수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2009-04-15)

수능(화학II)
(2009-04-15 기출문제)

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1. 그래프는 물100g에 요소와 포도당을 각각 녹인 두 수용액의 끓는점을 요소와 포도당의 질량에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (포도당의 분자량은 180이고, 요소와 포도당은 비휘발성, 비전해질이며 서로 반응하지 않는다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - "ㄱ" : 두 용액의 끓는점 차이가 요소와 포도당의 질량에 따라 선형적으로 증가하므로, 두 용액은 이상적인 용액으로 가정할 수 있다.
    - "ㄴ" : 포도당의 분자량이 요소의 분자량보다 크기 때문에, 같은 질량의 물에 녹인 포도당 용액의 끓는점이 더 높다. 따라서, 두 용액의 끓는점 차이가 포도당의 질량에 따라 더 크게 나타난다.
    - "ㄷ" : 두 용액은 비휘발성, 비전해질이며 서로 반응하지 않는 이상적인 용액이므로, 두 용액의 끓는점 차이는 Raoult의 법칙에 따라 각각의 용질의 몰 분율에 비례한다. 따라서, 그래프에서 두 직선의 기울기가 각각 요소와 포도당의 몰 분율에 비례하므로, 이는 Raoult의 법칙을 확인하는 것이다.
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2. 다음은 X 수용액과 Y 수용액의 증기 압력에 관한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X와 Y는 비휘발성, 비전해질이고, 온도는 일정하다.) [3점]

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

    ㄱ. X와 Y의 증기 압력은 온도에 비례한다. - 이는 비휘발성, 비전해질인 X와 Y의 특성과는 관련이 없는 설명이다.

    ㄷ. X와 Y의 증기 압력 차이는 X와 Y의 상대적인 분자량에 비례한다. - 이는 두 용액의 증기 압력 차이가 상대적인 분자량에 비례한다는 클라우디우스-클라페이론 법칙에 따른 설명으로 옳다.

    따라서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.
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3. 표는 서로 다른 용매에 나프탈렌 10g을 각각 녹인 용액 (가)～(다)의 어는점 내림을 나타낸 것이다.

이에 대한 해석으로 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)
  • 표에서 (가)부터 (다)까지의 어는점 내림이 각각 다르므로, 이 용액들은 서로 다른 용매일 가능성이 높다. 이에 대한 증거로, 보기에서는 "ㄴ, ㄷ"이 정답으로 제시되었다.
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4. 그림은 농도가 서로 다른 탄산수소칼륨(KHCO3) 수용액을 이용하여 1.0M KHCO3 수용액 1L를 만드는 과정을 나타낸 것이다.

(나) 수용액의 몰랄 농도(m) x는? (단, 온도는 일정하고, KHCO3의 화학식량은 100이다.)

  1. 2.0 m
  2. 2.5 m
  3. 3.0 m
  4. 3.5 m
  5. 4.0 m
(정답률: 알수없음)
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5. 그래프는 물과 X 수용액의 증기 압력 곡선을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - "ㄱ": 물의 증기 압력 곡선은 온도가 높아질수록 증가하는 반면, X의 증기 압력 곡선은 거의 일정하다. 이는 X가 비휘발성이고 비전해질이기 때문에 X 분자가 증발하기 위해서는 높은 에너지가 필요하지만, 증발 후에는 다시 액체 상태로 돌아오기 쉽기 때문이다.
    - "ㄴ": 물과 X의 혼합물의 증기 압력 곡선은 물의 증기 압력 곡선보다 낮은 값을 가진다. 이는 X가 물과 혼합되면서 X 분자가 증발하기 위해 필요한 에너지를 물 분자가 대신 제공해주기 때문이다. 따라서 혼합물의 증기 압력 곡선은 물의 증기 압력 곡선보다 낮은 값을 가지게 된다.
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6. 그림은 서로 다른 온도 T1

, T2에서 질소(N2)와 산소(O2) 기체의 물에 대한 용해도를 압력에 따라 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"이 정답인 이유는 온도가 높아질수록 기체의 용해도가 감소하기 때문이다. 그래프에서 온도가 높은 T1에서는 압력이 증가해도 용해도가 거의 변하지 않는 반면, 온도가 낮은 T2에서는 압력이 증가할수록 용해도가 증가하는 것을 볼 수 있다. 따라서, 온도가 높은 T1에서는 압력이 증가해도 용해도가 크게 변하지 않기 때문에 "ㄴ"이 정답이다.
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7. 다음은 기체 X, Y의 확산 속도를 비교하기 위한 실험이다.

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

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

    이유는 기체 X와 Y의 분자량이 다르기 때문이다. 분자량이 더 작은 기체 X는 분자 운동에 필요한 에너지가 적어 더 빠르게 확산하게 된다. 따라서, 기체 X는 기체 Y보다 더 빠르게 확산하게 된다.
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8. 그림은 에탄올을 용매로 사용하여 사인펜 (가)와 (나)의 각 색소 성분을 분리한 모습을 나타낸 것이다.

색소 성분 A ~E에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  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. 색소 성분 A는 녹색, B는 노란색, C는 주황색, D는 붉은색, E는 보라색으로 나타난다. 이는 각 색소 성분이 서로 다른 파장의 빛을 흡수하고 반사하기 때문이다.

    ㄷ. 색소 성분 A와 B는 에탄올을 용매로 사용하여 분리할 수 있지만, C와 D, E는 분리되지 않는다. 이는 각 색소 성분의 화학적 성질이 다르기 때문이다.
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9. 그림은 0.3M의 염화칼슘(CaCl2) 수용액과 0.1M의 염화나트륨 (NaCl) 수용액을 섞어 혼합 용액을 만든 모습을 나타낸 것이다.

혼합 용액에 포함되어 있는 염화 이온(Cl-)의 몰 농도(M)는? (단, 수용액 속 CaCl2과 NaCl은 완전히 이온화한다.)

  1. 0.15 M
  2. 0.20 M
  3. 0.25 M
  4. 0.30 M
  5. 0.35 M
(정답률: 알수없음)
  • 혼합 용액에서 Cl- 이온의 몰 농도는 CaCl2와 NaCl에서 모두 기여하므로, 각각의 몰 농도를 더해준다.

    CaCl2 수용액에서 Cl- 이온의 몰 농도는 0.3M이다.

    NaCl 수용액에서 Cl- 이온의 몰 농도는 0.1M이다.

    따라서, 혼합 용액에서 Cl- 이온의 몰 농도는 0.3M + 0.1M = 0.35M 이다.

    따라서, 정답은 "0.35 M" 이다.
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10. 그래프는 서로 다른 온도에서 기체 X 1몰의 압력에 따른 PV/RT 값을 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)
  • - 보기 ㄱ: 온도가 낮아질수록 PV/RT 값이 감소한다.
    - 보기 ㄴ: 압력이 증가할수록 PV/RT 값이 증가한다.
    - 보기 ㄷ: 기체 X는 이상 기체로, PV/RT 값이 일정한 선상에 위치한다.

    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ" 이다.
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11. 다음은 기체의 부분 압력을 알아보기 위한 실험 과정이다.

(가)와 (나)에서 변화된 물리량에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 연결관의 부피는 무시하며, 온도는 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가)에서는 용기의 부피가 일정하게 유지되므로, 기체 분자의 수가 일정하다. 따라서, 온도가 일정하다면 기체의 압력과 부피는 반비례 관계에 있다. 따라서, 부피가 2배로 커지면 압력은 1/2로 줄어든다. 따라서, (가)에서는 부피가 2배로 커지면 압력이 1/2로 줄어든다. 따라서, "ㄱ"이 옳다.
    - (나)에서는 용기의 부피가 2배로 커지므로, 기체 분자의 수가 일정한 상태에서 부피가 2배로 커졌다. 따라서, 온도가 일정하다면 기체의 압력과 부피는 반비례 관계에 있으므로, 부피가 2배로 커지면 압력은 1/2로 줄어든다. 따라서, (나)에서는 부피가 2배로 커지면 압력이 1/2로 줄어든다. 따라서, "ㄷ"가 옳다.
    - 따라서, (가)와 (나)에서 모두 부피가 2배로 커지면 압력이 1/2로 줄어든다. 따라서, "ㄱ, ㄴ"이 옳다. 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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12. 40℃에서 NaNO3 포화 수용액의 몰 농도가 6.0M이면, 밀도 (g/mL)는? (단, NaNO3의 화학식량은 85이다.)(8번 공통지문 문제)

  1. 1.02 g/mL
  2. 1.04 g/mL
  3. 1.06 g/mL
  4. 1.08 g/mL
  5. 1.10 g/mL
(정답률: 알수없음)
  • NaNO3의 몰 질량은 85 g/mol 이므로, 1 L의 NaNO3 6.0M 용액에는 6.0 몰 x 85 g/mol = 510 g의 NaNO3이 포함되어 있다. 이 용액의 부피는 1 L 이므로, 밀도는 510 g / 1 L = 510 g/L 이다. 이 값을 g/mL로 변환하면 1.02 g/mL 이므로, 정답은 "1.02 g/mL" 이다.
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13. 그림은 고체를 구성하는 입자의 배열을 모형으로 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 정답이 "ㄱ"인 이유는 그림에서 입자들이 일정한 패턴으로 배열되어 있기 때문이다. 즉, 입자들이 일정한 간격으로 나열되어 있고, 각 입자들이 서로 일정한 거리를 유지하며 배열되어 있기 때문에 "ㄱ"이라는 패턴이 형성된다.
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14. 그래프는 이상 기체 0.5몰의 1/압력 에 따른 부피와의 관계를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A에서의 온도는 200K이고, 기체 상수는 0.082 기압·L/몰·K이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ: 이상 기체의 부피는 압력이 낮아질수록 증가한다는 것을 보여준다. 이는 보일의 법칙에 따른 결과이다.
    - ㄷ: 압력이 0이 되는 지점에서 부피는 무한대가 된다. 이는 이상 기체의 분자들이 서로 충돌하지 않고 자유롭게 움직이기 때문에 발생하는 현상이다.
    - ㄱ, ㄴ: 압력이 일정한 상태에서 온도가 증가하면 부피도 증가한다는 것을 보여준다. 이는 이상 기체의 분자들이 열에 의해 움직임이 활발해지기 때문에 발생하는 현상이다. 또한, 이 때 기체의 부피 변화율이 온도에 비례한다는 것도 알 수 있다.
    - ㄴ, ㄷ: 압력이 일정한 상태에서 온도가 증가하면 부피도 증가한다는 것을 보여준다. 이는 이상 기체의 분자들이 열에 의해 움직임이 활발해지기 때문에 발생하는 현상이다. 또한, 이 때 기체의 부피 변화율이 온도에 비례한다는 것도 알 수 있다. 또한, 압력이 0이 되는 지점에서 부피는 무한대가 된다는 것을 보여준다.
    - ㄱ, ㄴ, ㄷ: 이상 기체의 부피 변화에 영향을 미치는 요인들(압력, 온도)을 모두 고려한 결과를 보여준다. 이를 통해 이상 기체의 부피 변화를 예측하고 설명하는 데 유용하게 사용될 수 있다.
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15. 그림 (가), (나)는 외부 압력이 서로 다른 상태에서 수은이 들어 있는 시험관에 25℃의 물 1mL를 각각 넣은 후 수은면의 높이가 변화된 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 온도는 일정하게 유지된다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 외부 압력이 높은 (가)의 경우, 물이 시험관에 들어가면서 수은면이 낮아지고, 외부 압력이 낮은 (나)의 경우, 물이 시험관에 들어가면서 수은면이 높아진다. 이는 외부 압력이 수은면의 높이에 영향을 미치기 때문이다. 따라서, 보기에서 "ㄴ"은 옳은 설명이다.
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16. 그림 (가)는 일정한 온도에서 수증기(H2O)의 압력 증가에 따른 부피 변화를, (나)는 물의 상평형 그림을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"은 그림 (가)에서 수증기의 압력이 증가함에 따라 부피가 감소하는 것을 나타내고 있으며, "ㄷ"는 그림 (나)에서 물의 상평형 변화를 나타내고 있다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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17. 다음은 부탄(C4H10)의 분자량을 구하는 실험 과정이다.

이 실험에서 이상 기체 상태 방정식을 사용하여 부탄의 분자량을 구하기 위해 필요한 가정으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식은 PV=nRT로 표현된다. 이 때, P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체 상수, T는 절대온도를 나타낸다. 이 실험에서는 부탄 가스의 질량(m)과 부피(V), 온도(T), 압력(P)이 주어졌으므로, 이상 기체 상태 방정식을 이용하여 부탄의 몰수(n)를 구할 수 있다.

    가정 ㄱ: 부탄 가스는 이상 기체이다.
    이 가정은 이상 기체 상태 방정식을 사용하기 위한 필수적인 가정이다. 이상 기체 상태 방정식은 이상 기체에만 적용 가능하다.

    가정 ㄴ: 부탄 가스의 온도와 압력은 실험 과정 중 일정하다.
    이 가정은 실험 과정 중 온도와 압력이 일정하다는 것을 가정한 것이다. 이 가정이 성립해야 이상 기체 상태 방정식을 사용할 수 있다.

    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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18. 그림 (가)는 298K에서 같은 질량의 기체 X, Y를 동일한 실린더에 각각 넣었을 때의 모습을, (나)는 298K에서 기체 X, Y의 속력에 따른 분자수의 비율을 나타낸 것이다.

기체 X, Y에 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 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.

    ① 기체 X는 기체 Y보다 더 많은 분자를 가지고 있다.
    - 그림 (가)에서는 기체 X와 Y의 질량이 같으므로, 같은 부피에 동일한 수의 분자가 있어야 한다. 따라서, 기체 X와 Y는 같은 수의 분자를 가지고 있다.

    ② 기체 X, Y의 분자량은 같다.
    - 그림 (가)에서 기체 X와 Y의 질량이 같으므로, 분자량도 같다.

    ③ 기체 X, Y의 분자는 모두 동일한 질량을 가진다.
    - 그림 (가)에서는 기체 X와 Y의 질량이 같으므로, 분자의 질량도 같다.

    ④ 기체 X, Y의 분자는 서로 다른 속력을 가진다.
    - 그림 (나)에서는 기체 X와 Y의 속력에 따른 분자수의 비율을 나타내고 있다. 따라서, 기체 X와 Y의 분자는 서로 다른 속력을 가진다.

    ⑤ 기체 X, Y의 분자는 서로 다른 질량을 가진다.
    - 그림 (가)에서는 기체 X와 Y의 질량이 같으므로, 분자의 질량도 같다.
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19. 표는 같은 온도, 같은 부피의 세 기체에 대한 압력과 밀도를 나타낸 것이다.

X, Y, Z의 원자량 크기를 바르게 비교한 것은? (단, X~Z는 임의의 원소 기호이다.)

  1. X ＜ Y ＜ Z
  2. X ＜ Z ＜ Y
  3. Y ＜ X ＜ Z
  4. Y ＜ Z ＜ X
  5. Z ＜ Y ＜ X
(정답률: 알수없음)
  • 가스의 압력과 밀도는 각각 분자의 운동에 의해 결정된다. 따라서 원자량이 큰 분자는 같은 온도와 부피에서 더 높은 압력과 더 높은 밀도를 가진다. 따라서 X는 가장 작은 원자량을 가지고 있으므로 가장 낮은 압력과 가장 낮은 밀도를 가지며, Z는 가장 큰 원자량을 가지므로 가장 높은 압력과 가장 높은 밀도를 가진다. 따라서 정답은 "X ＜ Y ＜ Z"이다.
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