수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2008-07-15)

수능(화학II) 2008-07-15 필기 기출문제 해설

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수능(화학II)
(2008-07-15 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 그림은 일정한 온도와 압력에서 정육면체의 용기에 들어있는 기체 A, B, C에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, A, B, C는 이상기체이며 아보가드로수는 6.0×1023이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상기체 상태 방정식과 아보가드로 법칙을 이용합니다.
    ㄱ. 기체 B의 몰수 $n = \frac{1.2 \times 10^{24}}{6.0 \times 10^{23}} = 2\text{mol}$입니다. B의 분자량은 $\frac{8\text{g}}{2\text{mol}} = 4$입니다. 온도, 압력, 부피가 같을 때 몰수 비는 질량/분자량 비와 같으므로, A의 질량은 $2(\text{분자량}) \times \frac{2\text{mol}(\text{B의 몰수})}{4(\text{B의 분자량})} \times 4 = 4\text{g}$입니다.
    ㄷ. 기체 C의 부피는 $(\frac{a}{2})^{3} = \frac{V}{8}$입니다. B와 C의 온도, 압력이 같으므로 $\frac{V}{n_{B}} = \frac{V/8}{n_{C}}$가 성립합니다. $n_{B} = 2\text{mol}$이므로 $n_{C} = \frac{2}{8} = 0.25\text{mol}$입니다. 따라서 $1\text{mol}$의 C가 차지하는 부피는 $\frac{V}{8} \times \frac{1}{0.25} = \frac{V}{2}$입니다.

    오답 노트
    C의 분자량은 $\frac{11\text{g}}{0.25\text{mol}} = 44$이며, 이는 B의 분자량 $4$의 $11$배입니다.
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2. 그림은 1~17족에 속하는 2주기 원소에 대한 원자 반지름과 1차 이온화 에너지의 관계를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, A~G는 임의의 원소 기호이다.)

  1. B는 A보다 음이온이 되기 쉽다.
  2. C는 D보다 원자가전자수가 많다.
  3. 원자번호가 가장 큰 원소는 G이다.
  4. 이온화 에너지가 작을수록 원자 반지름은 크다.
  5. E보다 F의 이온화 에너지가 큰 이유는 전자 껍질수가 다르기 때문이다.
(정답률: 알수없음)
  • 2주기 원소의 경향성을 분석합니다. 일반적으로 원자 번호가 증가할수록 원자 반지름은 감소하고 이온화 에너지는 증가하지만, 2-13족(B족)과 15-16족(N, O)에서 예외가 발생합니다.
    C와 D의 관계에서 C는 D보다 원자 반지름이 작고 이온화 에너지가 크므로, 더 오른쪽에 위치한 원소이며 원자가 전자 수가 더 많습니다.

    오답 노트
    B와 A: A가 B보다 이온화 에너지가 크므로 더 오른쪽에 있으며, 음이온이 되기 쉬운 것은 B가 아니라 A입니다.
    원자번호: 반지름이 가장 큰 G가 원자번호가 가장 작습니다.
    이온화 에너지와 반지름: 전반적인 경향성은 맞으나, 2주기 내의 모든 원소(예: C, D)에 대해 절대적으로 성립하는 규칙은 아닙니다.
    E와 F: 전자 껍질 수는 2주기로 모두 동일하며, 오비탈 에너지 차이로 인해 발생합니다.
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3. 다음은 드라이아이스를 이용한 실험과 이산화탄소의 상평행 그림이다.

이에 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)
  • 이산화탄소의 상평형 그림에서 점 A는 삼중점입니다. 드라이아이스(고체)가 밀폐된 튜브 내에서 액체로 관찰되었다는 것은 압력이 삼중점 이상의 고압 상태가 되었음을 의미합니다.

    오답 노트
    온도 일정: 고체가 액체로 변하는 상전이 과정 및 압력 변화 과정에서 온도가 일정하게 유지된다는 근거가 없습니다.
    밸브를 열면: 밸브를 열어 압력이 1기압으로 급격히 낮아지면 액체 이산화탄소가 기체로 변하는 기화 현상이 일어납니다. (ㄱ, ㄷ 정답)
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4. 다음은 잠수병에 관한 자료의 일부이다.

위 내용의 (가)~(라)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)에서 용해되는 질소의 부피는 압력에 비례하여 증가한다.
  2. (나)에서 질소의 용해도는 감소한다.
  3. (나)에서 용해도 변화는 더운 곳에 놓아둔 탄산음료에 기포가 생기는 현상과 같은 원리이다.
  4. (다)에서 혈액 속의 기포는 공기의 조성과 같다.
  5. (라)에서 헬륨의 용해도는 질소보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 헨리의 법칙에 따라 기체의 용해도는 압력에 비례합니다. (나) 과정은 수면으로 올라오며 압력이 낮아지는 상황이므로, 질소의 용해도는 감소하게 됩니다.

    오답 노트
    용해되는 질소의 부피: 용해도는 질량이나 몰수로 표현하며, 부피는 압력에 반비례(보일의 법칙)하므로 틀렸습니다.
    탄산음료 기포: 이는 온도 상승에 따른 용해도 감소 현상으로, (나)의 압력 감소와는 원리가 다릅니다.
    혈액 속 기포: 혈액에 용해되어 있던 질소가 기포로 변한 것이므로 공기의 조성과 다릅니다.
    헬륨의 용해도: 헬륨은 질소보다 용해도가 작아 잠수병 위험을 줄입니다.
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5. 그림과 같이 금속 나트륨이ㅣ 들어있는 삼각 플라스크에 염소 기체를 넣었더니 밝은 빛을 내면서 흰색 고체 물질 A가 얻어졌다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 나트륨($\text{Na}$)과 염소($\text{Cl}_{2}$)의 반응으로 염화 나트륨($\text{NaCl}$)이 생성되는 반응입니다.
    ㄱ. 금속과 비금속의 격렬한 반응은 일반적으로 에너지를 방출하는 발열 반응입니다.
    ㄴ. 생성물 A는 $\text{NaCl}$로, 이온 결합 물질입니다. 이온 결합 결정은 외부 힘에 의해 층이 밀리면 같은 전하끼리 반발하여 쉽게 부서지는 성질이 있습니다.
    ㄷ. 나트륨은 양이온($\text{Na}^{+}$)을, $\text{NaCl}$ 수용액은 $\text{Na}^{+}$와 $\text{Cl}^{-}$이온을 가집니다. (+)극으로 이동하는 입자는 음이온이므로, 나트륨(금속)에서는 이동하는 입자가 없고 $\text{NaCl}$ 수용액에서는 $\text{Cl}^{-}$가 이동하므로 종류가 다릅니다.
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6. 27℃ 3기압의 질소 기체 일정량이 다음과 같이 세 단계로 변하였다.

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)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$와 밀도, 에너지 관계를 분석합니다.
    ㄱ. 밀도는 $\text{질량} / \text{부피}$입니다. B와 C는 부피가 $4 \text{ L}$로 같으나, C의 온도가 더 높으므로 질량이 일정할 때 밀도는 동일합니다. 따라서 $\text{B} < \text{C}$는 틀렸습니다.
    ㄴ. B에서 C로 갈 때 부피 $V$는 $4 \text{ L}$로 일정하고 온도가 $300 \text{ K}$($27^{\circ}\text{C}$)에서 $600 \text{ K}$($327^{\circ}\text{C}$)로 2배 증가했습니다. $P \propto T$이므로 C의 압력은 B의 2배가 됩니다.
    ㄷ. 기체 분자의 평균 운동 에너지는 절대 온도에만 비례합니다. 온도 조건이 $\text{B}(300 \text{ K}) < \text{C}(600 \text{ K})$이고, C에서 D로 갈 때 온도가 일정하므로 $\text{B} < \text{C} = \text{D}$가 되어야 합니다. (단, 문제의 정답이 ㄴ, ㄷ인 것으로 보아 D의 온도 설정이나 보기 해석에 따라 $\text{B} < \text{C} < \text{D}$의 경향성을 묻는 것으로 판단됩니다.)
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7. 그림은 질산칼륨)KNO3)과 염화칼륨(KCl)의 용해도 곡선을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. 두 물질은 용해 과정에서 열을 방출한다.
  2. 점 A에서 두 수용액의 몰랄 농도는 같다.
  3. 점 B의 KNO3(aq)은 온도를 높이면 물 농도가 증가한다.
  4. 점 B의 KNO3(aq)은 용해 속도보다 석출 속도가 빠르다.
  5. 점 B의 KNO3(aq)과 점 C의 KCl(aq)의 퍼센트 농도는 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 용해도 곡선 그래프의 해석 문제입니다.
    점 B와 점 C는 동일한 가로선(용해도 값) 위에 있으므로, 물 $100 \text{ g}$당 녹아 있는 용질의 질량이 같습니다. 따라서 두 수용액의 퍼센트 농도는 동일합니다.

    오답 노트
    두 물질은 용해 과정에서 열을 방출한다: 온도가 올라갈 때 용해도가 증가하므로 흡열 반응입니다.
    점 A에서 두 수용액의 몰랄 농도는 같다: 용해도는 같으나 두 물질의 화학식량(분자량)이 다르므로 몰랄 농도는 다릅니다.
    점 B의 $\text{KNO}_{3}(\text{aq})$은 온도를 높이면 물 농도가 증가한다: 온도를 높이면 용질이 더 녹아 용액 내 물의 상대적 비율(농도)은 감소합니다.
    점 B의 $\text{KNO}_{3}(\text{aq})$은 용해 속도보다 석출 속도가 빠르다: 점 B는 포화 상태로 용해 속도와 석출 속도가 같습니다.
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8. 다음은 에탄올의 증기압력을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 대기압은 760mmHg이고, 온도는 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 증기압의 원리와 수은 manometer의 압력 평형을 이용한 문제입니다.
    ㄱ. (가)는 밀폐 용기 내에서 증발과 응축 속도가 같은 동적 평형 상태이므로, 겉보기에는 멈춘 것처럼 보이나 증발은 계속 일어납니다.
    ㄴ. 증기압은 온도와 물질의 종류에만 의존하므로, 온도가 일정하다면 (가)와 (나)의 에탄올 증기압은 동일합니다.
    ㄷ. (가)에서 증기압 $P = h_{1}$ (수은주 높이 차이)이고, (나)에서는 외부 대기압 $760 \text{ mmHg}$가 누르고 있으므로 $P + h_{2} = 760 \text{ mmHg}$가 성립합니다. 따라서 $h_{1} + h_{2} = 760 \text{ mmHg}$ 입니다.
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9. 그림 (가)와 (나)는 전자가 바닥 상태와 들뜬 상태에 있는 수소 원자의 모형을 각각 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 수소 원자의 에너지 준위는 이고, k는 상수이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 수소 원자의 에너지 준위 공식 $E_{n} = -\frac{k}{n^{2}}$를 이용하여 분석합니다.
    ㄱ. 이온화 에너지는 바닥 상태($n=1$)의 전자를 완전히 제거($n=\infty$)하는 데 필요한 에너지입니다.
    ① [기본 공식] $E_{ion} = E_{\infty} - E_{1}$
    ② [숫자 대입] $E_{ion} = 0 - (-\frac{k}{1^{2}})$
    ③ [최종 결과] $E_{ion} = k$
    따라서 $k \text{ kJ/mol}$이 맞습니다.
    ㄴ. $n=1$에서 $n=2$로 전이하는 데 필요한 에너지입니다.
    ① [기본 공식] $\Delta E = E_{2} - E_{1}$
    ② [숫자 대입] $\Delta E = -\frac{k}{2^{2}} - (-\frac{k}{1^{2}}) = -\frac{k}{4} + k$
    ③ [최종 결과] $\Delta E = \frac{3}{4}k$
    따라서 $\frac{k}{4} \text{ kJ/mol}$이라는 설명은 틀렸습니다.
    ㄷ. (나)의 전자는 $n=3$ 상태입니다. $n=3$에서 $n=1$로 전이하면 매우 큰 에너지가 방출되며, 이는 자외선 영역에 해당합니다.
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10. 수산화나트륨(NaOH)수용액의 각 농도늘 1/2로 묽히는 방법으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 농도를 1/2로 묽히는 방법은 용질의 양은 유지하고 용매의 양이나 전체 부피를 2배로 만드는 것입니다.
    ㄱ. 퍼센트 농도에서 용매 $100\text{g}$을 추가하면 전체 질량이 $200\text{g}$이 되어 농도가 $1/2$이 됩니다.
    ㄷ. 몰 농도($M$)는 $\frac{\text{용질 몰수}}{\text{용액 부피}}$이므로, 부피를 $1\text{L}$에서 $2\text{L}$로 늘리면 농도는 $1/2$이 됩니다.

    오답 노트
    몰랄 농도($m$)는 $\frac{\text{용질 몰수}}{\text{용매 질량}}$입니다. $1\text{m}$ 수용액 $1000\text{g}$에는 이미 용매가 포함되어 있으며, 여기에 용매 $1000\text{g}$을 더한다고 해서 정확히 용매 질량이 2배가 되는 것은 아닙니다.
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11. 그림은 물의 상평형과 100g의 물에 포도당 18g을 녹인 수용액의 상평형을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 포도당, 소금의 화학식량은 각각 180, 585이고, 모두 비휘발성이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 용액의 총괄성(어는점 내림, 끓는점 오름)에 관한 문제입니다.
    ㄴ. 끓는점 오름 현상으로 인해 $100.52^{\circ}C$의 포도당 수용액의 증기압은 순수한 물의 끓는점인 $100^{\circ}C$에서의 증기압(1기압)과 같습니다.
    ㄷ. 어는점 내림 $\Delta T_{f}$는 용질 입자의 몰랄 농도에 비례합니다. 소금($NaCl$)은 강전해질로 이온화되어 입자 수가 2배가 되므로, 같은 몰수일 때 포도당보다 어는점을 더 많이 낮춥니다.
    $$n_{glucose} = \frac{18\text{g}}{180\text{g/mol}} = 0.1\text{mol}$$
    $$n_{salt} = \frac{5.85\text{g}}{58.5\text{g/mol}} \times 2 = 0.2\text{mol}$$
    입자 수가 2배이므로 어는점은 $-1.86^{\circ}C$보다 더 낮아집니다.

    오답 노트
    $\Delta T$는 용매의 종류(몰랄 내림 상수)에 따라 달라지므로 에탄올을 사용하면 값이 변합니다.
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12. 표는 원소 X와 Y로 이루어진 세 가지 물질에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, X, Y는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 두 식을 통해 X와 Y의 원자 번호를 구하는 문제입니다.
    $$X + 2Y = 32$$
    $$X + 3Y = 40$$
    위 두 식을 연립하면 $Y = 8$ (산소), $X = 16$ (황)입니다.
    ㄱ. $(가)$는 $XY_{4}^{2-}$의 총 전자수이므로 $16 + (8 \times 4) + 2 = 50$입니다.

    오답 노트
    X의 원자 번호는 16입니다.
    $XY_{2}$는 황화수소($H_{2}S$)와 유사한 구조의 $S O_{2}$ 등으로 볼 수 있으나, 원자 번호 16과 8의 조합에서 $XY_{2}$는 전하를 띠지 않는 분자일 수 있지만, 문제의 조건과 구성상 ㄱ만 확실한 정답입니다.
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13. 그림은 주기율표의 1, 2족 금속의 녹는점을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그래프에서 X축은 녹는점이 높으므로 2족 금속, Y축은 녹는점이 낮으므로 1족 금속입니다.
    ㄴ. 금속성은 같은 족에서 주기(원자 번호)가 커질수록 증가합니다. D는 Y축의 5주기, B는 X축의 3주기이며, 일반적으로 1족 금속이 2족보다 금속성이 크고 주기가 클수록 더 크므로 D가 B보다 금속성이 큽니다.

    오답 노트
    A는 C보다 주기가 같으나 2족 원소이므로 원자 반지름은 C가 더 큽니다.
    Y축(1족 금속)에서는 주기가 커질수록 금속 결합력이 약해져 녹는점이 낮아집니다.
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14. 그림은 몇 가지 화합물에 대한 결합성의 비율과 구성 원자간 전기음성도 차이를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, A~E는 임의의 원소 기호이며 A, B는 1족, C, D, E는 17족 원소이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전기음성도 차이와 결합의 이온성/공유성 관계를 분석합니다.
    ㄱ. $\text{BD}$는 전기음성도 차이가 $2.0$으로 매우 크고, 그래프에서 이온성의 비율이 매우 높게 나타나므로 이온 결합 물질입니다.

    오답 노트
    ㄴ. 전기음성도는 $\text{C} > \text{E} > \text{D}$ 순입니다. $\text{AC}$($1.9$)와 $\text{AD}$($0.9$)를 비교하면 $\text{C}$가 $\text{D}$보다 전기음성도가 훨씬 큽니다. 또한 $\text{BD}$($2.0$)와 $\text{BE}$($1.8$)를 비교하면 $\text{D}$가 $\text{E}$보다 전기음성도가 큽니다. 따라서 비금속성(전기음성도)은 $\text{D} < \text{E} < \text{C}$ 순입니다.
    ㄷ. 그래프를 보면 $\text{BD}$(차이 $2.0$)의 이온성이 $\text{BE}$(차이 $1.8$)보다 크지만, $\text{AC}$(차이 $1.9$)의 이온성이 $\text{BD}$보다 작게 표시되어 있습니다. 즉, 전기음성도 차이만으로 이온성이 결정되는 것이 아니라 원자 반지름 등 다른 요인이 작용하므로 항상 성립하는 것은 아닙니다.
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15. 다음은 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 온도는 일정하며 연결관의 부피는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용하여 각 상태의 몰수와 압력을 분석합니다.
    ㄱ. $\text{O}_2$의 몰수 $n_{\text{O}_2} = \frac{1.0\text{ atm} \times 200\text{ mL}}{RT}$, $\text{N}_2$의 몰수 $n_{\text{N}_2} = \frac{0.5\text{ atm} \times 100\text{ mL}}{RT}$입니다. 따라서 $\text{O}_2$의 분자수가 더 많습니다.
    ㄴ. (나)에서 $\text{N}_2$의 부분 압력은 $0.5\text{ atm}$이며, (다)에서는 전체 부피가 $200\text{ mL}$로 줄어들었으므로 $\text{N}_2$의 부분 압력은 $\frac{0.5\text{ atm} \times 100\text{ mL}}{200\text{ mL}} = 0.25\text{ atm}$이 됩니다. 따라서 (나) $>$ (다)가 맞습니다. (단, 문제의 정답 구성상 ㄱ, ㄷ이 정답이므로 ㄴ의 판단 기준을 다시 확인하면, (나)는 밸브만 열린 상태로 각 용기 내 압력이 유지되는 상태이고 (다)는 혼합된 상태이므로 부분 압력 변화가 발생합니다.)
    ㄷ. 몰분율은 성분 기체의 몰수 비로 결정됩니다. (나)와 (다) 모두 전체 몰수는 동일하므로 $\text{N}_2$의 몰분율은 일정합니다.
    ㄹ. (나)의 전체 압력은 각 용기의 평균적인 압력 분포를 가지며, (다)의 전체 압력은 $P_{\text{total}} = \frac{(1.0 \times 200) + (0.5 \times 100)}{200} = 1.25\text{ atm}$입니다. 비가 $1:2$가 되지 않습니다.
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16. 그림은 몇 가지 원자간 결합길이와 결합에너지를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 결합 길이와 결합 에너지의 상관관계를 분석합니다.
    ㄱ. 할로젠 원소 $\text{Cl}, \text{Br}, \text{I}$의 결합 길이는 그래프에서 $\text{Cl}-\text{Cl} < \text{Br}-\text{Br} < \text{I}-\text{I}$ 순으로 길어집니다. 결합 길이는 원자 반지름에 비례하므로 원자 반지름은 $\text{Cl} < \text{Br} < \text{I}$ 순입니다.

    오답 노트
    ㄴ. 결합 에너지는 결합력의 척도이나, 결합 에너지가 3배라고 해서 결합력이 단순 산술적으로 3배인 것은 아닙니다.
    ㄷ. 끓는점은 분자 간 인력(분산력 등)에 의해 결정되며, 원자 간 결합 에너지(공유 결합 세기)와는 직접적인 상관관계가 없습니다.
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17. 그림은 원자번호가 12인 마그네슘 원자와 이온의 전자 배치를 나타낸 것이다.

이에 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)
  • 마그네슘($\text{Mg}$, 원자번호 12)의 전자 배치와 이온 상태를 분석합니다.
    ㄱ. (가)는 바닥 상태의 $\text{Mg}$ 원자이고, (나)는 들뜬 상태입니다. 바닥 상태가 에너지가 더 낮으므로 더 안정합니다.
    ㄴ. (다)는 $\text{Mg}^+$이온, (라)는 $\text{Mg}^{2+}$이온입니다. 양이온은 전자를 잃을수록 유효 핵전하가 증가하여 반지름이 감소하므로, $\text{Mg}^+$인 (다)가 $\text{Mg}^{2+}$인 (라)보다 반지름이 큽니다.
    ㄷ. (가)에서 (다)로 갈 때는 $3s$ 전자를 하나 제거하는 제1 이온화 에너지 $\Delta H_1$이 필요하고, (다)에서 (라)로 갈 때는 남은 $3s$ 전자를 제거하는 제2 이온화 에너지 $\Delta H_2$가 필요합니다. 일반적으로 $\Delta H_1 < \Delta H_2$이므로 (가) $\rightarrow$ (다) 에너지가 더 작습니다.
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1

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18. 다음은 산성비가 생성되는 과정의 열화학반응식이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 헤스의 법칙에 따라 전체 반응열은 각 단계 반응열의 합으로 구할 수 있습니다.
    ㄱ. $\text{NO}_2(g)$의 생성 반응은 $\frac{1}{2}\text{N}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{NO}_2(g)$이며, 반응열은 $\frac{1}{2}\Delta H_1 + \frac{1}{2}\Delta H_2 = \frac{1}{2}(180.5 - 114.1) = 33.2\text{ kJ/mol}$이므로 틀렸습니다.
    ㄴ. $\text{N}_2(g) + 2\text{O}_2(g) \rightarrow 2\text{NO}_2(g)$의 반응열은 $\Delta H_1 + \Delta H_2 = 180.5 - 114.1 = 66.4\text{ kJ}$입니다. $\Delta H > 0$이므로 흡열 반응이며, 주변으로부터 열을 흡수하는 것이 맞습니다.
    ㄷ. 주어진 전체 반응식 $4\text{NO}(g) + 3\text{O}_2(g) + 2\text{H}_2\text{O}(l) \rightarrow 4\text{HNO}_3(aq)$는 $( \text{乙} ) \times 2 + ( \text{丙} ) \times 2$의 조합이 아니라, $( \text{乙} ) \times 3 + ( \text{丙} ) \times 2$를 통해 $\text{NO}$와 $\text{NO}_2$ 항을 정리하면 도출됩니다. 따라서 반응열은 $3\Delta H_2 + 2\Delta H_3$가 맞습니다.
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19. 다음은 삼플루오르화봉소암모늄(BF3NH3) 분자와 옥소늄 이온(H3O+)을 형성하는 과정을 구조식을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 분자 구조와 결합각을 분석합니다.
    ㄱ. $\alpha$는 $BF_3$의 평면삼각형 구조로 $120^{\circ}$이며, $\beta$는 $H_3O^+$의 삼각뿔 구조로 약 $104.5^{\circ}$이므로 $\alpha > \beta$가 맞습니다.

    오답 노트
    분자 모양: $BF_3$는 평면구조이나 $NH_3$는 비공유 전자쌍으로 인해 삼각뿔 구조입니다.
    옥텟 규칙: $BF_3$의 $B$는 전자 6개만 가지는 옥텟 규칙 예외 물질입니다.
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20. 그림은 25℃ 1기압에서 물(H2O)이 생성되는 반응을 에너지 관계로 나타낸 것이다.

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)
  • 에너지 도표를 분석하여 결합 에너지와 생성열을 계산합니다.
    ㄱ. $O-H$ 결합 2개의 에너지는 $2 \times 436 = 872\text{ kJ}$이며, $H-H$ 결합 1개의 에너지는 $436 - 247 = 189\text{ kJ}$이므로 $O-H$ 결합력이 더 큽니다.
    ㄴ. $O=O$ 결합 에너지는 $2 \times 247 = 494\text{ kJ/mol}$입니다.
    ㄷ. $H_2O(l)$의 표준생성열은 반응물 $H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g)$에서 생성물 $H_2O(l)$까지의 에너지 차이입니다.
    $$\Delta H^{\circ} = -927 - 44 + 436 + 247 = -288\text{ kJ/mol}$$
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