수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2009-07-14)

수능(화학II) 2009-07-14 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(화학II) 2009-07-14 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(화학II)
(2009-07-14 기출문제)

목록

1과목: 과목구분없음

1. 그림은 물 분자의 전자점식과 얼음의 구조 모형을 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)
  • 물 분자의 구조와 수소 결합의 특성을 묻는 문제입니다.
    ㄱ. 산소 원자는 2개의 공유 전자쌍과 2개의 비공유 전자쌍을 가져 총 8개의 전자를 가지므로 옥텟 규칙을 만족합니다.
    ㄴ. 물 분자 사이의 강한 수소 결합으로 인해 얼음은 빈 공간이 많은 육각형 구조를 형성합니다.
    ㄷ. 에서 산소는 2개의 $\text{O-H}$ 공유 결합을 하며, 의 구조에서 각 산소 원자는 인접한 다른 물 분자의 수소와 2개의 수소 결합을 형성하고 있습니다.
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2. 25℃에서 몇 가지 기체들이 그림과 같이 부피가 다른 강철 용기에 들어있다.

용기 안의 분자수가 같은 것과 압력이 같은 것을 옳게 짝지은 것은? (단, H, C, O의 원자량은 각각 1, 12, 16이다.) (순서대로 분자수, 압력)

(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용하여 각 용기의 몰수($n$)와 압력($P$)을 계산합니다.
    몰수 계산: $n = \frac{\text{질량}}{\text{분자량}}$
    ① (가) $\text{H}_2$: $4 \text{g} / 2 = 2 \text{mol}$
    ② (나) $\text{CH}_4$: $8 \text{g} / 16 = 0.5 \text{mol}$
    ③ (다) $\text{O}_2$: $16 \text{g} / 32 = 0.5 \text{mol}$
    ④ (라) $\text{CO}_2$: $44 \text{g} / 44 = 1 \text{mol}$
    따라서 분자수가 같은 것은 (나), (다)입니다.

    압력 계산: $P = \frac{nRT}{V}$ (T 일정하므로 $P \propto n/V$)
    ① (가): $2 / 10 = 0.2$
    ② (나): $0.5 / 20 = 0.025$
    ③ (다): $0.5 / 30 = 0.0167$
    ④ (라): $1 / 40 = 0.025$
    따라서 압력이 같은 것은 (나), (라)입니다.
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3. 다음은 산소의 원자량을 알아보기 위한 실험이다.

이 실험에서 반드시 가정하고 있어야 하는 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 아보가드로 법칙과 몰 질량의 관계를 이용한 실험입니다.
    ㄱ. 수소의 원자량을 1로 가정해야 수소 분자($\text{H}_2$)의 분자량을 2로 설정하여 산소의 분자량을 상대적으로 계산할 수 있습니다.
    ㄷ. 같은 온도와 압력에서 같은 부피의 기체는 같은 수의 분자를 포함한다는 아보가드로 법칙이 전제되어야, 수소 $2\text{ g}$과 산소 $32\text{ g}$의 몰수가 같다고 판단할 수 있습니다.

    오답 노트
    수소와 산소는 동위 원소가 존재한다: 동위 원소의 존재 여부는 이 실험의 분자량 계산 논리에 영향을 주지 않는 부차적인 정보입니다.
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4. 그림은 어떤 고체의 물에 대한 용해도 곡선을 나타낸 것이다.

A～D점의 용액을 60℃로 변화시킨 후 거름종이로 거른 용액의 % 농도를 옳게 비교한 것은?

  1. A > B > C > D
  2. A = B > C > D
  3. A = B > C = D
  4. A = D > B > C
  5. A = D > B = C
(정답률: 알수없음)
  • 60℃에서 거름종이로 거르면 용해도 곡선 위의 포화 상태 농도까지만 용액으로 남고 나머지는 결정으로 석출됩니다.
    A와 B는 60℃에서의 용해도보다 더 많은 양의 용질을 포함하고 있거나 포화 상태이므로, 60℃로 냉각/가열 후 거르면 모두 60℃의 포화 농도가 됩니다. 따라서 $\text{A} = \text{B}$입니다.
    C와 D는 60℃에서 불포화 상태이므로, 원래 가지고 있던 용질의 양이 그대로 유지됩니다. 그래프상에서 60℃ 기준 용질의 양은 $\text{C} > \text{D}$ 순입니다.
    결과적으로 농도는 $\text{A} = \text{B} > \text{C} > \text{D}$ 순으로 나타납니다.
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5. 영희는 다음과 같은 방법으로 묽은 황산을 만들었다.

이 방법으로 만든 묽은 황산의 몰 농도를 알아내기 위해 필요한 자료만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 묽은 황산의 몰 농도를 구하기 위해서는 용액의 전체 부피와 용질인 황산의 몰수가 필요합니다.
    전체 부피는 $500\text{ mL}$로 주어졌으므로, 진한 황산 $10\text{ g}$ 속에 포함된 순수한 황산의 몰수를 계산해야 합니다.
    몰수 계산을 위해서는 진한 황산의 질량 백분율(% 농도)을 통해 순수한 황산의 질량을 구하고, 이를 황산의 분자량으로 나누어야 합니다.
    따라서 황산의 분자량과 진한 황산의 % 농도가 반드시 필요하며, 밀도는 질량을 이미 $10\text{ g}$으로 측정하여 넣었으므로 필요하지 않습니다.
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6. 그림은 s 오비탈과 p 오비탈의 모형을 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)
  • 오비탈의 특성과 에너지 준위에 대한 문제입니다.
    ㄴ. $p$ 오비탈은 $p_x, p_y, p_z$ 세 가지 방향으로 존재하며, 각 오비탈당 2개씩 총 6개의 전자가 들어갈 수 있습니다. $s$ 오비탈은 1개뿐이며 2개의 전자가 들어가므로, $p$ 오비탈의 총 수용 전자 수는 $s$ 오비탈의 3배입니다.
    ㄷ. 다전자 원자의 경우 전자 간 반발력으로 인해 같은 주양자수 내에서 에너지 준위는 $s < p < d < f$ 순으로 높아집니다.

    오답 노트
    p 오비탈은 모든 전자 껍질에 존재한다: $n=1$인 첫 번째 전자 껍질에는 $s$ 오비탈만 존재하며 $p$ 오비탈은 $n=2$부터 존재합니다.
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7. 그림은 25℃, 1기압에서 같은 양의 물이 들어있는 동일한 두개의 실린더에 각각 1몰과 0.5몰의 질소 기체를 넣고 충분한 시간이 지난 후의 모습을 나타낸 것이다.

(가)와 (나)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 질소 기체는 헨리의 법칙을 만족하며, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 피스톤의 질량과 마찰이 없으므로 두 실린더 내부의 기체 압력은 외부 압력인 $1\text{ atm}$으로 동일합니다.
    ㄱ. 동일 온도, 동일 압력에서 기체의 밀도는 분자량에 비례하며, 두 실린더 모두 질소 기체이므로 밀도는 같습니다.
    ㄴ. 헨리의 법칙에 의해 물에 녹는 기체의 양은 기체의 부분 압력에 비례합니다. 두 실린더의 질소 압력이 $1\text{ atm}$으로 같으므로 물에 녹은 질소의 질량은 같습니다.
    ㄷ. 기체의 용해도는 일반적으로 온도가 높아질수록 감소하므로, 온도를 높이면 물에 녹는 질소의 질량은 감소합니다.
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8. 그림 (가)는 물의 상평형 그림을, (나)는 온도 T1에서 일정량의 물에 대해 압력에 따른 밀도 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, P1과 P2는 상태가 변할 때의 압력이다.) [3점]

  1. 부피는 A > B > C이다.
  2. B점의 상태는 고체이다.
  3. 분자 사이의 인력은 B > C > A이다.
  4. 온도가 T2로 변하면 P2가 증가한다.
  5. 온도가 T2로 변하면 P1과 P2의 차이가 감소한다.
(정답률: 알수없음)
  • 상평형 그림에서 물의 고체-액체 경계선은 음의 기울기를 가집니다. 즉, 온도가 상승하면 고체가 액체로 변하는 압력($P_1$)과 액체가 고체로 변하는 압력($P_2$)의 변화를 분석해야 합니다.
    온도가 $T_1$에서 $T_2$로 증가하면, 상평형 그림의 기울기에 따라 액체 상태가 유지되는 압력 범위가 변하며, 특히 $P_2$ 지점(액체 $\rightarrow$ 고체)은 온도가 높아질수록 더 높은 압력이 필요하므로 $P_2$가 증가한다는 설명은 옳지 않습니다. (물은 온도가 높아지면 고체 상태가 되기 위해 훨씬 더 큰 압력이 필요하거나, 특정 온도 이상에서는 압력을 높여도 고체가 되지 않는 구간이 생깁니다.)
    $\text{A}$는 기체, $\text{B}$는 액체, $\text{C}$는 고체 상태이며 밀도는 $\text{C} > \text{B} > \text{A}$ 순이므로 부피는 $\text{A} > \text{B} > \text{C}$가 맞습니다.
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9. 그림은 용질이 다른 수용액의 몰랄 농도에 따른 끓는점을 나타낸 것이다.

(가), (나), (다)와 같은 끓는점의 변화를 나타낼 수 있는 용질로 옳은 것은? (단, 전해질은 수용액에서 모두 이온화한다.) (순서대로 가, 나, 다)

  1. CaCl2, KCl, 포도당
  2. CaCl2, 포도당, KCl
  3. KCl, CaCl2, 포도당
  4. 포도당, CaCl2, KCl
  5. 포도당, KCl, CaCl2
(정답률: 알수없음)
  • 끓는점 오름은 용액 속의 전체 입자 수(몰랄 농도 $\times$ 반트호프 계수 $i$)에 비례합니다. 그래프의 기울기가 클수록 입자 수가 더 많이 생성되는 용질입니다.
    기울기 크기 (가) $>$ (나) $>$ (다) 순이므로, 이온화 시 입자 수가 $\text{CaCl}_2$ (3개) $>$ $\text{KCl}$ (2개) $>$ 포도당 (1개) 순으로 나타나는 보기 1이 정답입니다.
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10. 그림은 2～4주기에 속하는 원소의 원자 반지름을 나타낸 것이다.

A~E에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, A~E는 임의의 원소 기호이다.)

  1. A와 B는 같은 주기이다.
  2. A의 녹는점은 C보다 높다.
  3. 화합물 CD는 이온 결합 물질이다.
  4. 이온 반지름은 E+가 D-보다 크다.
  5. B는 바닥 상태에서 5개의 오비탈에 전자가 배치된다.
(정답률: 알수없음)
  • 그래프의 원자 번호와 반지름 변화를 통해 원소를 분석합니다. A(3번, Li)와 B(9번, F)는 2주기, C(11번, Na)와 D(17번, Cl)는 3주기, E(19번, K)는 4주기 원소입니다.
    이온 반지름은 전자 껍질 수가 많을수록 큽니다. $\text{E}^{+}$는 3주기 전자 배치를 가지고, $\text{D}^{-}$는 3주기 전자 배치를 가집니다. 하지만 $\text{D}^{-}$는 핵전하량이 더 크기 때문에 전자를 더 강하게 끌어당겨 반지름이 더 작습니다. 따라서 $\text{E}^{+}$가 $\text{D}^{-}$보다 크다는 설명은 옳지 않습니다.

    오답 노트
    A와 B는 같은 주기이다: 둘 다 2주기 원소입니다.
    A의 녹는점은 C보다 높다: Li(A)는 Na(C)보다 녹는점이 높습니다.
    화합물 CD는 이온 결합 물질이다: Na(C)와 Cl(D)의 결합인 $\text{NaCl}$은 이온 결합 물질입니다.
    B는 바닥 상태에서 5개의 오비탈에 전자가 배치된다: F(B)는 $1s^{2} 2s^{2} 2p^{5}$로 총 5개의 오비탈을 사용합니다.
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11. 표는 3주기 원소 A, B, C의 순차적 이온화 에너지를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B, C는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 순차적 이온화 에너지가 급격히 증가하는 지점을 통해 원자가 전자를 알 수 있습니다.
    A는 $E_{1}$에서 $E_{2}$로 급증하므로 1족 원소(Na), B는 $E_{2}$에서 $E_{3}$로 급증하므로 2족 원소(Mg), C는 $E_{3}$에서 $E_{4}$로 급증하므로 13족 원소(Al)입니다.
    ㄱ. 3주기에서 원자 번호가 작을수록 금속성이 크므로 1족인 A가 가장 큽니다.
    ㄴ. B는 2족 원소이므로 $B^{2+}$이온이 되며, 염화물은 $\text{BCl}_{2}$가 됩니다.
    ㄷ. C가 $\text{C}^{3+}$가 될 때 필요한 총 에너지는 $E_{1} + E_{2} + E_{3}$의 합이며, $2745\text{ kJ/mol}$은 오직 세 번째 전자를 떼어낼 때 필요한 에너지($E_{3}$)일 뿐입니다.
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12. 그림 (가)는 수소 원자에 대한 가시광선 영역의 선 스펙트럼 일부를, (나)는 수소 원자의 에너지 준위를 나타낸 것이다.

A～D에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? 단 수소 원자의 에너지 준위()이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 수소 원자의 선 스펙트럼과 에너지 준위를 분석합니다.
    ㄱ. 파장이 길수록 에너지는 작습니다. 스펙트럼선 중 파장이 가장 긴 $D$의 에너지가 가장 작습니다.
    ㄴ. 가시광선 영역의 선 스펙트럼은 발머 계열로, 전자가 $n=2$ 준위로 전이될 때 나타납니다. $n=1$로 전이되는 것은 자외선 영역의 라이먼 계열입니다.
    ㄷ. 에너지 준위 간격은 주양자수 $n$이 커질수록 좁아집니다. 따라서 $n$값이 큰 전이에서 발생하는 $A-B$ 간격이 $B-C$ 간격보다 작은 것이 맞습니다.
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13. 그림은 알칼리 금속(A, B, C)과 할로겐(X, Y, Z)의 이온 결합 에너지를 나타낸 것이다.

이 자료에서 원자 반지름이 가장 큰 알칼리 금속과 가장 작은 할로겐을 고른 것은? (단, A～C, X～Z는 임의의 원소이다.) (순서대로 알칼리 금속, 할로겐) [3점]

  1. A, X
  2. B, Y
  3. B, Z
  4. C, X
  5. C, Y
(정답률: 알수없음)
  • 이온 결합 에너지는 $E \propto \frac{Q_{1}Q_{2}}{r_{0}}$ (여기서 $r_{0}$는 이온 간 거리) 관계를 가집니다.
    알칼리 금속 $A, B, C$ 중 동일 할로겐과 결합했을 때 에너지가 가장 작은 $C$가 이온 반지름이 가장 크며, 따라서 원자 반지름도 가장 큽니다.
    할로겐 $X, Y, Z$ 중 동일 알칼리 금속과 결합했을 때 에너지가 가장 큰 $Y$가 이온 반지름이 가장 작으며, 따라서 원자 반지름도 가장 작습니다.
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14. 다음은 2주기 원소 A와 B로 이루어진 분자들에 대한 자료이다.

이 자료에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, a

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 표의 결합 길이와 결합 에너지를 분석합니다.
    ㄱ. $A_{2}$의 결합 길이($0.110\text{ nm}$)가 $B_{2}$($0.121\text{ nm}$)보다 짧으므로, 원자 반지름은 $A$가 $B$보다 작습니다. (단, $A_{2}$가 다중 결합일 가능성이 있어 단순 비교는 위험하나, $A$의 원자번호가 더 작을 때 일반적인 경향성과 일치합니다. 하지만 정답이 ㄴ만인 경우, 결합 차수 차이로 인해 반지름 비교만으로는 판단 불가로 처리됩니다.)
    ㄴ. $A_{2}$의 결합 에너지가 $942\text{ kJ/mol}$로 매우 크고 결합 길이가 매우 짧은 것은 다중 결합(삼중 결합)이 존재함을 의미합니다.
    ㄷ. 끓는점은 분자량과 분자 간 인력에 결정됩니다. $B_{2} < AB < A_{2}$ 순으로 단정할 근거가 부족합니다.
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15. 그림은 전자쌍 반발 원리를 이용하여 분자 구조를 분류하는 과정이다.

CO2, NH3, HCHO의 분자 구조를 옳게 분류한 것은? (순서대로 CO2, NH3, HCHO)

  1. 구조 A, 구조 B, 구조 C
  2. 구조 A, 구조 D, 구조 B
  3. 구조 C, 구조 B, 구조 E
  4. 구조 C, 구조 E, 구조 B
  5. 구조 E, 구조 D, 구조 C
(정답률: 알수없음)
  • 전자쌍 반발 원리에 따라 중심 원자의 전자쌍 수와 비공유 전자쌍 수로 구조를 분류합니다.
    $\text{CO}_{2}$: 중심 원자 $\text{C}$ 주변에 전자쌍이 2개(이중 결합 2개)이므로 구조 A입니다.
    $\text{NH}_{3}$: 중심 원자 $\text{N}$ 주변에 전자쌍이 4개(공유 3개, 비공유 1개)이므로 구조 D입니다.
    $\text{HCHO}$: 중심 원자 $\text{C}$ 주변에 전자쌍이 3개(단일 2개, 이중 1개)이므로 구조 B입니다.
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16. 다음은 화합물 XY의 결정 모형과 몇 가지 열화학 반응식을 나타낸 것이다.

이 자료에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X, Y는 임의의 원소이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 반응식과 결정 모형을 분석하면 다음과 같습니다.
    ㄱ. $X(g) \rightarrow X^{+}(g) + e^{-}$ 반응의 엔탈피 변화가 $495\text{ kJ/mol}$이므로, $X$의 이온화 에너지는 $495\text{ kJ/mol}$이 맞습니다.
    ㄴ. 결정 모형은 $\text{NaCl}$과 같은 암염 구조로, 각 이온의 배위수는 6입니다. 따라서 1개의 $X^{+}$와 결합하고 있는 $Y^{-}$는 6개입니다.
    ㄷ. $X^{+}(g)$와 $Y^{-}(g)$가 결합하여 고체 $XY(s)$가 되는 과정은 격자 에너지의 합과 같습니다. 주어진 반응식에서 $X^{+}(g) + Y^{-}(g) \rightarrow XY(g)$의 $\Delta H = -450\text{ kJ/mol}$이고, $XY(g) \rightarrow XY(s)$의 $\Delta H = -337\text{ kJ/mol}$이므로, 전체 방출 에너지는 두 값의 합인 $787\text{ kJ/mol}$입니다.
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17. 그림은 대기압에서 한 쪽 끝이 막힌 수평의 모세관에 질소 기체와 수은을 넣은 후 수직으로 세울 때(가)와 거꾸로 세울 때 (나)의 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대기압은 76cmHg이며, 모세관과 수은 사이의 인력은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 압력과 수은 기둥의 높이 관계를 분석합니다.
    ㄱ. (가)에서 질소의 압력 $P = P_0 + \rho gh$ 입니다. $P = 76 \text{cmHg} + 38 \text{cmHg} = 114 \text{cmHg}$이며, 이를 기압으로 환산하면 $114 / 76 = 1.5 \text{atm}$이 맞습니다.
    ㄴ. (나)에서 질소의 압력 $P' = P_0 - \rho gh'$ 입니다. 수평 상태에서 질소의 몰수와 온도가 일정하므로 $P V = P' V'$가 성립합니다. $114 \times 30 = (76 - h') \times (30 + h')$ 식을 풀면 $h'$는 약 $24 \text{cm}$가 되며, 질소 기둥의 길이는 $30 + 24 = 54 \text{cm}$가 되어 $45 \text{cm}$가 아닙니다.
    ㄷ. (가)에서 감소한 길이는 수은이 밀고 올라간 높이와 같고, (나)에서 증가한 길이는 수은이 내려간 높이와 같습니다. 두 경우의 압력 변화량이 다르므로 증가/감소한 길이는 서로 다릅니다.
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18. 그림은 몇 가지 화합물에 대하여 구성 원소의 전기음성도 차이와 결합의 공유성을 나타낸 것이다.

이 자료에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A～E는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전기음성도 차이와 결합의 공유성 사이의 관계를 분석합니다.
    ㄱ. 전기음성도 차이가 매우 큰 $\text{DC}, \text{EC}$는 금속-비금속 결합(이온 결합 성향)이므로 $\text{D}, \text{E}$는 금속, $\text{C}$는 비금속입니다. $\text{AB}, \text{AC}$는 차이가 작아 공유 결합을 하므로 $\text{A}, \text{B}, \text{C}$는 비금속입니다.
    ㄴ. 그래프에서 $\text{EC}$의 전기음성도 차이가 $\text{DC}$보다 큽니다. $\text{C}$가 공통이므로, $\text{E}$와 $\text{C}$의 차이가 $\text{D}$와 $\text{C}$의 차이보다 크다는 것은 $\text{E}$의 전기음성도가 $\text{D}$보다 더 작음을 의미합니다. 따라서 $\text{D}$가 $\text{E}$보다 큽니다.
    ㄷ. 그래프의 추세를 보면 전기음성도 차이(실선)가 증가할수록 결합의 공유성(점선)은 감소합니다. 즉, 차이가 작을수록 공유성이 큽니다.
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19. 다음은 몇 가지 열화학 반응식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 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)
  • 헤스의 법칙을 이용하여 각 반응의 엔탈피 관계를 분석합니다.
    ㄱ. $\text{NO}(g)$의 분해 반응은 $\text{NO}(g) \rightarrow \frac{1}{2}\text{N}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g)$이며, 이는 첫 번째 반응식의 역반응의 $1/2$배이므로 $\Delta H = -\frac{1}{2}\Delta H_1$이 맞습니다.
    ㄴ. $\text{NO}_2(g)$의 생성 반응은 $\frac{1}{2}\text{N}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{NO}_2(g)$ 입니다. 이는 $\frac{1}{2}(\text{반응 1}) + \frac{1}{2}(\text{반응 2})$의 조합이 아니며, 실제 생성열은 $\frac{1}{2}\Delta H_1 + \frac{1}{2}\Delta H_2$가 되어야 하므로 틀렸습니다.
    ㄷ. $\Delta H_4$ 반응식 $\text{N}_2\text{O}(g) + \text{NO}_2(g) \rightarrow 3\text{NO}(g)$를 만들기 위해:
    ① $\frac{1}{2}\text{반응 3}$: $\text{N}_2\text{O} \rightarrow \text{N}_2 + \frac{1}{2}\text{O}_2$ ($\frac{1}{2}\Delta H_3$)
    ② 반응 1: $\text{N}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{NO}$ ($\Delta H_1$)
    ③ 반응 2의 역반응: $2\text{NO}_2 \rightarrow 2\text{NO} + \text{O}_2$ ($\text{반응 2}$의 $-1$배, 하지만 계수 조절 필요)
    최종 조합 시 $\Delta H_4 = \Delta H_1 + \frac{\Delta H_3 - \Delta H_2}{2}$가 성립합니다.
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20. 그림은 같은 온도에서 동일한 두 실린더에 각각 헬륨(He)과 기체 X를 넣고 같은 질량의 추로 압력을 가할 때 기체가 분출 되는 모습을, 그래프는 시간에 따른 피스톤의 높이 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, He의 원자량은 4이며, 온도는 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그레함의 분출 속도 법칙에 따라 분출 속도는 분자량의 제곱근에 반비례합니다. 그래프에서 헬륨(He)은 3분, 기체 X는 4분 만에 모두 분출되었으므로 분출 속도의 비는 $4:3$ 입니다.
    ㄱ. 분출 속도 비 $\text{He} : \text{X} = \sqrt{M_X} : \sqrt{M_{He}}$이므로, $4 : 3 = \sqrt{M_X} : \sqrt{4}$에서 $M_X = 16$이 맞습니다.
    ㄴ. 처음 2분 동안 헬륨의 높이는 $30 \text{cm} \rightarrow 10 \text{cm}$로 $20 \text{cm}$ 감소했고, 기체 X는 $20 \text{cm} \rightarrow 10 \text{cm}$로 $10 \text{cm}$ 감소했습니다. 헬륨 $4 \text{g}$은 $1 \text{mol}$이며, 높이 감소 비율로 볼 때 헬륨이 $2/3 \text{mol}$ 나갈 때 X는 $1/2 \text{mol}$ 나갔으므로, X의 초기 몰수는 $1 \text{mol}$이고 2분간 배출된 양은 $1/2 \text{mol}$이 아니라, 헬륨의 분출량과 비교하여 계산하면 $1/3 \text{mol}$이 도출됩니다.
    ㄷ. 온도가 일정하고 압력이 일정하게 유지되는 상태에서 기체가 분출되어 몰수가 감소하면, 부피가 줄어들므로 분자 사이의 평균 거리는 줄어들지 않고 일정하게 유지됩니다. (압력이 일정하므로 밀도가 일정함)
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