수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2007-11-15)

수능(화학II)
(2007-11-15 기출문제)

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1. 그림 (가)는 온도가 a인 어떤 물질 일정량을 세 가지 다른 압력(PA, PB, PC)에서 일정한 열량으로 각각 가열할 때의 가열 곡선이고, (나)는 이 물질의 상평형 그림이다. 이 물질의 비열은 기체<고체<액체이다.

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)
  • 보기에서 모두 옳은 설명은 "ㄱ, ㄷ"입니다.

    ㄱ. 그림 (가)에서 PA < PB < PC 이므로, 압력이 증가할수록 가열 곡선의 기울기가 작아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 압력이 증가하면 같은 열량으로 물질을 가열할 때 온도 상승폭이 작아지게 된다.

    ㄷ. 그림 (나)에서 고체-액체 상평형선은 기울기가 양수이므로, 압력이 증가하면 상평형선도 오른쪽으로 이동하게 된다. 따라서, 압력이 증가하면 고체와 액체의 상평형 온도가 모두 상승하게 된다.
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2. 다음은 밀폐된 1 L 용기에서 기체 A가 반응하여 기체 B를 생성할 때의 열화학반응식과 반응 시간에 따른 A와 B의 농도를 나타낸 것이다. t1 에서 A와 B를 1 몰씩 첨가하고 t2 에서는 온도를 높였다.

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)
  • - t1에서 A와 B를 1 몰씩 첨가하면 초기 농도는 [A] = [B] = 1 M 이다.
    - 반응이 진행하면서 A가 감소하고 B가 증가하므로 [A]는 감소하고 [B]는 증가한다.
    - t2에서 온도가 높아지면 반응속도가 증가하므로 [A]와 [B]의 변화량이 더욱 크다.
    - t2에서 [A]는 더욱 빠르게 감소하고 [B]는 더욱 빠르게 증가한다.
    - 따라서 t2에서 [B]의 농도가 더욱 높아지게 된다.
    - 따라서 보기에서 "ㄱ, ㄴ"이 모두 옳다.
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3. 그림은 전기분해 장치이고, 표는 25 ℃에서 1.0 M ACl2와 BSO4 수용액을 각각 전기분해하였을 때 전극에서의 생성 물질과 전극 주위 용액의 pH 변화를 일부 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 금속 원소이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 전극에서 생성된 물질과 전극 주위 용액의 pH 변화를 보면, ACl2는 양이온인 A+와 Cl- 이온으로 분해되어 전극에서 Cl- 이온이 산화되어 Cl2 가스가 생성되고, 전극 주위 용액의 pH는 산성으로 변화한다.
    - BSO4는 음이온인 SO42- 이온으로 분해되어 전극에서 SO42- 이온이 환원되어 O2 가스가 생성되고, 전극 주위 용액의 pH는 염기성으로 변화한다.
    - 따라서, "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 모두 옳은 설명이다.
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4. 다음은 은(Ag)을 진한 질산에 넣었을 때 일어나는 산화·환원 반응식이다. 는 화학반응식의 계수이다.

이 산화·환원 반응에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. H+ 는 산화제이다.
  2. 는 환원제이다.
  3. 는 서로 다르다.
  4. 는 각각 2와 1이다.
  5. Ag 1몰이 3몰과 반응한다.
(정답률: 알수없음)
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5. 그림은 산 HA와 HB 수용액 20 mL에 1.0M NaOH 수용액을 각각 가할 때 두 용액에 들어 있는 A- 와 B- 의 몰수를 나타낸 것이다.

HA와 HB 수용액의 몰 농도의 비와 이온화도의 비로 옳은 것은? (순서대로 몰 농도의 비, 이온화도의 비) [3점]

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

    HA와 HB는 각각 약한 산이므로 NaOH와 반응하여 이온화된 형태인 A-와 B-를 생성한다.

    HA + NaOH → NaA + H2O
    HB + NaOH → NaB + H2O

    이때, NaOH의 몰농도는 1.0M이므로, 20mL에 1.0M NaOH를 가하면 다음과 같이 몰수를 구할 수 있다.

    HA 용액: 1.0M × 0.020L = 0.02mol NaOH
    HB 용액: 1.0M × 0.020L = 0.02mol NaOH

    따라서, A-와 B-의 몰수는 각각 다음과 같다.

    HA 용액: 0.02mol NaA ÷ 0.020L = 1.0M NaA
    HB 용액: 0.02mol NaB ÷ 0.020L = 1.0M NaB

    이온화도는 각 산의 이온화 상수(Ka)로 나타낼 수 있다. 이때, Ka는 다음과 같다.

    Ka(HA) = [H+][A-]/[HA]
    Ka(HB) = [H+][B-]/[HB]

    HA와 HB는 같은 양의 NaOH를 가했으므로, [OH-]는 같다. 따라서, [H+]는 HA와 HB의 Ka값에 따라 달라진다.

    HA의 Ka가 HB의 Ka보다 크므로, HA의 이온화도가 더 높다. 이를 수치적으로 나타내면 다음과 같다.

    HA 용액: Ka(HA) = 1.8 × 10-5
    HB 용액: Ka(HB) = 1.0 × 10-5

    따라서, HA와 HB 용액의 이온화도 비는 다음과 같다.

    HA 용액: 1.8 × 10-5 ÷ 1.0 × 10-5 = 1.8
    HB 용액: 1.0 × 10-5 ÷ 1.0 × 10-5 = 1.0

    이에 따라, 몰 농도의 비와 이온화도의 비는 각각 "1：2, 4：1"이 된다.
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6. 다음은 수소(H2)와 산소(O2)가 각각 채워진 구와 진공인 구가 연결된 그림과 실험 과정을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 촉매 및 연결관의 부피는 무시하며, 온도는 일정하다. 생성된 수증기는 응축되지 않는다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 수소와 산소가 각각 채워진 구와 진공인 구가 연결되어 있으므로, 두 구 사이에는 압력 차이가 발생한다.
    - 이 압력 차이로 인해 수소와 산소가 연결관을 통해 이동하게 되고, 촉매의 역할로 수소와 산소가 반응하여 수증기가 생성된다.
    - 생성된 수증기는 응축되지 않으므로, 연결관을 통해 계속해서 배출된다.
    - 따라서, 이 과정에서는 수소와 산소가 반응하여 수증기가 생성되고, 생성된 수증기는 배출된다는 것이 옳다. (ㄱ)
    - 온도가 일정하므로, 이 과정에서는 엔탈피 변화가 없다. (ㄴ)
    - 연결관의 부피는 무시되므로, 연결관을 통해 이동하는 수소와 산소의 양에는 변화가 없다. (ㄷ)
    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄷ" 이다.
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7. 다음은 밀폐된 용기에서 암모니아 합성에 대한 열화학반응식이다.

이 반응이 평형에 도달했을 때, 각 조건 변화에 대한 결과가 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"은 온도가 증가하면 엔탈피가 증가하여 역반응이 증폭되어 암모니아의 양이 감소하고, "ㄷ"는 압력이 증가하면 반응물 쪽으로 밀려 암모니아의 양이 증가하기 때문입니다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 정답입니다.
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8. 다음은 이산화황(SO2)의 생성 반응과 몇 가지 화학 반응에 대한 열화학반응식이다.

이 자료로부터 SO2(g)의 생성열(⊿H)을 구하는 식으로 옳은 것은?

  1. 1/2(⊿H1－⊿H2)
  2. 1/2(⊿H1 + ⊿H2)
  3. ⊿H1－⊿H2
  4. ⊿H1 + ⊿H2
  5. 2(⊿H1－⊿H2)
(정답률: 알수없음)
  • 답은 "1/2(⊿H1－⊿H2)"이다.

    이유는 SO2의 생성 반응식에서 1몰의 SO2를 생성하는데 필요한 엔탈피 변화량(⊿H1)과, 1/2몰의 O2를 소비하는데 필요한 엔탈피 변화량(⊿H2)이 주어졌기 때문이다.

    따라서 SO2 1몰을 생성하는데 필요한 엔탈피 변화량은 1/2(⊿H1－⊿H2)이다. 이유는 1몰의 SO2를 생성하는데 필요한 O2의 몰 수는 1/2몰이기 때문이다.
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9. 그림은 두 가지 이온 화합물의 이온 사이의 거리에 따른 에너지를 나타낸 것이고, 자료는 관련된 화학반응식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 이온 사이의 거리가 무한히 떨어져 있는 상태의 에너지는 0이고, X와 Y 는 임의의 할로겐 원소이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 이온 사이의 거리가 작아질수록 에너지가 감소한다. (ㄱ)
    - X와 Y는 할로겐 원소이므로 전자를 받아들이는 경향이 강하다. 따라서 X와 Y 이온이 결합하여 X-Y 분자가 생성될 때 에너지가 방출된다. (ㄷ)
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10. 그림은 원자 번호가 연속적으로 증가하는 원자 A~D의 1차 및 2차 이온화 에너지를 나타낸 것이다. 원자 A~D는 2주기와 3주기에 걸쳐 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, A~D는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ㄱ. 2주기 원소의 1차 이온화 에너지는 3주기 원소의 1차 이온화 에너지보다 작다.
    - 그림에서 A와 B, C와 D의 위치를 비교해보면, A와 B의 1차 이온화 에너지, C와 D의 1차 이온화 에너지가 각각 비슷한 크기를 가지고 있음을 알 수 있다. 하지만 A와 C, B와 D를 비교해보면, A와 C의 1차 이온화 에너지, B와 D의 1차 이온화 에너지가 각각 비슷한 크기를 가지고 있지 않다. 따라서 2주기 원소의 1차 이온화 에너지는 3주기 원소의 1차 이온화 에너지보다 작다는 것을 알 수 있다.

    ㄴ. 2차 이온화 에너지는 1차 이온화 에너지보다 크다.
    - 2차 이온화 에너지는 이미 한 번 이온화가 일어난 상태에서 다시 이온화를 일으키는 것이므로, 이전보다 더 많은 에너지가 필요하다. 따라서 2차 이온화 에너지는 1차 이온화 에너지보다 크다는 것을 알 수 있다.
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11. 그림은 1기압 기체 A와 B의 물에 대한 용해도를 온도에 따라 나타낸 것이다. 이때 기체 A와 B는 헨리의 법칙을 따른다.

기체 A와 B의 용해도에 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)
  • - ㄱ. 기체 A와 B의 용해도는 모두 온도가 낮을수록 증가한다. 이는 헨리의 법칙에 따라 기체의 분압이 낮아지면 용해도가 증가하기 때문이다.
    - ㄴ. 기체 A와 B의 용해도는 모두 농도가 높을수록 증가한다. 이는 헨리의 법칙에 따라 기체의 농도가 높아지면 용해도가 증가하기 때문이다.
    - ㄷ. 기체 A와 B의 용해도는 온도와 농도에 모두 영향을 받는다. 따라서 온도와 농도가 모두 높을수록 용해도가 높아지며, 온도와 농도가 모두 낮을수록 용해도가 낮아진다.
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12. 다음은 메탄의 할로겐화 반응에 대한 열화학반응식과 주어진 반응 경로에 대한 에너지를 나타낸 그림이다.

이 반응에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기에서 "ㄱ"은 반응 엔탈피가 음수이므로 반응이 발열반응임을 나타낸다.
    - 보기에서 "ㄷ"는 활성화 에너지가 낮아 반응이 쉽게 일어남을 나타낸다.
    - 따라서, "ㄱ, ㄷ"가 모두 옳은 설명이다.
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13. 그림 (가)는 수소의 선 스펙트럼 중 라이먼 계열과 발머 계열을 진동수로 표현한 것이고, (나)는 (가)의 선 a~e에 해당하는 전자 전이를 보어의 수소 원자 모형에 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ: 그림 (가)는 수소의 선 스펙트럼을 보여주고, (나)는 그 선들이 보어의 수소 원자 모형에서 어떤 전자 전이에 해당하는지 보여준다. 이에 대한 설명으로 모두 옳다.
    - ㄴ: 그림 (가)에서 선 a~e는 라이먼 계열과 발머 계열에 해당하는데, 이는 수소 원자의 전자가 에너지 준위 간 이동할 때 방출되는 빛의 진동수가 서로 다르기 때문이다. (나)에서는 이러한 전자 전이가 보어의 수소 원자 모형에서 어떻게 이루어지는지를 보여준다. 이에 대한 설명으로 모두 옳다.
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14. 그림은 물 200 g에 포도당 18 g을 녹인 용액이 끓을 때, 기화된 물의 질량에 따라 끓는점을 나타낸 것이다.

이 자료에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 물의 끓는점은 100℃ 이며, 포도당의 분자량은 180이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ. 물에 포도당을 녹인 용액의 끓는점은 순수한 물의 끓는점보다 높다.
    - ㄴ. 물의 질량이 증가할수록 끓는점이 높아진다.
    - ㄷ. 물에 포도당을 녹인 용액의 끓는점은 포도당의 농도에 비례하여 높아진다.
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15. 그림과 같이 500 mL 부피플라스크에 고체 NaOH 0.15 몰과 0.50 M NaOH 수용액 100 mL를 넣은 후, 표선까지 증류수를 채웠을 때 NaOH 수용액의 몰 농도(M)는? [3점]

  1. 0.30 M
  2. 0.40 M
  3. 0.50 M
  4. 0.60 M
  5. 0.70 M
(정답률: 알수없음)
  • NaOH의 몰수는 보존되므로, 0.15 몰의 고체 NaOH와 0.50 M의 NaOH 수용액을 합하면 총 몰수는 다음과 같다.

    0.15 mol + (0.50 mol/L × 0.1 L) = 0.20 mol

    따라서, 총 부피는 500 mL + 100 mL = 600 mL 이므로, 몰 농도는 다음과 같다.

    0.20 mol / 0.6 L = 0.33 M

    하지만, 증류수를 추가하여 부피를 500 mL로 맞추면, 몰 농도는 다음과 같다.

    0.20 mol / 0.5 L = 0.40 M

    따라서, 정답은 "0.40 M" 이다.
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16. 그림은 온도가 같은 기체 A와 B가 각각 들어 있는 동일한 두 개의 실린더에 같은 질량의 추로 압력을 가할 때 기체가 분출 되는 모습을 나타낸 것이다. 두 피스톤이 동일한 높이에서 바닥에 닿을 때까지 걸린 시간은 기체 B인 경우가 기체 A인 경우의 2배이다.

기체 A와 B에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 기체 온도는 일정하며, 피스톤의 마찰은 무시한다.)

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

    기체 A와 B는 온도가 같으므로 같은 양의 기체가 같은 압력을 받으면 부피가 같아진다. 따라서 기체 A와 B의 부피는 같다.

    두 피스톤이 동일한 높이에서 바닥에 닿을 때까지 걸린 시간은 기체 B인 경우가 기체 A인 경우의 2배이므로, 기체 B는 기체 A에 비해 더 빠르게 추를 내려앉힐 수 있다. 이는 기체 B가 기체 A에 비해 더 낮은 밀도를 가지고 있기 때문이다.

    따라서, 보기에서 "ㄱ"은 기체 A와 B의 부피가 같다는 것을 의미하고, "ㄷ"는 기체 B가 기체 A에 비해 더 낮은 밀도를 가지고 있다는 것을 의미한다.
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17. 다음은 고체 물질 C와 D가 생성되는 화학반응식과 생성물이 들어 있는 혼합 용액에서 각 물질을 분리하는 과정이다.

과정 (가), (다), (라)에 필요한 실험 기구를 <보기>에서 고른 것은? (단, C와 D는 비휘발성이며, 물에 대한 용해도는 작다.) (순서대로 가, 나, 다) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄹ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄱ, ㄴ
  5. ㄹ, ㄱ, ㄴ
(정답률: 알수없음)
  • 가) C와 D가 생성되는 화학반응식은 고체 상태로 표현되어 있으므로, 이를 분리하기 위해서는 고체를 액체로 용해시키는 과정이 필요하다. 따라서, 용액을 가열하여 증발시키는 부피분석기가 필요하다.

    나) 증발한 용액에서 C와 D를 분리하기 위해서는, 두 물질의 녹는점을 이용하여 분리할 수 있다. 이를 위해서는 두 물질의 녹는점을 측정할 수 있는 적정한 실험 기구가 필요하다. 따라서, 녹는점 측정용 기구인 적정관이 필요하다.

    다) C와 D를 분리하기 위해서는, 두 물질의 녹는점 차이를 이용하여 분리할 수 있다. 이를 위해서는 두 물질의 녹는점을 측정한 후, 녹는점 차이에 따라 분리할 수 있는 적정한 실험 기구가 필요하다. 따라서, 녹는점 차이에 따라 분리할 수 있는 분무기가 필요하다.

    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄷ, ㄹ" 이다.
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18. 그림은 어떤 산 HA와 HB가 수용액에서 이온화된 상태를 모형으로 나타낸 것이다. 이때 두 수용액의 부피는 같다.

HA와 HB 수용액을 비교한 것으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

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

    - "ㄱ" : HA와 HB의 이온화 상태는 같다. (X)
    - "ㄷ" : HB의 이온화 상태가 더 크다. (O)
    - "ㄱ, ㄴ" : HA의 이온화 상태가 더 크다. (X)
    - "ㄴ, ㄷ" : HA와 HB의 이온화 상태는 다르며, HB의 이온화 상태가 더 크다. (O)
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ" : 모두 맞는 내용이 아니다. (X)

    그림에서 HA와 HB의 이온화 상태를 비교해보면, HB의 이온화 상태가 더 크다는 것을 알 수 있다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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19. 그림은 분자량이 다른 세 가지 화합물의 끓는점을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 분자량이 높을수록 끓는점이 높아진다. (ㄱ)
    - 화합물 A는 분자량이 가장 낮으므로 가장 낮은 끓는점을 가진다.
    - 화합물 C는 분자량이 가장 높으므로 가장 높은 끓는점을 가진다.
    - 화합물 B는 A와 C의 중간 분자량을 가지므로 중간 끓는점을 가진다. (ㄴ)
    - 따라서, 옳은 것은 "ㄱ, ㄴ" 이다.
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20. 다음은 메탄(CH4)과 암모니아(NH3)의 구조식을 나타낸 것이다.

이 화합물에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

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

    - 메탄(CH4)은 탄소(C) 원자가 중심이 되어 4개의 수소(H) 원자가 결합한 구조를 가지고 있습니다. 이는 탄소가 4개의 공유결합을 형성할 수 있기 때문입니다.
    - 암모니아(NH3)는 질소(N) 원자가 중심이 되어 3개의 수소(H) 원자가 결합한 구조를 가지고 있습니다. 이는 질소가 3개의 공유결합을 형성하고, 질소의 비공유전자쌍이 1개 있기 때문입니다.

    따라서, 메탄과 암모니아의 구조식과 설명이 모두 옳은 것은 "ㄴ"입니다.
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