수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2008-09-04)

수능(화학II)
(2008-09-04 기출문제)

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1. 다음은 원자번호 3~13번인 원소들의 족과 주기를 나타낸 것이다.

위 원소 중에서 원자번호가 연속인 4개의 원소를 임의로 선택하여 순서대로 A~D라고 하였을 때, <보기>에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 선택한 4개의 원소는 2번 주기에 속하므로, 주기가 같은 원소들끼리 비교해야 한다. 원자번호가 연속인 4개의 원소는 11번(B), 12번(C), 13번(D), 14번(E)이다. 이들은 모두 3족에 속하므로, 족이 같은 원소들끼리 비교해야 한다. 11번(B)은 3족의 첫 번째 원소인 보륨(V)이고, 14번(E)는 3족의 네 번째 원소인 탄소(C)이므로, 이들은 족이 다르다. 따라서, 옳은 것은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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2. 그림은 반응물 A, 생성물 B인 어떤 반응에서 A와 B의 입자수를 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 그림에서 입자수가 A에서 B로 이동하는 것을 나타내는 화살표가 하나만 있기 때문이다. 따라서 A에서 B로의 반응은 일방향 반응이며, B에서 A로의 역반응은 일어나지 않는다. 이러한 반응을 단반응이라고 한다.
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3. 그림 (가)는 어떤 금속 M의 염화물(MCl)의 용융 전기분해 장치를, (나)는 MCl 수용액의 전기분해 장치를 나타낸 것이고, 표는 표준환원전위이다.

전기분해가 일어날 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. (가)의 (+)극에서 산화반응이 일어난다.
  2. (가)의 두 전극에서 생성되는 물질의 몰 수는 같다.
  3. (나)의 (-)극에서 수소 기체가 발생한다.
  4. (나)에서 pH는 증가한다.
  5. 두 장치의 (+)극에서 생성되는 물질의 종류는 같다.
(정답률: 알수없음)
  • "(가)의 두 전극에서 생성되는 물질의 몰 수는 같다." 인 이유는 전기분해 과정에서 전자는 전기적으로 중립인 물질에서 양극으로 이동하게 되는데, 이때 양극에서는 산화반응이 일어나고 음극에서는 환원반응이 일어나게 된다. 이러한 반응에서 생성되는 물질의 몰 수는 전자의 수와 같으므로, 두 전극에서 생성되는 물질의 몰 수는 같다. 따라서 "(가)의 두 전극에서 생성되는 물질의 몰 수는 같다."는 옳은 설명이다.

    하지만 "(나)의 (-)극에서 수소 기체가 발생한다."는 옳지 않은 설명이다. 전기분해 과정에서 음극에서는 환원반응이 일어나므로, 수소 이온(H+)이 전자를 받아 수소 기체(H2)로 환원되는 것이 맞다. 따라서 "(나)의 (-)극에서 수소 기체가 발생한다." 대신 "(나)의 (-)극에서 수소 이온이 환원되어 수소 기체가 생성된다."가 맞는 설명이다.

    그리고 "(나)에서 pH는 증가한다."는 옳지 않은 설명이다. 전기분해 과정에서 음극에서는 환원반응이 일어나므로, 수소 이온(H+)이 전자를 받아 수소 기체(H2)로 환원되는 것이 맞다. 이때 수용액에서 H+이 감소하므로 pH는 감소하게 된다. 따라서 "(나)에서 pH는 감소한다."가 맞는 설명이다.

    마지막으로 "두 장치의 (+)극에서 생성되는 물질의 종류는 같다."는 옳은 설명이다. 전기분해 과정에서 양극에서는 산화반응이 일어나므로, 양극에서 생성되는 물질의 종류는 같다. 따라서 "두 장치의 (+)극에서 생성되는 물질의 종류는 같다."는 옳은 설명이다.
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4. 다음은 기체 A와 B가 반응하여 기체 C가 생성되는 열화학 반응식이다.

그림에서 (가)는 밀폐된 용기에 들어 있는 기체 A, B, C의 평형상태에서의 몰 수를 나타낸 것이다. (가)에서 조건 x에 의해 새로운 평형 (나)가 되었고, 이어서 조건 y에 의해 새로운 평형 (다)가 되었다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    ㄱ. 조건 x에서는 기체 C의 몰 수가 증가하면서, 역반응이 일어나서 기체 A와 B의 몰 수가 감소한다. 이는 Le Chatelier의 원리에 따라, 생성된 C를 줄이기 위해 시스템이 역반응을 촉진시키는 것이다.

    ㄷ. 조건 y에서는 온도가 증가하면서, 열에 의해 시스템이 확장되고, 기체 A와 B의 몰 수가 증가한다. 이는 Le Chatelier의 원리에 따라, 엔탈피가 증가하는 방향으로 시스템이 반응을 촉진시키는 것이다.
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5. 그림은 수용액 A, B, C를 물로 10배씩 희석하면서 측정한 pH를 농도에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 1가 산의 수용액이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 농도가 낮아질수록 pH가 증가하는 것을 나타내고, "ㄴ"은 1가 산의 경우 농도가 낮아질수록 pH가 증가하는 반면 2가 산의 경우 농도가 낮아질수록 pH가 감소하는 것을 나타낸다. 따라서 그림에서 A와 B는 1가 산이므로 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 정답이다.
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6. 그림과 같이 0.1M 염산(HCl) 50mL와 0.1M 암모니아수(NH3) 50mL를 혼합하였다.

혼합 용액에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"은 혼합 용액의 pH가 7보다 크다는 것이다. 이는 암모니아수(NH3)가 염산(HCl)보다 강한 염기성을 가지기 때문이다. "ㄷ"는 혼합 용액의 염기성이 강하다는 것이다. 이는 암모니아수(NH3)가 염산(HCl)보다 강한 염기성을 가지기 때문이다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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7. 그림은 동소체인 산소(O2)와 오존(O3)의 분자 모형을 나타낸 것이다.

25℃, 1기압에서 O2(g)의 결합에너지를 ⊿H1, O3(g)의 생성열을 ⊿DH2라 할 때, O3(g) 1몰의 결합을 모두 끊기 위해 필요한 에너지는?

  1. 2⊿H1
  2. 3/2 ⊿H2
  3. 3⊿H1 - 2⊿H2
  4. 3/2 ⊿H1 - ⊿H2
  5. 2/3 ⊿H1 - ⊿H2
(정답률: 알수없음)
  • O3(g) 1몰의 결합을 모두 끊기 위해서는 O3(g) 분자 내의 결합 에너지를 모두 극복해야 한다. 이때, O3(g)의 생성열 ⊿DH2는 결합 에너지를 극복하는 과정에서 방출되는 열이므로, 결합 에너지를 극복하는 과정에서 ⊿DH2만큼의 열이 흡수되어야 한다. 또한, O2(g) 분자 내의 결합 에너지를 극복하는 과정에서 필요한 열은 O3(g) 분자 내의 결합 에너지의 절반인 1/2 ⊿H2와 같다. 따라서, O3(g) 1몰의 결합을 모두 끊기 위해 필요한 에너지는 다음과 같다.

    필요한 에너지 = 결합 에너지 + ⊿DH2
    = 3 × (1/2 ⊿H1) + (-⊿DH2)
    = 3/2 ⊿H1 - ⊿H2

    따라서, 정답은 "3/2 ⊿H1 - ⊿H2"이다.
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8. 다음은 이산화황(SO2)이 반응물인 세 가지 화학반응식이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 SO2가 반응물로 사용되는 모든 화학반응에서 생성물로서 나타나기 때문이다. 즉, SO2가 반응에 참여하면 반드시 생성물로서 나타나므로 "ㄴ"이 정답이 된다.
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9. 그림 (가)는 수증기로 포화된 밀폐 용기 속에 같은 질량의 물질 A와 B가 각각 물 100 g에 녹아 있는 수용액을, (나)는 두 수용액의 시간에 따른 증발속도를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 비휘발성, 비전해질이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"과 "ㄷ"이 옳은 것은 다음과 같은 이유로 설명할 수 있다.

    - 그림 (가)에서 A와 B는 물에 녹아 있는 상태이므로, 두 물질의 농도는 같다. 따라서 증발이 진행되면서 수증기 내의 수용액이 농도가 높아지는 것은 없다. 이에 따라 (나)의 그래프에서 A와 B의 증발속도는 항상 같다.
    - 그러나 그림 (가)에서 A와 B는 각각 다른 물질이므로, 두 물질의 증발열은 다를 수 있다. 따라서 증발이 진행되면서 수증기 내의 온도가 높아지면, 증발속도가 빠른 물질 B의 증발속도가 더욱 빨라질 것이다. 이에 따라 (나)의 그래프에서는 시간이 지남에 따라 B의 증발속도가 A의 증발속도보다 더욱 빨라지는 것을 볼 수 있다.
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10. 그림은 아르곤(Ar)을 세 개의 실린더에 넣고 같은 부피가 되도록 피스톤을 고정시킨 모습을 나타낸 것이다.

온도를 0℃로 하고 고정 장치를 풀었을 때, 기체의 부피를 옳게 비교한 것은? (단, 외부 압력은 1기압이며, 피스톤의 마찰은 무시한다.)[3점]

  1. (가) > (나) > (다)
  2. (가) = (나) = (다)
  3. (나) = (다) > (가)
  4. (다) > (가) > (나)
  5. (다) > (가) = (나)
(정답률: 알수없음)
  • (다) > (가) > (나) 이다.

    기체의 부피는 온도와 압력에 따라 결정된다. 이 문제에서는 온도가 일정하므로 압력만 고려하면 된다. 세 개의 실린더는 같은 부피를 가지므로, 압력이 가장 작은 실린더에는 가장 많은 기체가 들어가게 된다. 따라서 (다)가 가장 크다. 압력이 가장 큰 실린더에는 가장 적은 기체가 들어가게 되므로 (나)가 가장 작다. 마지막으로 압력이 중간인 실린더는 (가)이다.
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11. 다음은 세 가지 분자의 구조식이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ"인 이유는 분자 A와 B는 둘 다 삼중결합을 가지고 있으며, 분자 C는 이중결합과 단일결합을 가지고 있기 때문이다. 이에 따라 분자 A와 B는 더 많은 결합 에너지를 가지고 있으므로 더 안정하고, 분자 C는 덜 안정하다.
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12. 그림은 마그네슘(Mg)과 염소(Cl2)로부터 염화마그네슘 (MgCl2)이 형성되는 과정에서 에너지 변화의 일부를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 이유는 반응 엔탈피가 음수이므로, 반응이 열방출을 일으키는 방향으로 진행되기 때문이다. 즉, 반응이 열을 방출하면서 염화마그네슘이 형성되는 것이다.
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13. 표는 물질 A~C의 성질을 조사한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    - 물질 A는 물에 녹는다는 것을 알 수 있다. 따라서 물질 A는 수용성이 있는 물질이다. 이는 "ㄴ"이 맞는 것이다.
    - 물질 C는 불에 타지 않는다는 것을 알 수 있다. 따라서 물질 C는 불연성이 있는 물질이다. 이는 "ㄷ"이 맞는 것이다.
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14. 그래프는 용매 A, B에 포도당을 각각 녹인 용액 (가), (나)의 몰랄농도에 따른 끓는점을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용액은 이상용액이라고 가정한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 ㄱ: 용액 (가)와 (나)의 몰랄농도가 같을 때, 끓는점도 같다는 것을 알 수 있다. 이는 라케미의 법칙에 따른 결과이다. 따라서 보기 ㄱ은 옳다.
    - 보기 ㄴ: 용액 (가)와 (나)의 몰랄농도가 다를 때, 끓는점도 다르다는 것을 알 수 있다. 이는 라케미의 법칙에 따른 결과이다. 따라서 보기 ㄴ은 옳다.
    - 보기 ㄷ: 그래프에서 용액 (가)와 (나)의 끓는점 차이가 가장 큰 구간은 용액 (나)의 몰랄농도가 높은 구간이다. 이는 용매 B가 더 극성이 높기 때문에 포도당과 더 강한 수소결합을 형성하여 끓는점이 높아지기 때문이다. 따라서 보기 ㄷ는 옳다.
    - 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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15. 그림은 세 가지 물질의 온도에 따른 증기압력을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄷ"이 정답인 이유는, 그림에서 보듯이 온도가 증가할수록 증기압력도 증가하기 때문이다. 따라서, 높은 온도에서는 증기압력이 높아지므로 "ㄷ"이 정답이다.
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16. 그림 (가)~(다)는 서로 다른 농도의 인산이수소나트륨 (NaH2PO4) 수용액을 나타낸 것이다.

물에 녹아 있는 NaH2PO4 의 질량을 옳게 비교한 것은? (단, NaH2PO4의 화학식량은 120이고, 2.5M 수용액의 밀도는 1.2 g/mL이다.) [3점]

  1. (가) > (나) > (다)
  2. (가) > (다) > (나)
  3. (나) > (가) > (다)
  4. (나) > (다) > (가)
  5. (다) > (나) > (가)
(정답률: 알수없음)
  • (가) > (다) > (나) 이다.

    농도가 높을수록 용액 내에 있는 용질의 양이 많아지므로, 농도가 높은 (가)가 가장 많은 양의 NaH2PO4를 물에 녹여서 만들어진 것이다. 반면, (나)는 농도가 가장 낮아서 NaH2PO4의 양이 가장 적다. (다)는 (가)와 (나)의 중간 정도의 농도를 가지므로, NaH2PO4의 양도 중간 정도일 것이다.
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17. 그림은 몇 가지 화합물의 끓는점을 분자량에 따라 나타낸 것이다.

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 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 분자량이 증가할수록 끓는점이 증가하는 경향이 있기 때문이다. 이는 분자량이 증가하면 분자 간의 인력력이 증가하여 끓는점이 높아지기 때문이다. 따라서 분자량이 작은 화합물인 메탄과 에탄의 끓는점은 낮고, 분자량이 큰 화합물인 프로판과 부탄의 끓는점은 높다.
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18. 그림은 25℃에서 헬륨(He)과 메탄(CH4)을 넣은 용기 (가)와 진공인 용기 (나)가 연결된 모습을 나타낸 것이다.

콕을 열었을 때, (가)에서 일어나는 He의 몰분율 변화로 가장 타당한 것은? (단, He과 CH4의 분자량은 각각 4와 16이고, 온도 변화는 무시한다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 콕을 열면 (가)와 (나) 사이의 압력 차이로 인해 He와 CH4가 (나)로 이동하게 된다. 이때 He의 분자량이 CH4의 분자량보다 작기 때문에 He가 더 빠르게 이동하게 되어 (나)에서 He의 몰분율이 증가하고, (가)에서는 He의 몰분율이 감소하게 된다. 따라서 정답은 ""이다.
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19. 표는 원소 (가)와 (나)의 동위원소에 관한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답인 이유는 다음과 같다.

    - 가의 동위원소인 12C와 13C는 모두 중성자 수가 다르다. 12C는 6개의 중성자를 가지고 있고, 13C는 7개의 중성자를 가지고 있다. 따라서 중성자 수가 다르기 때문에 이들은 서로 다른 원소로 간주된다.
    - 나의 동위원소인 14N과 15N도 중성자 수가 다르다. 14N는 7개의 중성자를 가지고 있고, 15N는 8개의 중성자를 가지고 있다. 마찬가지로 중성자 수가 다르기 때문에 이들은 서로 다른 원소로 간주된다.

    따라서, 가의 동위원소와 나의 동위원소는 각각 서로 다른 원소로 간주되므로 "ㄴ, ㄷ"가 정답이 된다.
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20. 그림은 동소체인 흑연(C)과 풀러렌(C60)의 구조를 나타낸 것이다.

흑연과 풀러렌을 비교할 때, 서로 같은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 흑연과 풀러렌은 모두 탄소 원자로 이루어져 있지만, 구조가 매우 다릅니다. 흑연은 평면 구조로 이루어져 있고, 풀러렌은 공 구조로 이루어져 있습니다. 따라서, 서로 같은 것은 없으며 정답은 "ㄷ,ㄱ" 입니다.
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