수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2016-07-06)

수능(화학I)
(2016-07-06 기출문제)

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

점선 안에 들어갈 원자 모형으로 가장 적절한 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 ""이다. 이유는 이 모형이 다른 모형들보다 전자 껍질이 완전히 차 있기 때문이다. 다른 모형들은 전자 껍질이 부족하거나 넘치는 경우가 있어서, 이러한 모형들은 화학적으로 안정하지 않은 원자들을 나타낸다.
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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)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ"인 이유는 철과 산소가 반응하여 생성된 화합물인 FeO가 분자가 아니라 이온으로 존재하기 때문이다. FeO는 Fe2+와 O2- 이온으로 이루어져 있으며, 이온은 분자와는 다른 성질을 가지고 있다. 따라서 FeO는 분자로 분류할 수 없으므로 "ㄴ"은 오답이다.
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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)
  • 밑줄 친 원소들은 모두 산소이다. 산소의 산화수는 대부분 -2이지만, 이 화합물에서는 하나의 산소가 -1의 산화수를 가지고 있으므로, 다른 두 산소는 각각 -2의 산화수를 가지고 있어야 전체 산화수가 0이 된다. 따라서 밑줄 친 원소들의 산화수 총합은 (-1) + (-2) + (-2) = -5 이다.
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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)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.

    - ㄱ. 그림은 양성자로부터 헬륨 원자핵이 생성되는 과정을 나타낸다. (옳음)
    - ㄴ. 그림에서는 양성자와 중성자를 구성하는 두 종류의 쿼크인 업 쿼크와 다운 쿼크가 나타난다. (옳음)
    - ㄷ. 그림에서는 중성자가 양성자로 변화하는 과정이 나타나지 않는다. (옳음)
    - ㄱ, ㄷ. 그림에서는 헬륨 원자핵이 생성되는 과정에서 중성자가 양성자로 변화하는 과정이 나타나지 않는다. (옳음)
    - ㄴ, ㄷ. 그림에서는 양성자와 중성자를 구성하는 두 종류의 쿼크가 나타나며, 이들이 결합하여 원자핵을 형성하는 과정이 나타난다. (옳음)
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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)
  • "(나)에는 탄소-탄소 결합이 60개 있다."가 옳지 않은 설명이다. 이 모형은 풀러렌과 탄소 나노 튜브를 만드는 과정을 나타내는 것으로, 풀러렌은 60개의 탄소 원자가 폴리곤 형태로 결합한 구조이며, 탄소 나노 튜브는 탄소 원자가 원통 형태로 결합한 구조이다. 따라서, 탄소 나노 튜브에는 탄소-탄소 결합의 수는 다양하게 존재할 수 있다.
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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)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 수소 원자의 주양자수(n)가 1일 때, 1s 에너지 준위에 2개의 전자가 존재하게 되는데, 이 때 전자의 스핀(spin)이 반대 방향으로 되어서 서로 상쇄되어 에너지가 낮아지기 때문이다. 이를 파울리의 배제 원리(Pauli exclusion principle)라고 한다. 따라서, 1s 에너지 준위에는 최대 2개의 전자가 존재할 수 있으며, 이 때 전자의 스핀은 반대 방향이어야 한다.
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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)
  • 각 탄화수소의 분류 기준은 탄소 원자의 수에 따라 결정된다.
    - 메탄: 1개의 탄소 원자와 4개의 수소 원자로 이루어져 있으므로, 단일탄화수소이다.
    - 에테인: 2개의 탄소 원자와 2개의 수소 원자로 이루어져 있으므로, 이중탄화수소이다.
    - 프로펜: 3개의 탄소 원자와 6개의 수소 원자로 이루어져 있으므로, 삼중탄화수소이다.
    - 부탄: 4개의 탄소 원자와 10개의 수소 원자로 이루어져 있으므로, 사중탄화수소이다.
    - 헥산: 6개의 탄소 원자와 14개의 수소 원자로 이루어져 있으므로, 육중탄화수소이다.

    따라서, 각 탄화수소의 개수 연결 형태로 가장 적절한 것은 ""이다.
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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)
  • - ㄱ: 그림에서 왼쪽에 있는 물질은 DNA 구조를 나타내고 있으며, DNA는 생명체의 유전 정보를 담고 있는 물질이기 때문에 생명 현상과 관련이 있다.
    - ㄴ: 그림에서 오른쪽에 있는 물질은 ATP 구조를 나타내고 있으며, ATP는 생명체 내에서 에너지 전달과 저장에 관여하기 때문에 생명 현상과 관련이 있다.
    - ㄷ: DNA와 ATP는 모두 생명체 내에서 중요한 역할을 하며, 생명 현상과 밀접한 관련이 있다. 따라서 ㄱ과 ㄴ 모두 옳은 설명이며, 정답은 ㄱ, ㄴ, ㄷ이다.
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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)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 AB4C 분자 구조에서 A 원자와 C 원자가 서로 결합하지 않고, B 원자와 A 원자, B 원자와 B 원자, B 원자와 C 원자가 서로 결합하기 때문이다. 즉, A 원자와 C 원자는 서로 다른 그룹에 속하고 있으므로 "ㄴ"이라는 답이 나오게 된다.
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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)
  • 표에서 A와 B의 질량 비율은 3:4이다. B의 원자량이 16이므로, B는 16/4 = 4개의 원자로 이루어져 있다. 따라서 B는 O4이며, A는 (40-64)/3 = -8이므로, A는 음전하를 가진 이온이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은 다음과 같다.

    ㄱ. A는 음전하를 가진 이온이다.
    ㄴ. B는 산소 분자(O2)보다 더 많은 원자를 가진 O4 분자이다.
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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)
  • 보기에서 ㄱ은 "X, Y, Z가 모두 sp3 하이브리드 오비탈을 가지며 결합각이 109.5도인 경우"이고, ㄷ는 "X, Y, Z가 모두 sp2 하이브리드 오비탈을 가지며 결합각이 120도인 경우"이다. 그림 (가)~(다)에서 X~Z가 모두 옥텟 규칙을 만족하면서 결합각이 α < β인 경우는 그림 (다)뿐이다. 그림 (다)에서 X, Y, Z가 모두 sp2 하이브리드 오비탈을 가지며 결합각이 120도이므로, ㄱ과 ㄷ 중에서는 ㄱ이 해당된다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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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)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 원자 C의 전자 구성에서 s 오비탈과 p 오비탈에 들어 있는 전자 수의 비율이 1:3으로 가장 적절하기 때문이다. 이는 원자 C가 주기율표에서 3주기에 위치하고 있으며, p 오비탈이 3개 있기 때문이다. 따라서, 보기에서 "ㄴ"이 정답이다.
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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)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 분자 A와 D가 전기 음성도가 큰 원소인 A와 D를 포함하고 있기 때문이다. 분자 B와 C는 전기 음성도가 작은 원소인 B와 C를 포함하고 있으므로 이들은 이온결합을 이루는 분자일 가능성이 높다.
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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)
  • (다) "(H+) + (OH-) → H2O"는 브론스테드-로우리 산-염기 반응식이다. H+ 이온이 산성, OH- 이온이 염기성을 나타내므로 두 이온이 결합하여 중성물인 H2O를 생성하는 반응이다. (가)와 (나)는 산-산화물 반응식이므로 브론스테드-로우리 산-염기 반응식이 아니다.
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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 C가 용액에 넣어지면서 전하를 가지는 이온을 생성하게 된다. 이 때, 용액의 전체 양이온의 수는 일정하므로, C 이온의 몰수가 증가하면 A, B 이온의 몰수는 감소하게 된다. 따라서, P + N은 일정하게 유지되어야 한다. 그림에서 C 이온의 몰수가 0.5에서 1.5로 증가하면, A, B 이온의 몰수는 각각 2-0.5=1.5에서 2-1.5=0.5로 감소하게 된다. 따라서, ㉠에서의 전체 양이온의 몰수(P)와 ㉡에서의 N을 더한 값(P+N)은 2+1.5=3.5이다. 따라서, 정답은 4이다.
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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)
  • 보기에서 옳은 설명은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다. 이는 2주기 원소인 B와 3주기 원소인 A, C가 모두 포함되어 있기 때문이다. 2주기 원소는 전자껍질에 2개의 전자를 가지고 있고, 3주기 원소는 전자껍질에 3개의 전자를 가지고 있다. 따라서, B는 2주기 원소이고 A와 C는 3주기 원소이므로, 이들을 모두 포함하는 것이 옳은 설명이다.
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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)
  • 보기에서 "ㄴ"은 실험 결과로부터 산출된 총 질량과 H, C, O의 원자량을 이용하여 계산한 이론적인 질량이 일치하기 때문에 옳다. "ㄷ"는 실험 결과로부터 산출된 H와 O의 질량 비율을 이용하여 C의 질량을 계산하고, 이를 이용하여 이론적인 질량을 계산하였기 때문에 옳다. "ㄱ"은 실험 결과로부터 산출된 H와 O의 질량 비율을 이용하여 C의 질량을 계산하고, 이를 이용하여 이론적인 질량을 계산하였지만, 이론적인 질량과 실험 결과로부터 산출된 총 질량이 일치하지 않기 때문에 틀렸다. 따라서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다. "ㄱ, ㄴ" 또는 "ㄱ, ㄷ"는 각각 하나의 오답이 있기 때문에 정답이 될 수 없다. "ㄱ, ㄴ, ㄷ"는 모든 보기가 옳은 것을 의미하므로, 실험 결과와 이론적인 질량이 일치하는 탄소 화합물이라는 결론을 내릴 수 있다.
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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)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 이유는 다음과 같다.

    - 용액에 HCl(aq)이 포함되어 있으므로 용액은 산성이다.
    - NaOH(aq)과 KOH(aq)은 모두 염기이므로 용액에는 염기성 물질이 포함되어 있다.
    - NaOH(aq)의 이온 수가 KOH(aq)보다 크므로, NaOH(aq)이 더 많이 포함되어 있다.
    - NaOH(aq)과 KOH(aq)이 모두 염기이므로, 이들이 중화되면서 H2O가 생성된다.
    - 따라서, 용액은 산성과 염기성 물질이 혼합되어 있으며, NaOH(aq)이 더 많이 포함되어 있으므로 중성화 반응 후에도 염기성을 유지한다.

    따라서, "ㄱ, ㄴ"이 옳은 것이다.
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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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 A와 B의 분자량이 45보다 작다는 조건을 만족시키기 때문에 옳다. "ㄷ"는 실험식과 분자식이 같은 B의 경우, 분자량이 분자식의 질량과 같기 때문에 옳다. "ㄴ"은 A와 B의 부피가 같은 지점에서 A의 질량이 B의 질량보다 크기 때문에 옳다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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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)
  • - ㄱ. 실험 Ⅰ에서 기체 A와 B가 모두 반응하여 기체 C가 생성되었으므로, 기체 C의 부피는 반응 전 전체 기체의 부피와 같다. 따라서, 기체 C의 몰수는 2 mol이다. 또한, 기체 C의 몰수와 기체 C의 부피를 이용하여 기체 C의 몰당 부피를 계산하면 12.0 L/mol이 된다.
    - ㄷ. 실험 Ⅱ에서는 기체 A와 B의 몰수가 각각 1 mol에서 0.5 mol로 반으로 줄어들었으므로, 기체 C의 몰수는 1 mol로 줄어들게 된다. 따라서, 기체 C의 부피는 12.0 L이 된다.
    - ㄱ, ㄴ. 실험 Ⅰ에서 기체 C의 몰수가 2 mol이므로, 기체 A와 B의 몰수는 각각 1 mol이었을 것이다. 따라서, 실험 Ⅰ에서 기체 A와 B의 몰수 비율은 1:1이었을 것이다. 실험 Ⅱ에서는 기체 A와 B의 몰수가 각각 0.5 mol로 줄어들었으므로, 기체 A와 B의 몰수 비율은 여전히 1:1이다. 따라서, 실험 Ⅱ에서 기체 A와 B의 부피 비율도 1:1이 될 것이다.
    - ㄴ, ㄷ. 실험 Ⅰ에서 기체 A와 B의 몰수 비율은 1:1이었으므로, 기체 A와 B의 부피 비율도 1:1이었을 것이다. 실험 Ⅱ에서는 기체 A와 B의 몰수가 각각 0.5 mol로 줄어들었으므로, 기체 A와 B의 부피 비율도 0.5:0.5, 즉 1:1이 된다.
    - ㄱ, ㄴ, ㄷ. 위에서 설명한 것과 같이, 실험 Ⅰ에서 기체 A와 B의 몰수 비율은 1:1이었으므로, 기체 A와 B의 부피 비율도 1:1이었을 것이다. 실험 Ⅱ에서는 기체 A와 B의 몰수가 각각 0.5 mol로 줄어들었으므로, 기체 A와 B의 부피 비율도 1:1이 된다. 따라서, 모든 보기가 옳은 설명을 제공하므로, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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