수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2008-11-13)

수능(화학II)
(2008-11-13 기출문제)

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1. 그림은 밀폐 용기에서 기체 X가 기체 Y로 되는 어떤 반응에서 시간에 따른 기체 X의 농도[X]를 역수로 나타낸 것이다. (가)와 (나)는 서로 다른 반응 조건에서 측정한 결과이다.

(가)와 (나)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 촉매는 사용하지 않았다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가)에서는 초기 농도가 높아서 반응 속도가 빠르게 시작되었지만, 시간이 지남에 따라 농도가 감소하면서 반응 속도가 느려졌다. 이는 초기 농도가 높을수록 반응 속도가 빠르게 시작되지만, 생성된 Y 기체가 밀폐 용기 내에서 농축되면서 반응 속도가 감소하는 것을 보여준다.
    - (나)에서는 초기 농도가 낮아서 반응 속도가 느리게 시작되었지만, 시간이 지남에 따라 농도가 증가하면서 반응 속도가 빨라졌다. 이는 초기 농도가 낮을수록 반응 속도가 느리게 시작되지만, 생성된 Y 기체가 밀폐 용기 내에서 희석되면서 반응 속도가 증가하는 것을 보여준다.
    - 따라서, (ㄱ)은 (가)에서는 초기 농도가 높아서 반응 속도가 빠르게 시작되었지만, (나)에서는 초기 농도가 낮아서 반응 속도가 느리게 시작되는 것을 보여주므로 옳은 설명이다. (ㄷ)는 (가)와 (나) 모두에서 Y 기체가 밀폐 용기 내에서 농축되거나 희석되면서 반응 속도가 변화하는 것을 보여주므로 옳은 설명이다. (ㄴ)은 (가)에서는 초기 농도가 높아서 반응 속도가 빠르게 시작되었지만, (나)에서는 초기 농도가 낮아서 반응 속도가 느리게 시작되는 것을 보여주므로 옳은 설명이다. 따라서, (ㄱ, ㄴ, ㄷ)가 모두 옳은 설명이므로 정답은 (ㄱ, ㄴ, ㄷ)이다.
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2. 다음은 25℃에서 1.0 M 산 HA와 1.0 M 염기 B 의 이온화 반응식과 이온화상수이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 25 ℃에서 물의 이온곱상수 Kw=1.0 × 10-14 이다.)

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

    - "ㄱ" : 산 HA와 염기 B가 중성화되는 경우, [H+] = [OH-] 이므로 pH = pOH = 7이 된다. 하지만 이 문제에서는 HA와 B가 이온화되어 있으므로 중성화는 일어나지 않는다.
    - "ㄴ" : 이온화 반응식에서, [H+] = Ka[HA]/[A-] 이므로 [H+] > [OH-] 이다. 따라서 용액은 산성이다. 또한, Ka 값이 크므로 HA는 강산이다.
    - "ㄷ" : 이온화 반응식에서, [OH-] = Kb[B]/[HB+] 이므로 [OH-] < [H+] 이다. 따라서 용액은 산성이다. 또한, Kb 값이 작으므로 B는 강염기가 아니라 약염기이다.
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3. 다음은 어떤 열화학반응식이다.

그림은 위 반응에서 부피 변화와 온도 변화에 따른 평형 이동을 모식적으로 나타낸 것이다.

평형 (가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 평형 (가)에서 혼합 기체의 부피는 1L이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가)에서는 엔탈피 변화가 양수이므로 엔트로피 변화가 큰 방향으로 평형이 이동한다. 따라서 부피가 증가하고 온도가 상승한다.
    - (나)에서는 엔탈피 변화가 음수이므로 엔트로피 변화가 작은 방향으로 평형이 이동한다. 따라서 부피가 감소하고 온도가 하락한다.
    - (다)에서는 엔탈피 변화와 엔트로피 변화가 모두 작은 방향으로 평형이 이동한다. 따라서 부피는 거의 변하지 않고 온도도 거의 변하지 않는다.
    - 따라서 정답은 "ㄷ, (다)에서는 부피와 온도가 거의 변하지 않는다." 이다.
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4. 그림은 산성 수용액에서 백금을 전극으로 하는 전기분해 장치이다.

위 장치에 일정한 전기량을 통해 주었더니 (가)에서 Ag 10.8g이 석출되었다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, Ag 과 Cu 의 원자량은 각각 108.0, 64.0 이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 가)에서 Ag이 석출되었으므로 Ag+ 이 환원되어 Ag(s)가 되었다.
    - Ag+ + e- → Ag(s) : 1 mol의 Ag+ 이 1 mol의 전자(e-)를 받아 Ag(s)가 되므로, 전자 1 mol이 전해된 것이다.
    - 전해된 전자의 양은 전기량과 비례하므로, 전기량이 일정하다면 전해된 전자의 양도 일정하다.
    - 따라서, (가)에서 전해된 전자의 양은 (나)에서 전해된 전자의 양과 같다.
    - (나)에서 Cu2+ 이 환원되어 Cu(s)가 되었으므로, Cu2+ + 2e- → Cu(s) : 1 mol의 Cu2+ 이 2 mol의 전자(e-)를 받아 Cu(s)가 되므로, 전자 2 mol이 전해된 것이다.
    - 전해된 전자의 양이 일정하므로, (가)에서 전해된 전자의 양과 (나)에서 전해된 전자의 양의 합은 3 mol이다.
    - 전기분해 법칙에 따라, 전해된 전자의 양과 전극에서 발생한 물질의 양은 비례한다.
    - 따라서, (나)에서 발생한 Cu(s)의 양은 (가)에서 발생한 Ag(s)의 양의 1/3 이다.
    - Ag의 원자량은 108.0 이므로, 10.8g의 Ag은 0.1 mol 이다.
    - 따라서, (가)에서 전해된 전자의 양은 0.1 mol 이고, (나)에서 발생한 Cu(s)의 양은 0.1/3 mol 이다.
    - Cu의 원자량은 64.0 이므로, 0.1/3 mol의 Cu은 2.133g 이다.
    - 따라서, (ㄱ)과 (ㄷ)은 모두 옳다.
    - (ㄴ)은 틀렸다. (가)에서 전해된 전자의 양과 (나)에서 전해된 전자의 양의 합은 3 mol이므로, (나)에서 발생한 Cu(s)의 양은 10.8g의 Ag(s)의 양의 1/3이 아니라 3배이다.
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5. 다음은 아황산(H2SO3)과 요오드(I2)의 산화·환원반응식이다.

이 반응식에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기에서 "ㄴ"은 요오드(I2)이 환원되는 것이 맞다. 이는 아황산(H2SO3)이 요오드(I2)를 환원시켜 요오드이온(I-)으로 만들기 때문이다.
    - "ㄷ"는 아황산(H2SO3)이 산화되는 것이 맞다. 이는 요오드(I2)가 아황산(H2SO3)을 산화시켜 황산(H2SO4)을 만들기 때문이다.
    - "ㄱ, ㄴ"은 위의 두 가지 이유로 모두 맞다.
    - "ㄱ, ㄷ"는 아황산(H2SO3)과 요오드(I2) 모두 산화·환원되는 것이 맞다. 이는 아황산(H2SO3)이 요오드(I2)를 환원시키면서 동시에 자신도 산화되기 때문이다.
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ"는 위의 세 가지 이유로 모두 맞다.
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6. 그림은 25℃에서 어떤 산 HA 50 mL를 1.0M NaOH 수용액으로 적정한 중화 적정 곡선이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 적정 시점에서 pH가 7일 때 산과 염기의 몰 농도가 같다는 중화점을 나타내고, "ㄴ"은 적정 시점에서 pH가 7보다 크므로 산의 몰 농도가 염기의 몰 농도보다 작다는 것을 나타낸다. 따라서, 이 적정 곡선은 산과 염기의 중화 적정에서 사용할 수 있으며, 적정 시점에서 pH를 측정하여 산 또는 염기의 몰 농도를 계산할 수 있다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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7. 그림은 어떤 기체 1 몰의 PV/RT 값을 압력에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

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

    이 그래프는 기체 1 몰의 PV/RT 값이 압력에 따라 어떻게 변하는지를 나타낸 것이다. 이 그래프에서 기체의 상태 변화를 나타내는 곡선은 등온선, 등압선, 등체적선이 있다.

    등온선은 온도가 일정한 상태에서 기체의 압력과 부피의 관계를 나타낸다. 따라서 등온선은 기체의 온도가 일정한 상태에서만 존재한다.

    등압선은 압력이 일정한 상태에서 기체의 부피와 온도의 관계를 나타낸다. 따라서 등압선은 기체의 압력이 일정한 상태에서만 존재한다.

    등체적선은 기체의 상태가 변하지 않는 상태에서 기체의 압력과 부피의 관계를 나타낸다. 따라서 등체적선은 기체의 상태가 변하지 않는 상태에서만 존재한다.

    따라서 이 그래프에서 등압선은 기울기가 0인 직선이므로, 보기에서 "ㄴ"이 정답이다.
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8. 그림 (가)는 보어의 수소 원자 모형에서 에너지 준위를, (나)는 수소 방전관에서 얻은 가시광선 영역의 선 스펙트럼을 모식적으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, E=1312 kJ 이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ① 에너지 준위는 전자가 원자 내에서 가질 수 있는 에너지의 양을 나타내며, 수소 원자의 경우에는 전자가 원자핵에 가까이 있을수록 에너지 준위가 높아진다. 따라서, (가)에서 보여지는 것처럼 전자가 원자핵에 가까이 있을수록 에너지 준위가 높아지는 것이 옳다.

    ② 수소 원자의 가시광선 스펙트럼은 수소 원자 내에서 전자가 에너지 준위를 변화하면서 방출되는 빛의 파장을 나타낸다. 수소 원자의 경우, 전자가 1번 에너지 준위에서 2번 에너지 준위로 이동할 때 가장 많은 빛을 방출하며, 이 빛의 파장은 656.3 nm이다. 따라서, (나)에서 보여지는 것처럼 656.3 nm 근처에서 선이 나타나는 것이 옳다.

    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ" 이다.
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9. 농도가 48.0%, 밀도 1.5g/mL인 어떤 산 HA 수용액이 있다. 이 수용액 1.0 L 에 물을 넣어 처음 몰랄농도의 이 되도록 희석하려고 한다. 이 때 필요한 물의 양은? [3점]

  1. 480 g
  2. 520 g
  3. 720 g
  4. 780 g
  5. 1000 g
(정답률: 알수없음)
  • 물의 양을 x라고 하면, 처음 몰랄농도는 다음과 같다.

    48.0% × 1.0 L = (48.0 g/100 mL) × (1000 mL + x)

    또한, 밀도는 다음과 같다.

    1.5 g/mL = (48.0 g + x g) / (1000 mL + x mL)

    위의 두 식을 풀면 x = 780 g 이므로, 정답은 "780 g" 이다.
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10. 그림 (가)는 25℃에서 눈금 실린더에 산소 기체를 포집하는 실험 장치이고, (나)는 산소가 포집된 후의 모습이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 옳은 것은 "ㄴ"이다. 그림 (가)에서는 눈금 실린더에 산소 기체를 포집하는 과정을 보여주고, 그림 (나)에서는 포집된 산소 기체를 보여준다. 따라서, 산소 기체가 포집되었다는 것은 이미 그림 (나)에서 확인할 수 있으므로 "ㄴ"이 옳다.
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11. 그림은 할로겐 원소(X)의 전기음성도에 따라 할로겐(X2)과 할로겐화수소 화합물(HX)의 끓는점을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄷ"인 이유는 할로겐 원소의 전기음성도가 증가할수록 할로겐과 할로겐화수소 화합물의 끓는점이 감소하기 때문이다. 이는 전기음성도가 높은 할로겐 원소가 더 강한 인력으로 분자를 유지하기 때문에 끓는점이 낮아지는 것이다. 따라서, F₂와 HF의 끓는점이 가장 높고, I₂와 HI의 끓는점이 가장 낮다.
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12. 그림은 용매 A의 냉각 곡선과 용질 x, y 가 A에 각각 녹아 있는 용액의 냉각 곡선을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, x, y 는 모두 비휘발성, 비전해질이고 서로 반응하지 않는다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 용매 A와 용질 x, y가 모두 냉각 과정에서 온도가 일정하게 유지되는 구간이 일치하기 때문에 옳다. "ㄷ"는 용질 x, y가 각각 용매 A와 혼합되어 있는 용액의 냉각 곡선이 A의 냉각 곡선보다 더욱 완만한 것으로 나타나는데, 이는 용질 x, y가 A와 혼합되어 냉각되는 과정에서 A의 냉각을 방해하는 역할을 하기 때문이다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
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13. 표는 세 가지 원소의 1 차 이온화에너지이고, 원소 (가)~(다)는 각각 Li, F, Na 중의 하나이다.

(가)~(다)를 비교하여 설명한 것으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이 표에서 이온화에너지가 가장 큰 원소는 F이다. 이유는 F의 전자 구성이 1s2 2s2 2p5로 외전자껍질에 7개의 전자를 가지고 있기 때문에 다른 원소들보다 전자를 떼어내기가 어렵기 때문이다. 따라서, (가)은 Li, (나)는 Na이다.

    - (ㄱ) : Li, F, Na의 이온화에너지를 모두 비교하면 F > Na > Li 순으로 크기 때문에 틀린 설명이다.
    - (ㄴ) : F의 이온화에너지가 가장 크기 때문에 F보다 작은 Li와 Na의 이온화에너지는 비교적 작다. 따라서, "F보다 작은 원소들의 이온화에너지는 비교적 작다"는 설명은 옳다.
    - (ㄷ) : Li와 Na의 이온화에너지는 비교적 작기 때문에 "Li와 Na의 이온화에너지는 비슷하다"는 설명은 옳다. 그러나, F의 이온화에너지는 Li와 Na보다 훨씬 크기 때문에 "세 원소의 이온화에너지는 비슷하다"는 설명은 틀리다.
    - (ㄹ) : F의 이온화에너지가 가장 크기 때문에 "F의 이온화에너지는 가장 크다"는 설명은 옳다. 그러나, Li와 Na의 이온화에너지는 비교적 작기 때문에 "Li와 Na의 이온화에너지는 비슷하다"는 설명은 틀리다.
    - (ㄱ, ㄴ, ㄷ) : F의 이온화에너지가 가장 크기 때문에 "F보다 작은 원소들의 이온화에너지는 비교적 작다"는 설명은 옳다. 또한, Li와 Na의 이온화에너지는 비교적 작기 때문에 "Li와 Na의 이온화에너지는 비슷하다"는 설명도 옳다. 따라서, (ㄴ, ㄷ)이 정답이다.
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14. 다음은 HBr가 생성되는 열화학반응식이다.

그림은 H2, Br2, HBr의 분자 내 핵간 거리에 따른 에너지를 모식적으로 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, 그림에서 H2와 Br2 분자의 핵간 거리가 가장 가까울 때, 즉 그림에서 두 분자가 가장 잘 맞물리는 위치에서 반응이 일어나기 때문이다. 이 위치에서는 H2와 Br2 분자의 전자 궤도가 서로 겹쳐져서 반응이 일어나기 쉽기 때문에, 이 위치에서 반응이 일어나게 된다.
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15. 그래프는 압력이 P1 과 P2일 때 물에 대한 질소의 용해도를 온도에 따라 나타낸 것이다.

그림 (가)~(다)는 온도와 압력이 각각 다른 조건에서 물 1L에 질소가 포화되어 있는 수용액을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공기 중에서 질소의 몰분율은 0.8 이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄷ, 공기 중에서 질소의 몰분율은 0.8이기 때문에, 그래프에서 P1과 P2 사이의 압력은 0.8P1과 0.8P2이다. 따라서, (가)와 (나)는 같은 압력과 온도에서 질소의 용해도가 다르기 때문에 옳지 않다. (다)는 온도가 다르기 때문에 옳지 않다. 따라서, (다)를 제외한 (ㄱ, ㄴ, ㄷ) 중에서 (ㄷ)이 옳다."]
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16. 다음은 프로판(C3H8)이 연소될 때의 화학반응식과 자료이다.

발생한 열량의 비(Q1 : Q2)로 옳은 것은? (단, a~c는 화학 반응식의 계수이다.)

  1. 5 : 1
  2. 4 : 1
  3. 1 : 1
  4. 1 : 4
  5. 1 : 5
(정답률: 알수없음)
  • 반응식에서 몰비를 비교하면, 프로판(C3H8)과 산소(O2)의 몰비는 1:5이다. 따라서 발생한 열량의 비도 1:5가 된다. 이는 몰비와 열량이 비례하기 때문이다. 산소 1 몰당 발생하는 열량이 프로판 1 몰당 발생하는 열량보다 5배 높기 때문에 발생한 열량의 비는 1:5가 된다.
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17. 표는 세 가지 물질의 녹는점이며, 물질 (가)~(다)는 각각 NaF, NaBr, MgO 중의 하나이다.

물질 (가)~(다)로 옳은 것은? (순서대로 가, 나, 다)

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

    이유는 녹는점이 낮은 순서대로 나열하면 된다. NaBr의 녹는점은 -7.2℃, NaF의 녹는점은 993℃, MgO의 녹는점은 2,852℃이다. 따라서 NaBr이 가장 녹는점이 낮고, NaF가 그 다음이며, MgO가 가장 높다. 따라서 "NaBr, NaF, MgO"가 정답이다.
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18. 다음은 중심 원자가 2 주기 원소인 분자의 결합각을 세 영역 A~C로 나타낸 것과 세 가지 화합물의 분자식이다.

위 화합물 중에서 결합각이 A~C에 속하는 화합물의 수로 옳은 것은? (순서대로 A, B, C) [3점]

  1. 1, 1, 1
  2. 1, 2, 0
  3. 2, 0, 1
  4. 2, 1, 0
  5. 3, 0, 0
(정답률: 알수없음)
  • 결합각이 A~C에 속하는 원자들은 120도 각도를 이루는 삼각형 형태로 결합하게 된다. 이를 만족하는 화합물은 A와 B 두 개이다. A는 BF3, B는 BCl3이다. C는 결합각이 180도인 선형 분자이므로 A~C에 속하지 않는다. 따라서 정답은 "2, 0, 0"이다.
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19. 그림은 수소(H2)와 요오드(I2)가 반응할 때 에너지 관계를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 정반응의 활성화에너지는 83 kJ 이며, Q는 반응열이다.)

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 활성화 에너지는 반응이 일어나기 위해 극복해야 하는 에너지 장벽이다.
    - 반응열(Q)은 생성된 생성물과 소모된 원료 간의 엔탈피 차이이다.
    - 그림에서는 활성화 에너지와 반응열(Q)이 모두 양수로 나타나고 있으므로, 이 반응은 흡열반응이다.
    - 따라서, 반응이 일어나기 위해서는 충분한 열이 공급되어야 하며, 이는 그림에서 보이는 에너지 공급 과정(열 흡수)을 통해 이루어진다.
    - 따라서, 옳은 보기는 "ㄱ, ㄷ" 이다.
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20. 그림은 상온에서 물이 들어 있는 비커를 용기 속에 넣고 밀폐한 후, 수증기로 포화된 상태를 나타낸 것이다.

위의 상태보다 물의 증기압력을 높일 수 있는 방법을 옳게 말한 학생만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. 철수
  2. 영희
  3. 철수, 민수
  4. 영희, 민수
  5. 철수, 영희, 민수
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "철수"를 선택한 이유는, 물의 증기압력을 높이는 방법 중 하나인 온도를 높이는 것이 가장 효과적이기 때문이다. "철수"는 보기 중에서 온도를 높이는 방법을 제시한 유일한 학생이기 때문에 정답이 된다.
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