수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2009-06-04)

수능(화학II)
(2009-06-04 기출문제)

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1. 그림 (가)는 양쪽 플라스크에 동일한 질량의 순수한 액체 A와 B가 각각 들어 있는 모습을, (나)는 양쪽에 동일한 질량의 물질 C를 각각 녹였을 때의 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, C는 비휘발성, 비전해질이고, 용액은 라울의 법칙을 따르며, 온도는 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 가) 그림에서는 A와 B가 각각의 플라스크에서 분리되어 있기 때문에, A와 B는 서로 상호작용하지 않고 독립적으로 라울의 법칙을 따른다.
    나) 그림에서는 C가 녹아서 용액이 되었기 때문에, C는 A와 B와 상호작용하며 혼합물을 이룬다. 이 때, 라울의 법칙에 따라 혼합물의 총 압력은 A와 B의 압력의 합과 같다.
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2. 그림 (가)~(다)는 물이 담긴 3L의 용기에 기체 A를 넣은 것을, 표는 온도 T1, T2 에서 물의 증기압력을 나타낸 것이다.

충분한 시간이 지난 후, 용기에 들어 있는 혼합 기체에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A의 용해도와 물의 부피 변화는 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, 그림 (가)~(다)에서 모두 온도가 T1보다 높기 때문에, 물의 증기압력이 A의 기체압력보다 높아져서 A 기체가 용기 안에 머무르지 못하고 외부로 방출되기 때문이다. 따라서, 용기 안에는 물과 물의 증기만 남게 되어, 혼합 기체는 물과 물의 증기로만 이루어지게 된다.
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3. 그림은 –100℃, 1 기압에서 고체인 물질 A 와 B 를 단위 시간당 일정한 열량으로 가열 하여 모두 기체로 변할 때까지 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 것이다.

A 와 B 에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

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

    A는 B보다 높은 녹는점을 가지고 있으므로, A가 B보다 먼저 녹아서 고체에서 액체로 변하고, 그 후에 B가 고체에서 액체로 변한다. 따라서 A의 녹는점은 B의 녹는점보다 높다.
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4. 그림은 27℃에서 산소(O2)와 포도당 (C6H12O6)이 들어 있는 0.82 L 크기의 용기를 나타낸 것이다.

포도당을 완전연소시킨 후, 용기를 27℃로 냉각시켰을 때에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 포도당의 부피, 생성된 물의 부피와 증기압력은 무시하고, 기체상수 R=0.082 기압·L/몰·K이다.) [3점]

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

    ㄴ. 포도당과 산소가 반응하여 생성된 이산화탄소와 물의 분자수는 용기 내부의 분자수와 동일하다. 이는 분자 보존의 법칙에 따른 결과이다.

    ㄷ. 포도당과 산소가 반응하여 생성된 이산화탄소와 물의 분자수는 동일하지만, 이산화탄소와 물의 분자량은 더욱 커지므로 용기 내부의 압력이 증가한다. 이는 이상 기체 법칙에 따른 결과이다.
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5. 다음에서 a~e를 모두 더한 값과 가장 가까운 것은?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
(정답률: 알수없음)
  • a~e를 모두 더한 값은 15이다. 보기에서 1과 5를 제외한 나머지 숫자들을 더하면 9이고, 1과 5를 더하면 6이다. 따라서 1이 가장 가까운 값이다.
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6. 2 주기 원소 A~D는 25℃, 1 기압에서 기체로 존재한다. 그림은 A~D가 각각 이원자분자를 형성한다고 가정하였을 때, 원자핵간 거리에 따른 에너지를 대략적으로 나타낸 것이다.

A~D에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, A~D는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. A는 안정한 이원자분자를 형성하지 않는다.
  2. 1 차 이온화에너지가 가장 큰 것은 A이다.
  3. 결합에너지가 가장 큰 것은 D이다.
  4. 결합길이가 가장 긴 것은 B이다.
  5. B의 원자반지름은 C보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "B의 원자반지름은 C보다 크다."이 옳지 않다.

    이유: 그림에서 B와 C는 동일한 결합에너지를 가지고 있으며, B의 결합길이가 더 길기 때문에 B의 원자반지름은 C보다 작다. 결합길이가 길수록 원자간 거리가 멀어지기 때문에, 반지름이 작아진다.

    "A는 안정한 이원자분자를 형성하지 않는다."는 A가 그림에서 가장 높은 에너지를 가지고 있기 때문에 안정한 이원자분자를 형성하지 않는다는 것을 의미한다.

    "1 차 이온화에너지가 가장 큰 것은 A이다."는 그림에서 A가 가장 높은 에너지를 가지고 있기 때문에 1 차 이온화에너지가 가장 크다는 것을 의미한다.

    "결합에너지가 가장 큰 것은 D이다."는 그림에서 D가 가장 낮은 에너지를 가지고 있기 때문에 결합에너지가 가장 크다는 것을 의미한다.

    "결합길이가 가장 긴 것은 B이다."는 그림에서 B의 결합길이가 가장 길기 때문에 결합길이가 가장 긴 것을 의미한다.
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7. 그림은 25℃에서 기체 A와 B를 여러 비율로 혼합하였을 때, 각 기체의 물에 대한 용해도(몰/L)를 부분압력에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, B의 분자량은 A의 2 배이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다. 이는 그래프에서 A와 B의 물에 대한 용해도가 부분압력에 따라 다르게 나타나는 것을 보고, 이 두 기체의 특성이 다르기 때문이다. A는 부분압력이 증가함에 따라 물에 대한 용해도가 선형적으로 증가하지만, B는 부분압력이 증가함에 따라 물에 대한 용해도가 급격히 증가한다. 이는 B가 A보다 분자량이 크기 때문에 물 분자와의 상호작용이 더 강해지기 때문이다. 따라서, B는 A보다 물에 더 잘 녹는다는 것을 알 수 있다.
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8. 그림 (가)는 수소(H2)와 헬륨(He)이 들어 있는 실린더가 피스톤으로 구분된 상태를, (나)는 같은 온도에서 메탄(CH4)을 더 넣었을 때 피스톤이 이동한 모습을 나타낸 것이다.

(나)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, H, He, C의 원자량은 각각 1, 4, 12 이며, 피스톤의 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 "ㄱ": 메탄 분자(CH4)가 실린더 안으로 들어가면서 압력이 증가하고, 이에 따라 피스톤이 이동하여 부피가 감소한다. 이때, 실린더 안의 기체의 총 몰수는 증가하지 않으므로, 수소와 헬륨의 분자 수가 감소하여 압력이 낮아진다. 따라서, (나)에서 피스톤이 이동한 모습은 (가)와 달리 수소와 헬륨의 분자가 있는 쪽으로 이동한 것이 아니라, 메탄 분자가 있는 쪽으로 이동한 것이다.
    - 보기 "ㄷ": 메탄 분자가 실린더 안으로 들어가면서 압력이 증가하고, 이에 따라 피스톤이 이동하여 부피가 감소한다. 이때, 메탄 분자가 실린더 안으로 들어가면서 총 몰수가 증가하므로, 수소와 헬륨의 분자 수가 일정하더라도 압력이 증가한다. 따라서, (나)에서 피스톤이 이동한 모습은 (가)와 달리 수소와 헬륨의 분자가 있는 쪽으로 이동한 것이 아니라, 전체적으로 압력이 증가한 것이다.
    - 보기 "ㄱ, ㄴ": 보기 "ㄱ"과 "ㄴ"의 설명을 종합하면, 메탄 분자가 실린더 안으로 들어가면서 압력이 증가하고, 이에 따라 피스톤이 이동하여 부피가 감소한다. 이때, 수소와 헬륨의 분자 수가 감소하면서 압력이 낮아지는 것과 동시에, 메탄 분자 수가 증가하면서 압력이 높아지는 것이다.
    따라서, 보기 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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9. 철수는 2.5M 탄산수소칼륨(KHCO3) 수용액 200mL를 희석시켜 1M 수용액을 만들려고 하였으나 실수로 물을 더 넣어 600mL가 되었다. 이 수용액을 1M 수용액으로 만들기 위한 방법으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, KHCO3 의 화학식량은 100 이며, 온도 변화는 없다.) [3점]

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

    - "ㄱ" : 물을 더 넣어서 농도가 낮아진 상태에서 더 많은 KHCO3를 더해도 농도가 1M이 되지 않는다.
    - "ㄴ" : 물을 더 넣어서 농도가 낮아진 상태에서 더 많은 KHCO3를 더해주면 농도를 올릴 수 있다. 따라서, 1M 농도를 만들기 위해서는 물을 더 넣은 600mL 수용액에 KHCO3를 더해서 농도를 올리면 된다.
    - "ㄷ" : 물을 더 넣은 600mL 수용액의 농도는 2.5M * 200mL / 600mL = 0.83M 이다. 따라서, 1M 농도를 만들기 위해서는 물을 더 넣은 600mL 수용액에 1.2배(1/0.83)만큼 더 많은 KHCO3를 더해줘야 한다.
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10. 표는 일정한 온도에서 기체 A~C가 들어 있는 용기의 질량과 압력을 나타낸 것이다.

기체 A~C에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 세 용기는 동일하다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ. 압력이 동일할 때, 질량이 가장 많은 기체는 C이다.
    - ㄴ. 질량이 동일할 때, 압력이 가장 높은 기체는 A이다.

    이유:
    - ㄱ. 이유속에서 압력이 동일하다고 했으므로, 이상 기체의 질량은 질량과 압력의 관계식인 PV=nRT에서 n과 T가 동일하다면 P와 V의 비례식에 따라 질량이 가장 많은 C가 된다.
    - ㄴ. 이유속에서 질량이 동일하다고 했으므로, 이상 기체의 압력은 PV=nRT에서 n과 V가 동일하다면 P와 T의 역수 관계식에 따라 T가 가장 높은 A가 된다.
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11. 표는 어떤 수소(H2) 시료와 산소(O2) 시료에서 동위원소의 존재 비율을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기에서 "ㄱ"은 수소 원자핵에 중성자가 0개인 H-1과 중성자가 1개인 H-2의 비율을 나타내고 있다. 이는 수소 원자핵에 중성자가 존재하는 경우와 그렇지 않은 경우의 비율을 나타내는 것이므로 옳다.
    - 보기에서 "ㄷ"는 산소 원자핵에 중성자가 8개인 O-16과 중성자가 9개인 O-17의 비율을 나타내고 있다. 이는 산소 원자핵에 중성자가 존재하는 경우와 그렇지 않은 경우의 비율을 나타내는 것이므로 옳다.
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12. 그림은 14족 원소 A의 수소화합물(AH4)에서 A-H 결합에너지와 끓는점을 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ"인 이유는 다음과 같다.

    ㄱ. A의 원자번호가 증가할수록 A-H 결합에너지가 감소하고, 끓는점이 증가한다.
    - 이는 A의 원자번호가 증가할수록 전자 궤도가 멀어지고, A 원자와 H 원자 간의 결합이 약해지기 때문이다. 따라서 결합에너지가 감소하고, 끓는점이 증가한다.

    ㄴ. A의 원자반지름이 증가할수록 A-H 결합에너지가 감소하고, 끓는점이 증가한다.
    - 이는 A의 원자반지름이 증가할수록 전자 궤도가 멀어지고, A 원자와 H 원자 간의 결합이 약해지기 때문이다. 따라서 결합에너지가 감소하고, 끓는점이 증가한다.
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13. 다음은 세 가지 분자의 구조식이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [3점]

  1. 분자의 극성이 가장 작은 것은 (가)이다.
  2. (나)의 끓는점은 (가)보다 높다.
  3. 비공유전자쌍의 수는 (다)가 가장 많다.
  4. (다)의 분자 모양은 선형 구조이다.
  5. 분자 모양에서 결합각은 α가 β보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • "(다)의 분자 모양은 선형 구조이다." 인 이유는, (다) 분자의 중앙 원자인 탄소 원자가 두 개의 산소 원자와 선형으로 결합되어 있기 때문이다. 따라서 (다) 분자는 선형 구조를 가지게 된다.
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14. 그림은 2~3 주기 임의의 중성 원자 A~D의 전자 배치를 나타낸 것이다.

A~D의 1차 이온화에너지를 비교한 것으로 옳은 것은?

(정답률: 알수없음)
  • D의 전자 배치는 가장 외곽 전자껍질에 2개의 전자를 가지고 있으며, 이는 다른 중성 원자 A, B, C보다 적은 수의 전자를 가지고 있음을 나타낸다. 따라서 D의 1차 이온화 에너지는 가장 작을 것이다. A, B, C는 모두 외곽 전자껍질에 8개의 전자를 가지고 있으며, 이는 전자껍질이 가득 차있음을 나타낸다. 그러나 A는 전자가 가장 많이 분포해 있으므로 가장 큰 1차 이온화 에너지를 가질 것이다. 따라서 정답은 ""이다.
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15. 철수는 다음에 제시된 자료를 참고하여 주기율표를 채우려고 한다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, 주어진 자료에서 1주기와 2주기의 원소들은 각각 2개씩 존재하고, 3주기부터는 8개씩 존재하기 때문이다. 따라서, 1주기와 2주기의 원소들은 각각 2개씩 존재하는 것을 이용하여, 3주기부터는 8개씩 존재한다는 규칙을 이어나가면, 6주기까지의 원소들 중에서는 3개의 원소만 존재하므로, 이 중에서 가장 먼저 채워지는 2개의 원소는 "ㄱ"과 "ㄴ"이기 때문이다.
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16. 고체는 5 가지 종류로 구분할 수 있다. 고체를 몇 가지 기준에 따라 다음과 같이 구분하였을 때, A~E에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. A는 이온 사이의 정전기적 인력에 의해 결합되어 있다.
  2. B는 기체가 되어도 원자간 결합이 유지된다.
  3. C는 구성 입자 사이의 결합력이 모두 같다.
  4. D는 연성과 전성이 있다.
  5. E는 쉽게 승화한다.
(정답률: 알수없음)
  • A: 이온 결합체인 이온간의 정전기적인 인력에 의해 결합되어 있다.
    B: 고체 상태에서도 원자간 결합이 유지되기 때문에 기체가 되어도 결합이 유지된다.
    C: 구성 입자 사이의 결합력이 모두 같지 않다.
    D: 연성과 전성이 있는 것은 금속이다.
    E: 쉽게 승화하는 것은 기체 상태로 변하기 쉬운 것이다.

    이 중에서 B는 기체 상태에서도 원자간 결합이 유지되기 때문에 기체가 되어도 결합이 유지된다는 것이 옳다. 이는 고체의 입체 구조가 유지되기 때문이다. 예를 들어 다이아몬드는 고체 상태에서 탄소 원자들이 서로 결합하여 입체 구조를 이루고 있으며, 이 구조가 기체 상태에서도 유지되기 때문에 다이아몬드는 기체가 되어도 결합이 유지된다.
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17. 그림은 산소(O2)의 물에 대한 용해도를 압력과 온도에 따라 나타낸 것이다.

영희가 관찰한 <보기>의 여러 현상 중에서 (가)와 (나)로 가장 잘 설명할 수 있는 것은? (순서대로 가, 나)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄱ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ, ㄱ
(정답률: 알수없음)
  • (가)는 온도가 낮을수록 용해도가 높아지는 것을 설명하고, (나)는 압력이 높을수록 용해도가 높아지는 것을 설명한다. 따라서 (가)는 냉장고에서 물을 넣으면 더 잘 녹는 얼음을 만들 수 있다는 것을 설명하고, (나)는 수영강에서 수심이 깊어질수록 물 속에서 더 많은 산소를 녹일 수 있다는 것을 설명한다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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18. 그림은 수소 원자의 1 s, 2 s 오비탈의 모습과 각 오비탈에서 전자가 발견될 확률을 핵으로부터의 거리에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"은 1s 오비탈에 전자가 있을 확률이 핵으로부터 멀어질수록 감소한다는 것을 나타내고, "ㄷ"는 2s 오비탈에 전자가 있을 확률이 핵으로부터 멀어질수록 증가한다는 것을 나타낸다. 이는 양자역학에서 오비탈의 형태와 전자의 위치에 대한 특성을 나타내는 것으로, 핵으로부터 멀어질수록 전자의 확산이 일어나기 때문에 이러한 현상이 나타나는 것이다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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19. 그림은 물질을 이루는 입자를 표시한 것이다.

a~c 에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, Z 는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • a. Z 원소의 질량수가 16인 경우, 전자껍질에는 6개의 전자가 존재한다. - 옳지 않음. 질량수가 16인 경우 산소(O) 원소이며, 전자껍질에는 6개가 아닌 8개의 전자가 존재한다.
    b. Z 원소의 질량수가 23인 경우, 전자껍질에는 2개의 전자가 존재한다. - 옳지 않음. 질량수가 23인 경우, 나트륨(Na) 원소이며, 전자껍질에는 2개가 아닌 11개의 전자가 존재한다.
    c. Z 원소의 질량수가 40인 경우, 전자껍질에는 2개의 전자가 존재한다. - 옳지 않음. 질량수가 40인 경우, 칼슘(Ca) 원소이며, 전자껍질에는 2개가 아닌 20개의 전자가 존재한다.

    따라서, 보기에서 옳은 것은 "ㄴ, ㄷ" 이다. 이유는 그림에서 a, b, c 입자들이 각각 산소(O), 나트륨(Na), 칼슘(Ca) 원소를 나타내고 있으며, 이들의 전자껍질에는 각각 6개, 11개, 20개의 전자가 존재한다.
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20. 그림은 염화나트륨(NaCl) 결정을 가열하여 용융시킨 것을 나타낸 것이다.

두 상태를 비교하였을 때 변하는 것을 <보기>에서 고른 것은?

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

    가열 전에는 염화나트륨 결정이 고체 상태였지만, 가열 후에는 용융되어 액체 상태가 되었다. 따라서 상태 변화가 일어난 것은 "상태(고체 -> 액체)"이므로 "ㄱ"이 정답이다.

    그러나 화학적 성질은 변하지 않았으므로 "ㄷ"도 정답이다.
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