수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2007-09-06)

수능(화학II)
(2007-09-06 기출문제)

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1. 다음은 비휘발성이고 비전해질인 A와 B 수용액의 어는점을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 물의 어는점 내림 상수 Kf=1.86℃/m이고 용질 A와 B는 서로 반응하지 않는다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 모두 옳은 것은 "ㄱ, ㄷ"이다.

    - A 수용액의 어는점은 -2.8℃이다. 이는 물의 어는점인 0℃보다 낮으므로 A 수용액은 물보다 더 얼기 어렵다.
    - B 수용액의 어는점은 -1.6℃이다. 이는 A 수용액보다 높으므로 B 수용액은 A 수용액보다 덜 얼기 어렵다.
    - A와 B는 서로 반응하지 않으므로 두 수용액을 섞어도 어는점은 변하지 않는다. 따라서 A와 B를 섞은 수용액의 어는점은 -2.8℃이다.
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2. 그림 (가)는 실온에서 반응의 혼합 기체가 a기압으로 평형을 이루고 있는 것을 (나)는 (가) 부피의 1/2이 되도록 피스톤을 고정시킨 후 새로운 평형 상태에 도달한 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, (가)와 (나)의 온도는 같다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"과 "ㄴ"이 모두 옳다.

    - "ㄱ"은 가스의 압력과 부피는 역의 관계에 있으며, 부피가 1/2로 줄어들었으므로 압력은 2배가 되어야 한다는 보이는 것이다.
    - "ㄴ"은 가스의 몰 수가 변하지 않았으므로, 가스의 압력과 부피가 역의 관계에 있기 때문에 부피가 1/2로 줄어들면 압력도 2배가 되어야 한다는 것이다.

    따라서, "ㄱ"과 "ㄴ"이 모두 옳다.
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3. 그림은 5개의 분자를 어떤 기준에 따라 분류하는 과정을 나타낸 것이다.

위의 (가)~(라)에 들어갈 기준으로 옳은 것을 <보기>에서 골라 순서대로 바르게 나타낸 것은? (순서대로 가, 나, 다, 라) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
  2. ㄴ, ㄹ, ㄹ, ㄷ
  3. ㄷ, ㄱ, ㄱ, ㄹ
  4. ㄷ, ㄹ, ㄱ, ㄹ
  5. ㄹ, ㄱ, ㄷ, ㄴ
(정답률: 알수없음)
  • 위 그림에서 분자들을 분류하는 기준은 원자 번호이다. 즉, 가장 왼쪽에 있는 분자부터 원자 번호가 작은 순서대로 분류되어야 한다. 따라서 (가)는 ㄷ, (나)는 ㄱ, (다)는 ㄱ, (라)는 ㄹ이 되어야 한다.
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4. 표는 3~4주기에 있는 임의의 원소 (가)~(다)의 자료를 나타낸 것이다.

위의 자료에서 원소 (가)-(다)를 원자번호가 작은 것부터 커지는 순서대로 바르게 배열한 것은? [3점]

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

    이유: 주어진 자료에서 원자번호가 작은 것부터 큰 것으로 배열하면 다음과 같다.

    가 < 나 < 다

    따라서, 원자번호가 작은 것부터 큰 것으로 배열하면 가-다-나 순서가 되는데, 주어진 보기에서는 가-다-가가 유일하게 이 순서를 지키고 있다.
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5. 그림과 같이 농도가 서로 다른 수산화나트륨(NaOH)수용액 (가)와 (나)를 부피 플라스크에 넣은 후 증류수를 가하여 1L의 용액 (다)를 만들었다.

수용액 (다)의 몰 농도(M)는? (단, NaOH의 화학식량은 40이다.)

  1. 0.01M
  2. 0.02M
  3. 0.03M
  4. 0.04M
  5. 0.05M
(정답률: 알수없음)
  • 농도가 0.1M인 (가) 용액과 0.2M인 (나) 용액을 섞어 1L의 용액을 만들었으므로, NaOH의 몰수는 다음과 같다.

    (0.1 mol/L) × (0.5 L) + (0.2 mol/L) × (0.5 L) = 0.15 mol

    따라서, 용액 (다)의 몰 농도는 다음과 같다.

    0.15 mol / 1 L = 0.15 M

    하지만, 이 용액은 증류수로 희석되었으므로, 최종 몰 농도는 더 낮아진다. 증류수를 사용한 경우, 용액의 몰 농도는 부피의 변화에 반비례하므로, 부피가 1L에서 1.0 L로 증가했으므로, 몰 농도는 다음과 같다.

    0.15 M × (1.0 L / 1.0 L) = 0.15 M

    따라서, 정답은 "0.03M"이 아니라 "0.15M"이다.
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6. 그림은 수소 방전관에서 나오는 가시광선 스펙트럼의 선의 위치를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 수소 방전관에서 나오는 가시광선 스펙트럼은 이산선 스펙트럼이다. (ㄱ)
    - 이산선 스펙트럼은 원자나 분자 등에서 특정한 에너지 준위에서 다른 에너지 준위로 전이될 때 발생한다. (ㄷ)
    - 그림에서 보이는 선들은 수소 원자의 전자가 에너지 준위를 옮겨가며 방출하는 빛의 파장을 나타낸다. (ㄱ)
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7. 그림은 산소 원자의 전자 배치를 전자껍질 모형 (가)와 오비탈 모형 (나)를 이용해 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 전자껍질 모형과 오비탈 모형 모두에서 산소 원자의 전자 배치가 2, 6으로 나타나기 때문에 옳은 것이다. "ㄴ"은 전자껍질 모형에서는 2, 8로 나타나지만 오비탈 모형에서는 2, 6으로 나타나기 때문에 틀린 것이다. "ㄷ"는 전자껍질 모형에서는 2, 6, 2로 나타나지만 오비탈 모형에서는 2, 6, 1로 나타나기 때문에 틀린 것이다. 따라서 정답은 "ㄱ"이다.
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8. 표는 1기압에서 어떤 원소의 두 가지 동소체에 관한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기에서 "ㄱ"은 두 동소체의 상대적 안정도를 나타내는 Gibbs 자유에너지 값이 모두 음수이기 때문에 두 동소체 모두 안정하다는 것을 나타냅니다.
    - "ㄴ"은 두 동소체의 전하 상태가 다르기 때문에 전하에 의한 상호작용이 다르고, 이로 인해 안정도가 다르다는 것을 나타냅니다.
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9. 그림은 1기압에서 각각 1몰의 기체 A와 B의 온도에 따른 PV/RT 값을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"은 기체 A와 B의 온도가 낮아질수록 PV/RT 값이 감소한다는 것을 나타내고, "ㄷ"는 기체 A와 B의 PV/RT 값이 같은 온도에서도 A와 B의 분자량이 다르기 때문에 서로 다른 기체라는 것을 나타낸다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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10. 그림은 헬륨(He)과 아르곤(Ar)을 양쪽 용기에 각각 채우고 가운데 용기와 연결관을 진공으로 만든 상태를 나타낸 것이다.

콕을 모두 열고 충분한 시간이 경과한 후 전체 압력이 0.4기압이 되었다면, 가운데 용기의 부피(V)와 헬륨이 부분 압력(PHe)으로 옳은 것은? (단, He과 Ar은 이상기체의 법칙을 따른다.) (순서대로 V, PHe)

  1. 0.7L, 0.1기압
  2. 0.7L, 0.3기압
  3. 0.8L, 0.1기압
  4. 0.8L, 0.2기압
  5. 0.8L, 0.3기압
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 이상기체의 법칙을 이용하여 해결할 수 있다. 이상기체의 법칙은 PV=nRT로 표현되며, 이 중에서 우리가 사용할 수 있는 것은 PV=nRT에서 P와 V, 그리고 T 세 가지 변수이다. 이 문제에서는 T가 일정하므로, P와 V만을 이용하여 문제를 풀어야 한다.

    가운데 용기와 연결된 연결관이 진공이므로, 가운데 용기 안에 있는 기체의 압력은 외부 압력과 같아진다. 따라서, 가운데 용기 안에 있는 헬륨과 아르곤의 부분 압력을 구하면 된다.

    먼저, 외부 압력은 0.4기압이므로, 가운데 용기 안에 있는 기체의 총 몰수를 구해보자. 이 때, 이상기체의 법칙에서 n은 몰수를 의미하므로, PV=nRT에서 n=P(V/RT)이다. 따라서, 외부 압력이 0.4기압일 때 가운데 용기 안에 있는 기체의 총 몰수는 다음과 같다.

    n = P(V/RT) = 0.4 × (0.5 + 0.3)/(0.0821 × 300) = 0.0087 몰

    이제, 가운데 용기 안에 있는 헬륨과 아르곤의 부분 압력을 구해보자. 이 때, 이상기체의 법칙에서 P는 부분 압력을 의미하므로, PV=nRT에서 P=nRT/V이다. 따라서, 헬륨과 아르곤의 부분 압력은 다음과 같다.

    PHe = nHeRT/V = (0.5 × 0.0087) × 0.0821 × 300/0.7 = 0.1 기압
    PAr = nArRT/V = (0.3 × 0.0087) × 0.0821 × 300/0.7 = 0.06 기압

    따라서, 가운데 용기의 부피는 0.7L이고, 헬륨의 부분 압력은 0.1기압이다.
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11. 다음은 이온 결정(NaCl, KCl)이 물에 용해되는 과정의 입자 모형과 몇 가지 에너지 변화값을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 중 "ㄱ"이 옳은 이유: 이온 결정이 물에 용해될 때, 이온 결정의 격자 구조가 깨지고 이온들이 수용액 안에서 분산되면서 엔탈피가 감소한다. 이는 이온 결정의 노화 에너지와 수용액 분자와의 상호작용 에너지의 차이로 설명할 수 있다.
    - 보기 중 "ㄴ"이 옳은 이유: 이온 결정이 물에 용해될 때, 이온 결정의 격자 구조가 깨지고 이온들이 수용액 안에서 분산되면서 엔트로피가 증가한다. 이는 이온 결정 내부의 이온들이 자유롭게 움직일 수 있는 상태로 변하면서 엔트로피가 증가하기 때문이다. 이는 이온 결정의 노화 에너지와 수용액 분자와의 상호작용 에너지의 차이로 설명할 수 있다.
    - 보기 중 "ㄷ"가 옳은 이유: 이온 결정이 물에 용해될 때, 이온 결정의 격자 구조가 깨지고 이온들이 수용액 안에서 분산되면서 수용액 분자와 이온들 간의 전기적 상호작용이 일어나면서 엔탈피가 증가한다. 이는 이온 결정의 노화 에너지와 수용액 분자와의 상호작용 에너지의 차이로 설명할 수 있다.
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12. 다음은 메탄의 브롬화 반응에 관련된 화학반응식과 그에 따른 반응열을 나타낸 것이다.

이 반응에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 메탄과 브롬 가스가 반응하여 브로모메탄이 생성된다.
    - 이 반응은 발열반응이다.
    - 발열반응이므로 반응열은 음수이다.
    - 따라서, 보기 중에서 "ㄷ"인 "반응열은 음수이다."가 옳은 설명이다.
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13. 그림은 몇 가지 수소 화합물의 분자량과 끓는점을 나타낸 것이다.

수소 화합물의 끓는점에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 수소 화합물의 분자량이 클수록 끓는점이 높아진다. (ㄱ)
    - 수소 화합물의 분자량이 같아도 분자 구조에 따라 끓는점이 다를 수 있다. (ㄷ)
    - 수소 화합물의 분자량이 작을수록 끓는점이 낮아진다. (ㄱ)

    따라서 정답은 "ㄷ"입니다.
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14. 그림은 동일한 두 비커에 어떤 순수한 액체 A와 B를 각각 같은 부피로 넣고 실온에 둔 후 일정한 시간이 경과하였을 때 A의 부피가 B보다 더 많이 줄어든 것을 나타낸 모습이다.

액체 A와 B의 성질을 비교한 것으로 옳은 것을 <보기>에서 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄹ
  5. ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄷ, ㄹ"입니다.

    액체 A는 부피가 줄어들었으므로 수축성이 높은 것으로 추측할 수 있습니다. 반면에 액체 B는 부피가 그대로이므로 수축성이 낮은 것으로 추측할 수 있습니다. 이러한 성질은 각각의 물질의 분자 구조와 상호작용에 의해 결정됩니다. 따라서, 액체 A와 B는 분자 구조와 상호작용이 다른 것으로 추측할 수 있습니다. 이에 따라 "ㄷ, ㄹ"이 정답입니다.
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15. 다음은 일산화이질소(N2O) 기체의 분해 반응과 시간에 따른 N2O의 농도를 나타낸 것이다. k1과 k2는 각 단계의 반응 속도 상수이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 일산화이질소의 분해 반응은 2단계 반응으로 이루어져 있다.
    - 첫 번째 단계에서는 일산화이질소 분자가 분해되어 질소 원자와 산소 원자로 이루어진 중간체가 생성된다.
    - 두 번째 단계에서는 중간체가 다시 일산화이질소와 질소로 재결합한다.
    - 첫 번째 단계의 속도 결정 단계는 1차 반응이므로, k1은 농도가 절반으로 감소하는 시간인 반감기와 관련이 있다.
    - 반면에 두 번째 단계의 속도 결정 단계는 2차 반응이므로, k2는 농도의 제곱에 비례한다.
    - 따라서, 시간이 지남에 따라 일산화이질소의 농도는 빠르게 감소하다가 천천히 감소하는 양상을 보인다.
    - 이에 대한 설명으로 보기 "ㄱ"은 옳다.
    - 또한, 첫 번째 단계의 반응 속도 상수 k1이 더 크기 때문에, 전체 반응 속도는 첫 번째 단계의 속도에 의해 결정된다.
    - 따라서, 두 번째 단계의 반응 속도 상수 k2가 증가하더라도 전체 반응 속도는 크게 변하지 않는다.
    - 이에 대한 설명으로 보기 "ㄷ"도 옳다.
    - 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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16. 다음은 25℃, 1기압에서 어떤 반응의 화학반응식과 몇 가지 물질의 반응열을 나타낸 것이다.

위 반응의 반응열(⊿H°)을 구하기 위해 주어진 자료에서 꼭 필요한 값을 모두 고른 것은? [3점]

  1. a, b, c
  2. b, c, d
  3. b, d, e
  4. a, b, c, e
  5. a, c, d, e
(정답률: 알수없음)
  • b, c, d. 반응열(⊿H°)을 구하기 위해서는 반응열 계수와 각 물질의 표준 생성 엔탈피(⊿Hf°)가 필요하다. 이 문제에서는 반응열 계수는 이미 주어졌고, 각 물질의 표준 생성 엔탈피를 알아야 한다. 따라서 b, c, d가 필요하다. a는 반응열 계수가 아니라 반응식이므로 필요하지 않고, e는 다른 물질의 표준 생성 엔탈피이므로 필요하지 않다.
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17. 다음은 0.1M 아세트산(CH3OOH) 수용액 100mL와 0.1M 아세트산나트륨(CH3OONa) 수용액 100mL를 혼합하여 만든 완충 용액에서 각 물질의 이온화 반응식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 0.1M 아세트산(CH3OOH)은 산성성분으로서 수용액에서 H+ 이온을 생성한다. 이 때 이온화 반응식은 H2O + CH3COOH ⇌ H3O+ + CH3COO- 이다. 따라서 보기 중 "ㄱ"은 옳다.
    - 0.1M 아세트산나트륨(CH3OONa)은 염기성분으로서 수용액에서 OH- 이온을 생성한다. 이 때 이온화 반응식은 CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OH- 이다. 따라서 보기 중 "ㄷ"도 옳다.
    - 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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18. 다음은 0.1M 수산화나트륨 수용액 20mL에 농도가 서로 다른 산을 가하면서 각각의 전류의 세기를 측정한 것이다. A는 묽은 염산을 B는 묽은 황산을 가할 때 얻어진 결과이다.

위 실험에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, 묽은 염산과 묽은 황산 모두 각각의 전해질이 이온화되어 전기적으로 활성화된 형태로 존재하기 때문에, 수산화나트륨과 반응하여 전기적으로 중화반응이 일어나면서 전류의 세기가 감소하기 때문이다. 즉, 두 산 모두 전해질로서의 성질을 가지고 있기 때문에, 수산화나트륨과 반응하여 전기적으로 중화되는 것이다.
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19. 그림은 화학 전지 장치를 나타낸 것이고, 표는 이 반응의 표준 환원 전위 값을 나타낸 것이다.

이 화학 전지에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ. 이 화학 전지에서는 양극에 있는 Zn이 음극 반응을 일으키고, 음극에 있는 Cu가 양극 반응을 일으킨다. 이때, Zn의 환원 전위가 Cu의 환원 전위보다 작기 때문에 Zn이 Cu보다 먼저 환원되어 전자를 방출하고, Cu는 이를 받아들여서 화학 전지가 작동한다.
    - ㄴ. 이 반응에서는 양극 반응과 음극 반응의 전위차가 1.10V로 크기 때문에, 이 화학 전지는 상당히 강력한 전기를 발생시킬 수 있다.
    - ㄷ. 이 반응에서는 양극 반응과 음극 반응의 전위차가 양수이기 때문에, 이 반응은 자발적으로 일어날 수 있다. 따라서 이 화학 전지는 충전이 가능하다.
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20. 그림은 염화구리(Ⅱ)수용액이 든 U자관에 구리 막대와 직류 전원 장치를 연결한 것을 표는 몇 가지 반응의 표준 환원 전위 값을 나타낸 것이다.

위 장치의 스위치를 닫고 충분한 시간이 경과한 후, (-)극과 (+)극 구리 막대의 질량 변화로 옳은 것은? (순서대로 (-)극, (+)극)

  1. 감소, 증가
  2. 일정, 감소
  3. 일정, 일정
  4. 증가, 일정
  5. 증가, 감소
(정답률: 알수없음)
  • 정답: 증가, 감소

    이유: 그림에서 보듯이, 염화구리(Ⅱ)는 환원되어 구리로 변하면서 전자를 받아들이게 되는데, 이때 (-)극에서는 구리 막대가 전자를 잃어내면서 산화되어 질량이 감소하고, (+)극에서는 구리 막대가 전자를 받아들여 환원되어 질량이 증가하게 된다. 따라서 정답은 "증가, 감소"이다.
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