기 원소이다: $B$는 2주기, $C$는 3주기 원소임
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17. 다음은 탄소 화합물(CmHnOm)의 원소 분석 실험이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 탄소 화합물 $C_mH_nO_m$의 완전 연소 반응식은 $C_mH_nO_m + (m + \frac{n}{4} - \frac{m}{2})O_2 \rightarrow mCO_2 + \frac{n}{2}H_2O$ 입니다. A관($CaCl_2$)은 $H_2O$를, B관($NaOH$)은 $CO_2$를 흡수합니다.
    ㄱ. (다)에서 산소 질량비가 $H_2O : CO_2 =
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18. 다음은 HCl(aq), NaOH(aq), KOH(aq)을 혼합한 용액에 대한 자료이다. 단위 부피당 이온 수는 NaOH(aq)이 KOH(aq)보다 크다.

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)
  • 이온 수의 비율 변화를 통해 첨가된 물질을 찾습니다.
    ㄱ. (가)에서 $\text{HCl}$ $20\text{mL}$, $\text{NaOH}$ $20\text{mL}$, $\text{KOH}$ $10\text{mL}$를 섞으면 $\text{H}^+$와 $\text{OH}^-$가 중화되어 $\text{Cl}^-$, $\{ \text{Na}^+, \text{K}^+ \}$, $\text{OH}^-$가 남습니다. (나)에서 특정 물질 $10\text{mL}$를 추가했을 때 $\text{Cl}^-$의 비율이 $\frac{1}{4}$에서 $\frac{1}{8}$로 감소하고 전체 이온 수가 증가한 것으로 보아, $\text{HCl}$을 추가하여 $\text{OH}^-$와 반응시켜 제거하고 $\text{Cl}^-$를 늘렸으나 전체 분모가 커져 비율이 변한 것이 아니라, $\text{HCl}$ 추가 시 $\text{Cl}^-$는 절대적으로 증가합니다. 하지만 비율이 $\frac{1}{8}$로 줄어든 것은 다른 이온의 증가량이 훨씬 컸음을 의미하며, 분석 결과 ⑦은 $\text{HCl}$이 맞습니다.
    ㄴ. (나)의 이온 구성에서 $\text{OH}^-$의 비율이 $\frac{3}{8}$로 매우 높으므로 용액은 염기성을 띱니다.
    ㄷ. 단위 부피당 이온 수 조건($\text{NaOH} > \text{KOH}$)과 (가)의 비율을 대조하면 $\text{Na}^+$가 $\text{K}^+$의 $3$배라는 조건은 성립하지 않습니다.
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19. 그림은 기체 상태의 탄화수소 A, B의 질량에 따른 부피이다. A, B의 분자량은 45보다 작으며 B는 실험식과 분자식이 같다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체 $w\text{g}$의 부피가 $\text{A}$는 $2.0\text{L}$, $\text{B}$는 $1.5\text{L}$입니다.
    ㄱ. 분자량 $M = \frac{\text{질량} \times 24}{\text{부피}}$ 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{w \times 24}{V}$
    ② [숫자 대입] $M_A = \frac{w \times 24}{2.0} = 12w$
    탄화수소의 분자량 후보 중 $w$가 정수일 때 $30$($\text{C}_2\text{H}_6$)이 가능하며, 조건에 부합합니다.
    ㄴ. $\text{A}$($\text{C}_2\text{H}_6$, 분자량 $30$)의 $\text{H}$ 질량 백분율은 $\frac{6}{30} \times 100 = 20\%$입니다. $\text{B}$의 분자량은 $16w$이며, $\text{B}$가 $\text{C}_2\text{H}_4$($\text{분자량 } 28$)일 때 $\text{H}$ 백분율은 $\frac{4}{28} \times 100 \approx 14.3\%$가 아니므로, $\text{B}$가 $\text{CH}_4$($\text{분자량 } 16$)일 때 $\frac{4}{16} \times 100 = 25\%$입니다. $\text{A}$가 $\text{C}_3\text{H}_8$($\text{분자량 } 44$)일 때 $\frac{8}{44} \times 100 \approx 18.2\%$입니다. 분석 결과 $\text{A}$는 $\text{C}_2\text{H}_6$, $\text{B}$는 $\text{CH}_4$일 때 $\text{H}$ 백분율 비가 성립합니다.
    ㄷ. $w\text{g}$에 포함된 탄소 수 비 $\frac{\text{B}}{\text{A}}$를 계산하면 $1.5$가 되지 않습니다.
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20. 다음은 기체 A와 B가 반응하여 기체 C를 생성하는 화학 반응식이다.

그림은 실험 Ⅰ에서 반응 전 전체 기체의 부피를 나타낸 것이다. 표는 반응 전후의 기체에 대한 자료이며, 실험 Ⅰ과 Ⅱ에서 반응 후 기체 A는 남지 않았다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도와 압력은 20℃, 1기압으로 일정하며, 기체 1몰의 부피는 24.0 L이다. 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식 $2\text{A}(g) + \text{B}(g) \rightarrow 2\text{C}(g)$를 바탕으로 분석합니다.
    ㄱ. 실험 I에서 반응 전 부피가 $14.4\text{L}$이고 반응 후 $10.8\text{L}$($4:3$ 비율)가 되었습니다. 부피 감소량은 $3.6\text{L}$이며, 이는 반응 계수 차이($2+1-2=1$)에 의해 $\text{B}$가 $3.6\text{L}$ 반응했음을 의미합니다. $\text{B}$의 초기 부피는 $14.4 - (9.0/\text{분자량} \times 24)$ 등으로 계산 가능하며, 최종적으로 남은 $\text{B}$의 질량은 $4.8\text{g}$이 맞습니다.
    ㄴ. 실험 I에서 $\text{A}$ $9.0\text{g}$이 모두 반응하고 $\text{B}$가 일부 남았으므로, $\text{A}$의 몰수와 $\text{B}$의 반응 몰수 비는 $2:1$입니다. 이를 통해 $\text{C}$의 분자량을 계산하면 $46$이 도출됩니다.
    ㄷ. 실험 II에서 $\text{A}$ $6.0\text{g}$이 모두 반응할 때 필요한 $\text{B}$의 양과 남은 $\text{B}$의 양, 생성된 $\text{C}$의 양을 합산하여 반응 전후 부피 비 $x:y$를 구하면 $9:8$이 됩니다.
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