수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2008-10-16)

수능(화학II)
(2008-10-16 기출문제)

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1. 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)
  • 금속 M의 전하량은 0.1F이므로, 금속 M의 몰 수는 0.1/2 = 0.05mol이다. 금속 M의 질량은 3.2g이므로, 몰 질량은 3.2/64 = 0.05mol이다. 따라서 금속 M은 구리(Cu)이다. 은의 전하량은 0.1F이므로, 은의 몰 수는 0.1/1 = 0.1mol이다. 은의 질량은 xg이므로, 몰 질량은 x/108mol이다. 은과 질산의 화학식은 AgNO3이므로, 은의 몰 수와 질산의 몰 수는 같다. 따라서, 질산의 몰 수는 0.1mol이다. 질산과 금속 M의 화학식은 MSO4이므로, 질산의 몰 수와 금속 M의 몰 수는 같다. 따라서, 금속 M의 몰 수는 0.1mol이다. 금속 M과 질산의 화학식은 CuSO4이므로, 전기 분해 반응식은 다음과 같다.

    CuSO4 + 2H2O → Cu + SO42- + 2H+ + 1/2O2

    전기 분해 반응식에서, 금속 M은 구리(Cu)이므로, 금속 M이 석출된다. 따라서, 은의 질량은 10.8g이다. 두 수용액에서 발생하는 기체의 종류는 같으므로, 두 수용액에서 발생하는 기체는 O2이다. O2의 몰 부피는 22.4L/mol이므로, 0.1mol의 O2가 발생하면 2.24L의 부피를 차지한다. 따라서, 0.1mol의 O2가 발생하면 0.056L의 부피를 차지하므로, 두 수용액에서 발생하는 기체의 총 부피는 0.56L이다.
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2. 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)
  • 전체 반응의 Ka는 Ka1+Ka2이다. 따라서, H2A는 두 단계의 이온화 과정을 거쳐 HA-로 이온화된다. 2단계에서 HA-는 염기로 작용한다. 따라서, pH가 9일 때는 HA-가 더 많이 생성되어 존재한다. H2A를 더 넣어 주면 Ka는 증가하지 않는다. 염기의 세기는 A2- < HA- < H2O이다. 따라서, pH가 9일 때 H2A는 주로 HA-로 존재한다. 따라서, "pH가 9일 때 H2A는 주로 HA-로 존재한다."가 옳은 설명이다.
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3. 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)
  • 알루미늄은 산화제로 작용하여 산소와 반응하여 산화되며, 이때 생성된 알루미늄 산화물은 아말감과 반응하여 수소를 방출하고 알루미늄 하이드록시를 생성한다. 이 과정에서 아말감 주위의 침의 pH는 감소하게 된다. 반응하는 Al과 O2의 몰수 비는 4 : 3이다. 따라서 정답은 "알루미늄은 산화제로 작용한다."이다.
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4. 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)
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5. 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)
  • - ㄱ. NaOH와 HCl는 각각 강 염기와 강산으로, 혼합하면 중화반응이 일어나서 엔탈피 변화가 발생한다. 따라서 혼합 용액의 최고 온도는 NaOH와 HCl의 양에 따라 달라진다.
    - ㄴ. 물의 이온곱 상수(Kw)는 온도에 따라 변화하므로, 혼합 용액의 온도 변화를 정확히 계산하려면 온도에 따른 Kw 값을 고려해야 한다.
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6. 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 속도 상수 k는 반응물 농도의 변화에 따른 초기 반응 속도의 변화를 나타내는데, 이는 농도-시간 그래프에서 초기 기울기를 나타내는 것이다. 따라서, 그래프에서 NO와 O2의 농도가 각각 0.1 mol/L일 때 초기 기울기는 0.2 mol/Ls이므로 k는 0.2/(0.1 x 0.1) = 20 L/mol s이다.

    반면, (가)는 반응물 농도의 변화에 따른 반응 속도의 변화를 나타내는데, 이는 농도-시간 그래프에서 기울기를 나타내는 것이다. 따라서, 그래프에서 NO와 O2의 농도가 각각 0.2 mol/L일 때 기울기는 0.4 mol/Ls이다.

    따라서, k와 (가)의 값은 각각 20 L/mol s와 0.4 mol/Ls이다. 따라서, 정답은 ""이다.
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7. 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)
  • - A는 쌍극자모멘트의 합이 0이므로 극성이 없는 분자이다.
    - B는 결합각이 작아서 분자가 평면 구조를 이루고 있으며, 극성이 있는 분자이다.
    - C는 수소 결합을 하므로 분자 간에 상호작용이 일어날 수 있다.
    - D는 직선형 구조를 하고 있으므로 극성이 없는 분자이다.
    - E의 중심 원자는 비공유 전자쌍을 가지고 있으므로 극성이 있는 분자이다.

    B가 E보다 결합각이 작은 이유는, B는 분자 구조상 더 작은 원자와 결합하고 있기 때문이다. 결합각은 결합하고 있는 원자들 사이의 각도를 의미하는데, 더 작은 원자와 결합하면서 더 작은 각도를 이루게 되므로 결합각이 작아진다.
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8. 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)
  • 설명이 옳지 않은 것은 "AB는 힘을 가하면 쉽게 부스러진다." 이다. AB는 고체 상태에서는 매우 단단하며, 힘을 가해도 쉽게 부서지지 않는다.

    A는 B보다 전기 음성도가 크다. 이는 A가 전자를 더 강하게 끌어들이기 때문이다. A는 3주기 원소이므로 전자껍질에 있는 전자의 수가 적어지면서 전기 음성도가 커진다. A가 B보다 전기 음성도가 크기 때문에 A는 B보다 전자를 더 강하게 끌어들이고, 이로 인해 AB 결합도 강해진다. 따라서 AB의 녹는점도 높아진다. A는 고체 상태에서 전기전도성이 있으며, AB는 수용액 상태에서 전기전도성이 있다.
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9. 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)
  • - 보기 ㄱ: 반응 경로 Ⅰ과 반응 경로 Ⅱ 모두 엔탈피 변화가 음수이므로 반응은 엔탈피를 방출하면서 일어난다. 따라서 반응은 발열반응이다.
    - 보기 ㄴ: 반응 경로 Ⅰ에서는 직접적으로 생성되는 O2의 수가 더 많으므로 더 많은 엔탈피가 방출된다. 따라서 반응 경로 Ⅰ이 더 발열량이 크다.
    - 보기 ㄷ: 반응 경로 Ⅱ에서는 중간 생성물인 H2O2의 생성 엔탈피와 분해 엔탈피가 같으므로 반응 엔탈피에 영향을 미치지 않는다. 따라서 반응 경로 Ⅰ과 반응 경로 Ⅱ의 발열량은 같다.
    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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10. 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)
  • 보기에서 모두 옳은 설명은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
    - 물과 수증기가 생성되는 반응은 수증기가 물로 응축되는 과정과 반대되는 과정이다.
    - 이 반응은 열에 의해 촉진되며, 열이 흡수되는 과정이다.
    - 이 반응은 물과 수증기의 상태 변화를 나타내는 물리적인 반응이다.
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11. 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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 RbCl의 화학식량이 증가함에 따라 RbCl의 상대적 존재비가 감소하는 것을 설명하고 있으며, "ㄴ"은 자연계에서 36Cl : 37Cl의 존재비가 3 : 1이므로, RbCl의 상대적 존재비도 35Cl : 37Cl의 비율에 따라 3 : 1이 될 것이라는 것을 설명하고 있다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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12. 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)
  • A의 원자 반지름은 B의 원자 반지름보다 크다. 이유는 A가 B보다 산화력이 크기 때문에 A는 B보다 더 많은 전자를 가지고 있으며, 이는 전자 수가 많아지면서 전자 궤도가 더 멀어지기 때문에 반지름이 커지기 때문이다.
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13. 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)
  • - 보기 "ㄱ": 기체 X의 압력은 부피가 감소하면서 증가한다. 이는 보일-샤를의 법칙에 따라 압력과 부피는 반비례 관계이기 때문이다.
    - 보기 "ㄴ": 기체 X의 압력이 증가하면서 부피가 감소하므로, 이는 등압 변화가 아닌 등온 변화이다. 이는 이상 기체의 상태방정식인 PV=nRT에서 온도가 일정하게 유지되기 때문이다.
    따라서, 보기 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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14. 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)
  • - 보기 ㄴ: X는 양이온, Y는 음이온이다. 이는 X가 전자를 잃고, Y가 전자를 얻었기 때문이다.
    - 보기 ㄷ: X는 2개의 전자를 잃어 이온이 되었고, Y는 1개의 전자를 얻어 이온이 되었다. 이는 X가 2+ 전하를, Y가 1- 전하를 가지게 되었음을 의미한다.
    - 보기 ㄹ: X와 Y는 전자를 주고받아 이온이 되었다. 이는 X와 Y가 전하를 가지게 되었음을 의미한다.
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15. 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)
  • <보기>
    ㄱ. 수소 원자의 전자는 1s 오비탈에 있으며, 이 오비탈은 에너지 준위가 가장 낮은 기본 상태이다.
    ㄴ. 수소 원자의 전자는 1s 오비탈에 있으며, 이 오비탈은 에너지 준위가 가장 낮은 기본 상태이다. 이 오비탈에서 빛의 에너지를 흡수하면 전자는 2s 오비탈로 이동할 수 있다.

    정답은 "ㄱ, ㄷ"이다. 수소 원자의 전자는 1s 오비탈에 있으며, 이 오비탈은 에너지 준위가 가장 낮은 기본 상태이다. 이 오비탈에서 빛의 에너지를 흡수하면 전자는 2s 오비탈로 이동할 수 있다. 따라서, 그림에서 보이는 것처럼 1s 오비탈에서 2s 오비탈로 전자가 이동하는 것은 가능하다. 하지만, 2s 오비탈에서 1s 오비탈로 전자가 이동하는 것은 불가능하다. 이유는 2s 오비탈의 에너지 준위가 1s 오비탈보다 높기 때문이다.
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16. 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)
  • - 20℃에서 산소 기체와 질소 기체의 용해도는 압력이 증가할수록 증가한다. (ㄱ)
    - 건조한 공기는 주로 질소 기체와 산소 기체로 이루어져 있으며, 질소 기체가 약 78%, 산소 기체가 약 21%를 차지한다. (ㄴ)
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17. 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 다음과 같다.

    ㄴ. 기체 A와 B의 PV/RT 값은 압력에 비례하여 증가한다.
    - 그림 (가)에서 압력이 증가할수록 PV/RT 값이 증가하는 것을 볼 수 있다.

    ㄷ. 기체 A의 PV/RT 값은 온도가 낮을수록 압력에 비례하여 증가한다.
    - 그림 (나)에서 온도가 낮을수록 PV/RT 값이 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 PV=nRT에서 n과 R이 일정하므로, PV/RT 값이 증가하려면 온도가 낮아져야 한다는 것을 의미한다. 따라서 온도가 낮을수록 압력에 비례하여 PV/RT 값이 증가한다.
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18. 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)
  • -20℃에서 얼음을 가열하면 일정한 온도 구간에서는 온도가 일정하게 유지되며, 이는 상변화가 일어나는 구간이기 때문이다. 따라서 그림 (가)에서 x와 y는 일정한 온도 구간을 나타낸다.
    그림 (나)에서는 고온고압에서 물이 증기로, 저온고압에서 물이 얼음으로, 저온고압에서 증기가 고온고압에서 물로 상변화한다. 따라서 보기에서 "ㄱ"은 얼음이 물로 상변화하는 구간을, "ㄷ"는 물이 증기로 상변화하는 구간을 나타낸다.
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19. 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)
  • - 보기 ㄱ: J자관의 왼쪽 부분에는 수은이 10cm 높이까지 상승하고, 오른쪽 부분에는 수은이 6cm 높이까지 상승한다. 따라서 왼쪽 부분의 압력은 10cmHg, 오른쪽 부분의 압력은 6cmHg이다. 이를 이용하여 압력차를 구할 수 있다.
    - 보기 ㄴ: J자관의 단면적이 1cm^2이므로, 수은이 상승한 높이는 압력과 비례한다. 따라서 왼쪽 부분의 수은이 상승한 높이는 10cm, 오른쪽 부분의 수은이 상승한 높이는 6cm이다. 이를 이용하여 압력차를 구할 수 있다.
    - 보기 ㄷ: J자관의 왼쪽 부분에는 수은이 10cm 높이까지 상승하고, 오른쪽 부분에는 수은이 6cm 높이까지 상승한다. 따라서 왼쪽 부분의 압력은 10cmHg, 오른쪽 부분의 압력은 6cmHg이다. 이를 이용하여 압력차를 구할 수 있고, 이 압력차를 이용하여 유속을 구할 수 있다. 유속과 단면적을 곱하면 유량을 구할 수 있으므로, 유량도 구할 수 있다.
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20. 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)
  • - 용질 X의 녹는점은 50℃ 이하이다. (ㄱ)
    - 용질 X가 물에 녹을 때는 엔탈피 변화가 발생하므로, 녹인 수용액의 온도가 떨어진다. (ㄷ)
    - 100℃ 이상에서는 수증기가 발생하여 온도가 일시적으로 상승한다. (ㄱ)
    - 수증기가 발생한 후에는 온도가 다시 떨어지며, 이후에는 용질 X의 녹는점 이하에서 안정적인 온도를 유지한다. (ㄴ)
    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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