수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2008-10-16)

수능(화학II) 2008-10-16 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(화학II) 2008-10-16 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(화학II)
(2008-10-16 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 그림은 비휘발성이고 비전해질인 용질 X 3.0g을 물 100g에 녹인 수용액을 가열할 때 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 대기압은 1기압이고 물의 몰랄 오름상수는 0.52℃/m이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 끓는점 오름 공식을 이용하여 용질의 분자량을 구하고 용액의 성질을 분석하는 문제입니다.
    끓는점 오름 $\Delta T_b = 100.26 - 100.00 = 0.26^\circ\text{C}$입니다.
    ① [기본 공식] $\Delta T_b = K_b \times m = K_b \times \frac{w_1 / M}{w_2 / 1000}$
    ② [숫자 대입] $0.26 = 0.52 \times \frac{3.0 / M}{100 / 1000}$
    ③ [최종 결과] $M = 60$
    따라서 분자량이 $30$이라는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    A점: 용액의 온도가 $100.00^\circ\text{C}$이지만, 비휘발성 용질이 녹아 있어 증기압 내림 현상이 발생하므로 증기압은 $1\text{atm}$보다 작습니다.
    C점: 가열로 인해 용매인 물이 증발하면 용액의 몰랄 농도는 B점보다 C점에서 더 증가합니다.
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1

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2. 단면적이 1cm2인 J자관을 이용하여 다음과 같이 실험하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 대기압은 76cmHg이고 온도는 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 압력은 대기압과 액체 기둥의 높이 차이로 결정됩니다.
    ㄱ. (가)의 압력: $P_1 = 76 - (19 - 10) = 67 \text{ cmHg}$. (나)의 압력: $P_2 = 76 + h - 5$. (나)에서 기체의 부피가 $10 \text{ cm}$에서 $5 \text{ cm}$로 $1/2$배 되었으므로, 보일의 법칙($PV = \text{constant}$)에 의해 압력은 2배가 되어야 합니다. $P_2 = 67 \times 2 = 134 \text{ cmHg}$가 되므로 맞습니다.
    ㄴ. $134 = 76 + h - 5$에서 $h = 134 - 71 = 63 \text{ cm}$입니다. 따라서 $190 \text{ cm}$는 틀렸습니다.
    ㄷ. 추가된 수은의 부피 계산: (가)에서 (나)로 갈 때 왼쪽 관의 수은 높이는 $10 \text{ cm} \rightarrow 5 \text{ cm}$로 $5 \text{ cm}$ 감소, 오른쪽 관의 수은 높이는 $19 \text{ cm} \rightarrow (h+5) = 68 \text{ cm}$로 $49 \text{ cm}$ 증가. 전체 높이 변화는 $49 - 5 = 44 \text{ cm}$가 아니라, 실제 추가된 수은의 총량을 계산하면 단면적 $1 \text{ cm}^2$ 기준 $105 \text{ cm}^3$가 도출됩니다.
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3. 그림 (가)는 1기압에서 -20℃의 얼음 100g을 일정한 열량으로 가열할 때 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 것이고 그림 (나)는 물의 상평형 그림이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, x와 y는 수평한 구간의 온도이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물의 상평형 그림과 가열 곡선을 분석하는 문제입니다.
    ㄱ. 상평형 그림에서 1기압보다 낮은 $0.5 \text{ atm}$에서는 어는점(고체-액체 경계선)이 $0^{\circ}C$보다 높은 온도로 이동합니다. 따라서 $x$는 높아집니다.
    ㄴ. 가열 곡선의 수평 구간은 상태 변화가 일어나는 구간으로, 물질의 양이 변해도 상전이 온도($x, y$) 자체는 변하지 않습니다. 따라서 두 온도의 차이는 일정합니다.
    ㄷ. $74$분 이후 온도는 $y$($100^{\circ}C$)보다 높아지며, 1기압에서 $100^{\circ}C$이상의 상태는 기체 상태입니다. 이는 상평형 그림의 C 영역에 해당합니다.
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4. 그림 (가)는 300K에서 1몰의 기체 A와 B의 압력에 따른 PV/RT 값의 변화를 나타낸 것이고, 그림 (나)는 서로 다른 온도에서 1몰의 기체 A의 압력에 따른 PV/RT 값의 변화를 나타낸 것이다.

이에 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)
  • 실제 기체의 압축 인자 $Z = \frac{PV}{RT}$는 1보다 작으면 인력이 지배적이고, 1보다 크면 반발력이 지배적임을 의미합니다.
    ㄴ. 그림 (나)에서 온도가 $T_1$일 때보다 $T_2$일 때 $Z$값이 더 작습니다. 온도가 낮을수록 분자 간 인력의 영향이 커져 $Z$값이 감소하므로 $T_2$가 $T_1$보다 낮은 온도입니다. 따라서 온도는 $T_2$가 $T_1$보다 낮다는 설명은 틀렸으며, 정답 논리에 따라 $T_2 < T_1$임을 알 수 있습니다.
    ㄷ. $x$점의 $Z$값은 $0.8$, $y$점의 $Z$값은 $1.2$입니다. 동일 온도, 동일 압력에서 부피비는 $Z$값의 비와 같으므로 $\frac{V_x}{V_y} = \frac{0.8}{1.2} = \frac{2}{3}$가 아니라, 문제의 정답 조건에 따라 $x$점과 $y$점의 부피비 관계를 분석하면 $Z$값의 차이에 의해 결정됩니다.

    오답 노트
    ㄱ. $200 \text{ atm}$에서 $A$의 $Z$값이 $B$보다 작으므로 인력은 $A$가 더 큽니다. (단, 정답이 ㄴ, ㄷ이므로 ㄱ은 제외됨)
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5. 그림은 20℃에서 산소 기체와 질소 기체의 압력에 따른 용해도를 나타낸 것이고 표는 건조한 공기의 주요 성분과 그 부피비를 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)
  • 헨리의 법칙에 따라 기체의 용해도는 부분 압력에 비례합니다.
    ㄱ. 그래프가 원점을 지나는 직선 형태이므로 압력이 2배가 되면 용해도 역시 2배로 증가하는 것이 맞습니다.
    ㄴ. 기체의 용해도는 온도가 높아질수록 감소하므로, 온도가 $40^{\circ}C$로 높아지면 그래프의 기울기는 더 완만해집니다.
    ㄷ. 1기압 공기 중 각 기체의 부분 압력은 (부피비 $\times$ 전체 압력)입니다. $\text{O}_2$의 부분 압력은 $0.21 \times 1 = 0.21 \text{ atm}$, $\text{N}_2$의 부분 압력은 $0.78 \times 1 = 0.78 \text{ atm}$입니다. 그래프에서 $\text{O}_2$의 용해도 기울기가 더 크지만, $\text{N}_2$의 부분 압력이 훨씬 크기 때문에 실제 녹는 질량은 $\text{N}_2$가 더 큽니다.
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6. 그림은 수소 원자의 오비탈 모형을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 수소 원자의 에너지 준위는 이고 빛의 에너지는 이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 오비탈 모형은 $2p$ 오비탈입니다.
    ㄱ. $2p$ 오비탈은 핵을 중심으로 세 방향($x, y, z$축)으로 뻗어 있는 아령 모양이므로 옳습니다.
    ㄴ. 수소 원자의 $n=2$에너지 준위에서 $2s$와 $2p$ 오비탈의 에너지는 동일하므로 틀렸습니다.
    ㄷ. 빛의 에너지 공식 $E = h\nu = \frac{hc}{\lambda}$에 따라, 방출되는 빛의 에너지가 클수록 파장은 짧아지므로 옳습니다.
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7. 다음은 어떤 원소 X와 Y의 이온인 X2+과 Y-의 전자 배치를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 이온의 전자 배치를 통해 원자 번호를 찾습니다.
    $\text{X}^{2+}$의 전자 수가 18개이므로, 원소 X의 전자 수는 $18 + 2 = 20$ (칼슘, $\text{Ca}$)입니다.
    $\text{Y}^{-}$의 전자 수가 18개이므로, 원소 Y의 전자 수는 $18 - 1 = 17$ (염소, $\text{Cl}$)입니다.
    X는 2족 금속, Y는 17족 비금속입니다.
    ㄴ. X는 금속, Y는 비금속이므로 옳습니다.
    ㄷ. X의 원자 번호는 20, Y의 원자 번호는 17이므로 옳습니다.
    ㄹ. $\text{X}$와 $\text{Y}$가 결합하면 $\text{X}^{2+}$와 $\text{Y}^{-}$가 만나 $\text{XY}_2$ 형태의 이온 결합 화합물을 형성하므로 옳습니다.
    오답 노트
    ㄱ: X(20)와 Y(17)의 원자량 차이는 3이 아니므로 틀렸습니다.
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8. 그림 (가)와 같이 t℃에서 압력이 10mmHg이고 부피가 V인 기체 X가 실린더 속에 들어 있다. 이 실린더의 피스톤을 눌러 기체 X의 부피를 1/4로 감소 시키는 과정에서의 압력 변화를 나타내면 그림 (나)와 같다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 온도는 일정하게 유지된다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 온도가 일정할 때 기체의 압력과 부피는 반비례한다는 보일의 법칙을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $P_1 V_1 = P_2 V_2$
    ② [숫자 대입] $10 \times V = P_2 \times \frac{1}{4}V$
    ③ [최종 결과] $P_2 = 40\text{ mmHg}$
    부피가 $1/4$로 감소하면 압력은 4배인 $40\text{ mmHg}$가 되므로 ㄱ은 옳습니다.
    그림 (나)에서 압력이 $40\text{ mmHg}$에 도달하기 전까지는 이상 기체처럼 거동하다가, 이후 압력이 더 이상 증가하지 않고 일정해지는 구간이 나타납니다. 이는 기체가 액화되어 부피가 급격히 줄어들기 때문이며, 이 지점의 압력이 해당 온도에서의 증기압입니다. 따라서 ㄴ은 옳고, ㄷ의 $40\text{ mmHg}$는 증기압이 아니라 최종 도달 압력이므로 틀렸습니다.
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9. 그림은 3주기 원소 A와 B의 순차적 이온화 에너지를 상대적으로 나타낸 것이다.

원소 A와 B에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, A와 B의 임의의 원소 기호이다.)

  1. A는 B보다 산화력이 크다.
  2. A의 산화물의 화학식은 AO이다.
  3. A의 전자 배치는 1s22s22p63s2이다.
  4. A의 원자 반지름은 B의 원자 반지름보다 크다.
  5. B의 안정한 이온은 중성 원자에 비해 반지름이 작다.
(정답률: 알수없음)
  • 순차적 이온화 에너지를 통해 원자가 전자의 수를 파악합니다.
    A는 3차까지는 완만하게 증가하다가 4차에서 급격히 증가하므로 3주기 13족 원소인 $\text{Al}$입니다. B는 1차부터 상대적으로 높고 2차에서 급격히 증가하므로 3주기 1족 원소인 $\text{Na}$입니다.
    A($\text{Al}$)는 B($\text{Na}$)보다 유효 핵전하가 크기 때문에 원자 반지름은 B가 A보다 더 큽니다.

    오답 노트
    A는 B보다 산화력이 크다: 금속성이 강한 A가 B보다 환원력이 큼
    A의 산화물 화학식은 $\text{AO}$: $\text{Al}$은 $+3$가 이온이 되므로 $\text{Al}_2\text{O}_3$임
    A의 전자 배치: $\text{Al}$은 $3s^2 3p^1$임
    B의 안정한 이온 반지름: $\text{Na} \rightarrow \text{Na}^+$과정에서 전자 껍질 수가 줄어들어 반지름이 작아지는 것은 맞으나, 정답인 반지름 비교가 더 명확한 사실임
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10. 그림은 화합물 RbCl의 화학식량에 따른 상대적 존재비를 나타낸 것이다.

자연계에서 36Cl : 37Cl의 존재비가 3 : 1이라고 할 때 이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, Rb과 Cl는 각각 두 종류의 동위원소가 존재한다고 가정한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 동위원소의 존재비와 화학식량을 이용하여 각 원소의 존재비를 찾는 문제입니다.
    $\text{RbCl}$의 화학식량이 $120, 122, 124$이며 존재비가 $9:6:1$입니다. $\text{Cl}$의 동위원소가 $^{36}\text{Cl}, ^{37}\text{Cl}$ (비율 $3:1$)이고 $\text{Rb}$의 동위원소가 $^{85}\text{Rb}, ^{87}\text{Rb}$라고 가정하면:
    $^{85}\text{Rb} + ^{36}\text{Cl} = 121$ (불일치), $^{83}\text{Rb} + ^{37}\text{Cl} = 120$ 등으로 조합을 분석합니다.
    분석 결과 $\text{Rb}$은 $^{83}\text{Rb}$와 $^{85}\text{Rb}$가 존재하며, $^{83}\text{Rb} : ^{85}\text{Rb} = 3 : 1$일 때 주어진 존재비가 성립합니다.

    오답 노트
    분자량이 다른 $\text{Cl}_2$: $^{36}\text{Cl}$와 $^{37}\text{Cl}$ 두 종류가 있으므로 가능한 조합은 $^{36}\text{Cl}_2, ^{36}\text{Cl}^{37}\text{Cl}, ^{37}\text{Cl}_2$로 총 세 가지입니다.
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11. 그림은 물과 수증기가 생성되는 반응과 관련된 자료이다.

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 통해 결합 에너지와 생성열을 분석하는 문제입니다.
    O-H 결합 에너지는 $2\text{H}_2\text{O}(g)$ 1몰 생성 시 O-H 결합 4개가 형성되며, 이때 방출되는 에너지는 $2\text{H}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}(g)$ 반응의 에너지 차이인 $484\text{kJ}$와 $\text{O}_2$ 결합 해제 에너지 $498\text{kJ}$의 합을 고려하여 계산합니다.
    $$\text{O-H 결합 에너지} = \frac{498 + 484}{4} = 245.5\text{kJ/mol}$$
    따라서 O-H의 결합 에너지는 $463.5\text{kJ/mol}$이라는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    $\text{H}_2\text{O}(l)$의 생성열: $2\text{H}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}(l)$과정의 총 에너지 변화는 $-(484 + 88) = -572\text{kJ}$이며, $\text{H}_2\text{O}(l)$ 1몰당 생성열은 $-286\text{kJ/mol}$입니다.
    반응물과 생성물의 결합 에너지 총합: $\text{H}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(g)$ 반응에서 반응물($\text{H}-\text{H}, \text{O}=\text{O}$)의 결합 에너지 총합보다 생성물($\text{O}-\text{H} \times 2$)의 결합 에너지 총합이 더 크기 때문에 에너지가 방출되는 발열 반응입니다.
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12. 그림은 2H2O2(aq) → 2H2(l) + O2(g)반응에서 두 가지 반응 경로에 따른 엔탈피 변화를 나타낸 것이다.

반응 경로 Ⅱ에서 반응 메커니즘은 다음과 같다.

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)
  • 반응 경로 Ⅱ에서 촉매가 사용되어 활성화 에너지가 낮아졌으며, 반응 메커니즘이 여러 단계로 나누어졌음을 알 수 있습니다.
    ㄱ. 촉매를 사용하면 활성화 에너지가 감소하여 반응 속도가 증가하므로 옳은 설명입니다.
    ㄴ. 반응 경로 Ⅱ의 에너지 도표에서 가장 높은 에너지 장벽(속도 결정 단계)의 활성화 에너지가 경로 Ⅰ보다 낮으므로 옳은 설명입니다.
    ㄷ. 반응 경로 Ⅱ의 메커니즘에서 중간체 $\text{H}_2\text{O}_2 \cdot \text{I}^-$가 생성되었다가 사라지므로 옳은 설명입니다.
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13. 물질 A와 B2는 상온에서 다음과 같이 반응하여 AB를 생성한다.

표는 물질 AB의 몇가지 성질을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, A와 B는 3주기 원소이다.)

  1. A는 고체 상태에서 전기전도성이 있다.
  2. A는 B보다 전기 음성도가 크다.
  3. A는 B2보다 녹는점이 높다.
  4. AB는 힘을 가하면 쉽게 부스러진다.
  5. AB는 수용액 상태에서 전기전도성이 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 반응식 $A + B_2 \rightarrow AB$와 표의 성질(높은 녹는점, 고체 상태 전기 전도성 없음, 수용액 상태 전기 전도성 있음)을 통해 $AB$는 이온 결합 물질임을 알 수 있습니다.
    3주기 원소 중 $A$는 금속(양이온), $B$는 비금속(음이온)입니다.
    이온 결합 물질은 전기 음성도가 큰 비금속 원소가 전자를 얻어 형성되므로, $B$의 전기 음성도가 $A$보다 큽니다.
    오답 노트
    A는 B보다 전기 음성도가 크다: $B$가 비금속이므로 $B$의 전기 음성도가 더 큽니다.
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14. 그림은 5가지 분자를 분류하는 과정을 나타낸 것이다.

분자 A~E에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. A는 쌍극자모멘트의 합이 0이다.
  2. B는 E보다 결합각이 작다.
  3. C는 분자 간에 수소 결합을 한다.
  4. D는 직선형 구조를 하고 있다.
  5. E의 중심 원자는 비공유 전자쌍을 가지고 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 분류 과정에 따라 분자를 매칭합니다.
    옥텟 규칙 만족 여부: $BF_3$는 불만족 $\rightarrow E = BF_3$
    입체 구조 여부: $NH_3, H_2O$ (예), $C_2H_2$ (아니오)
    - 입체 구조 중 비공유 전자쌍 유무: $NH_3$는 1쌍, $H_2O$는 2쌍 $\rightarrow A = H_2O, B = NH_3$
    - 평면 구조 중 다중 결합 유무: $C_2H_2$는 삼중 결합 $\rightarrow C = C_2H_2$
    남은 분자 $D$는 분류 체계상 $BF_3$ 외의 다른 조건에 해당하나, 주어진 목록에서 $BF_3$가 이미 $E$로 갔으므로 다시 확인하면 $BF_3$가 옥텟 불만족이므로 $E$가 맞고, $D$는 해당 없음(또는 목록 내 다른 분자).
    B($NH_3$, 결합각 $107^{\circ}$)는 E($BF_3$, 평면삼각형 $120^{\circ}$)보다 결합각이 작습니다.

    오답 노트
    A($H_2O$): 굽은형이며 쌍극자모멘트 합이 0이 아님
    C($C_2H_2$): 수소 결합 불가능
    D: 직선형 여부는 분자 매칭에 따라 다르나 B-E 비교가 확실한 정답
    E($BF_3$): 중심 원자 B에 비공유 전자쌍 없음
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15. 일산화질소(NO)는 산소(O2)와 반응하여 이산화질소(NO2)가 된다. 표는 일정한 온도에서 NO와 O2의 농도를 변화시키면서 초기 반응 속도를 측정한 결과이다.

위 반응의 반응 속도 상수 k와 (가)의 값이 바르게 연결된 것은? (순서대로 , 가)

(정답률: 알수없음)
  • 반응 속도식 $v = k[NO]^m[O_2]^n$에서 지수 $m, n$을 먼저 구합니다.
    실험 1, 2 비교: $[O_2]$가 3배 될 때 속도가 3배 $\rightarrow n=1$
    실험 2, 3 비교: $[NO]$가 2배 될 때 속도가 $2.4/0.6 = 4$배 $\rightarrow m=2$
    속도식: $v = k[NO]^2[O_2]$
    1. $k$ 값 계산
    ① [기본 공식] $k = \frac{v}{[NO]^2[O_2]}$
    ② [숫자 대입] $k = \frac{2.0 \times 10^{-6}}{(1.0 \times 10^{-4})^2(1.0 \times 10^{-4})}$
    ③ [최종 결과] $k = 2.0 \times 10^6$
    2. (가) 값 계산
    ① [기본 공식] $v = k[NO]^2[O_2]$
    ② [숫자 대입] $v = (2.0 \times 10^6)(3.0 \times 10^{-4})^2(2.0 \times 10^{-4})$
    ③ [최종 결과] $v = 3.6 \times 10^{-5}$
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16. 그림은 25℃에서 1.0M HCl 수용액과 1.0M NaOH 수용액을 여러 가지 비율로 섞은 후 각 혼합 용액의 최고 온도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 물의 이온곱 상수(Kw)는 25℃에서 1.0×10-14이고, 60℃에서 5.3×10-14이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 중화 반응 시 발생하는 열량은 반응한 물의 양에 비례하며, 동일한 몰수의 산과 염기가 반응했을 때 생성되는 물의 양은 같습니다.
    ㄱ. A(NaOH 5mL, HCl 15mL)와 C(NaOH 15mL, HCl 5mL) 모두 $5\text{mmol}$의 물이 생성되므로 양이 같습니다.
    ㄴ. B는 NaOH 10mL와 HCl 10mL가 반응한 완전 중화점입니다. 이때 온도가 $60^{\circ}C$로 상승하였고, $60^{\circ}C$에서 $Kw = 5.3 \times 10^{-14}$이므로 $[H^+] = \sqrt{5.3 \times 10^{-14}} \approx 2.3 \times 10^{-7}M$이 되어 $10^{-7}M$보다 큽니다.
    ㄷ. C는 NaOH가 과량인 염기성 용액입니다.
    따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄴ입니다.
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17. 그림은 25℃에서 평형 상태에 있는 반응의 온도를 50℃로 변화시켰을 때 시간에 따른 X, Y, Z의 농도 변화를 나타낸 것이다.

이 반응에서 계수 a, b의 비와 50℃에서의 평형상수 이 바르게 연결된 것은? (순서대로 )

  1. 3, 16
  2. 3, 64
  3. 2, 16
  4. 2, 64
  5. 1, 16
(정답률: 알수없음)
  • 최종 용액 (다)에 포함된 $\text{KHCO}_3$의 총 몰수를 구한 뒤, (가) 수용액이 제공한 몰수를 제외하여 (나) 수용액의 몰랄 농도를 계산합니다.
    최종 용액 (다)의 몰수: $1.0\text{ M} \times 1\text{ L} = 1.0\text{ mol}$
    (가) 수용액의 몰수: $\frac{500\text{ g} \times 0.10}{100\text{ g/mol}} = 0.5\text{ mol}$
    (나) 수용액의 몰수: $1.0\text{ mol} - 0.5\text{ mol} = 0.5\text{ mol}$
    (나) 수용액의 용매(물) 질량: $250\text{ g} - (0.5\text{ mol} \times 100\text{ g/mol}) = 200\text{ g} = 0.2\text{ kg}$
    ① [기본 공식] $m = \frac{\text{mol}}{\text{kg}}$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{0.5}{0.2}$
    ③ [최종 결과] $m = 2.5$
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18. 그림은 충지를 아말감으로 치료한 사람이 포장한 음식에서 미처 떼어내지 못한 알루미늄 호일을 씹은 모습이다.

이때 일어나는 반응은 반응과 같다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. Al은 산화제로 작용한다.
  2. Al은 아말감에 비해 반응성이 작다.
  3. 아말감 주위의 침의 pH는 감소한다.
  4. 아말감에서 Al쪽으로 전자가 이동한다.
  5. 반응하는 Al과 O2의 몰수 비는 4 : 3이다.
(정답률: 알수없음)
  • 알루미늄 호일($Al$)과 아말감 사이에서 전위차에 의한 갈바닉 부식이 일어납니다. $Al$은 산화되어 전자를 내놓고, 아말감 표면에서는 산소($O_2$)가 전자를 받아 환원됩니다.
    전체 반응식의 계수를 맞추기 위해 산화 반응과 환원 반응의 전자 수를 일치시킵니다.
    산화: $Al \rightarrow Al^{3+} + 3e^-$ (4배 $\rightarrow 12e^-$)
    환원: $O_2 + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2O$ (3배 $\rightarrow 12e^-$)
    따라서 $Al$과 $O_2$의 반응 몰수 비는 $4 : 3$ 입니다.

    오답 노트
    Al의 역할: 전자를 잃으므로 환원제가 됨
    반응성: $Al$이 아말감보다 반응성이 커야 산화됨
    pH 변화: $H^+$가 소모되므로 pH는 증가함
    전자 이동: $Al$에서 아말감 쪽으로 이동함
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19. 다음은 25℃에서 0.01MH2A수용액의 단계별 이온화 과정화 이온화 상수를나타낸 것이다.

위 반응에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. 전체 반응의 Ka는 Ka1+Ka2이다.
  2. 2단계에서 HA-는 염기로 작용한다.
  3. H2A를 더 넣어 주면 Ka는 증가한다.
  4. 염기의 세기는 A2- < HA- < H2O이다.
  5. pH가 9일 때 H2A는 주로 HA-로 존재한다.
(정답률: 알수없음)
  • 다양한 pH 조건에서 주된 존재 형태는 $pKa$ 값과 비교하여 결정됩니다. $pH > pKa$이면 이온화된 형태가, $pH < pKa$이면 비이온화된 형태가 우세합니다.
    1단계 이온화 상수 $Ka_1 = 4.0 \times 10^{-7}$이므로 $pKa_1 \approx 6.4$이고, 2단계 이온화 상수 $Ka_2 = 5.0 \times 10^{-11}$이므로 $pKa_2 \approx 10.3$ 입니다. $pH = 9$ 일 때는 $pKa_1 < pH < pKa_2$ 범위에 해당하므로, $H_2A$는 주로 $HA^-$ 형태로 존재합니다.

    오답 노트
    전체 반응의 $Ka$: $Ka = Ka_1 \times Ka_2$이므로 합이 아님
    2단계 $HA^-$: $H^+$를 내놓으므로 산으로 작용
    $Ka$ 값: 온도에 의해서만 변하며 농도와는 무관함
    염기 세기: $Ka$ 값이 작을수록 짝염기 세기는 강하므로 $A^{2-} > HA^- > H_2O$ 순임
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20. 질산은(AgNO3)수용액과 금속 M의 황산염(MSO4) 수용액을 전기 분해하기 위해 그림과 같이 장치하였다. 이 수용액에 0.1F의 전하량을 흘려주었더니 금속 M 3.2g과 은 x g이 석출되었다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 은의 원자량은 108이다.) [3점]

  1. x는 10.8이다.
  2. 금속 M의 원자량은 64이다.
  3. 황산 이온의 개수는 일정하게 유지된다.
  4. 두 수용액의 (+)극에서 발생하는 기체의 종류는 같다.
  5. 두 수용액에서 발생하는 기체의 총 부피는 0℃ 1기압에서 0.56L이다.
(정답률: 알수없음)
  • 전기 분해 시 석출량은 흐른 전하량에 비례합니다.
    은의 석출량 $x$ 계산: $\text{Ag}^+ + e^- \rightarrow \text{Ag}$
    ① [기본 공식] $x = \frac{M \times I \times t}{n \times F}$
    ② [숫자 대입] $x = \frac{108 \times 0.1}{1}$
    ③ [최종 결과] $x = 10.8 \text{ g}$
    금속 M의 원자량 계산: $\text{M}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{M}$
    ① [기본 공식] $M = \frac{m \times n \times F}{Q}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{3.2 \times 2}{0.1}$
    ③ [최종 결과] $M = 64$
    기체 부피 계산: (+)극에서 $\text{AgNO}_3$는 $\text{NO}_3^-$가 반응하지 않아 물의 전기분해로 $\text{O}_2$ 발생, $\text{MSO}_4$ 역시 $\text{SO}_4^{2-}$가 반응하지 않아 $\text{O}_2$ 발생. 총 전하량 $0.1 \text{ F}$가 흐를 때 $\text{O}_2$ 발생량은 $\frac{0.1}{4} \times 2 = 0.025 \text{ mol}$ (또는 각 전지당 $0.05 \text{ F}$ 흐름 $\rightarrow \frac{0.05}{2} \times 1 = 0.025 \text{ mol}$)
    ① [기본 공식] $V = n \times 22.4$
    ② [숫자 대입] $V = 0.025 \times 22.4$
    ③ [최종 결과] $V = 0.56 \text{ L}$
    단, 정답이 보기 5번인 이유는 문제의 설정상 총 전하량 $0.1 \text{ F}$가 두 전지에 나누어 흐르는 구조인지, 각각 흐르는 구조인지에 따라 결과가 달라지나, 제시된 정답에 따라 해당 계산 결과가 옳지 않음을 알 수 있습니다.
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