수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2009-09-03)

수능(화학II)
(2009-09-03 기출문제)

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1. 다음은 정반응과 역반응의 반응 차수가 모두 1 차인 화학반응식이며, k1 과 k2 는 각각 정반응과 역반응의 반응속도상수이다.

그림은 온도 T1 과 T2 에서 시간에 따른 반응물 A의 몰분율을 나타낸 것이다.

이 반응에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, T1 과 T2 에서 A의 초기 농도는 같다.) [3점]

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

    - "ㄴ" : 반응속도상수 k1 과 k2 가 같다는 가정은 문제에서 주어지지 않았으므로 옳지 않다.
    - "ㄷ" : T1 에서는 정반응속도가 역반응속도보다 빠르므로 정반응이 우세하게 일어나 A의 농도가 빠르게 감소한다. 반면, T2 에서는 역반응속도가 정반응속도보다 빠르므로 역반응이 우세하게 일어나 A의 농도가 느리게 감소한다. 따라서, 그림과 같은 결과가 나타난다.
    - "ㄱ, ㄴ" : 반응속도상수 k1 과 k2 가 같다는 가정은 문제에서 주어지지 않았으므로 옳지 않다.
    - "ㄱ, ㄷ" : 위에서 설명한 것과 같이, T1 과 T2 에서 정반응과 역반응의 우세성이 다르므로 그림과 같은 결과가 나타난다.
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ" : 반응속도상수 k1 과 k2 가 같다는 가정은 문제에서 주어지지 않았으므로 옳지 않다.
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2. 그림은 H2( g) 와 F2( g) 의 분자 내 핵간 거리에 따른 에너지 곡선을 나타낸 것이다.

HF( g) 의 생성열(△H)은 -273 kJ/몰이다. HF( g)의 분자 내 핵간 거리에 따른 에너지 곡선의 최소점의 대략적인 위치는?

  1. P1
  2. P2
  3. P3
  4. P4
  5. P5
(정답률: 알수없음)
  • HF( g)의 생성열(△H)은 음수이므로, HF( g)의 생성은 발열반응이다. 따라서 HF( g)의 분자 내 핵간 거리가 가장 작을 때, 즉 분자 내 핵간 거리가 가장 작아서 분자간 상호작용이 가장 강력한 상태에서 생성될 확률이 가장 높으므로, 최소점의 대략적인 위치는 P2이다.
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3. 다음은 X와 Y로부터 Z 가 생성되는 화학반응식이다.

그림 (가)는 Y의 농도가 a 일 때 X의 초기 농도를 바꾸어가면서 측정한 초기 반응속도를, (나)는 X의 농도가 a일 때 Y의 초기 농도를 바꾸어가면서 측정한 초기 반응속도를 나타낸 것이다.

이 자료에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 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) X의 농도가 증가할수록 초기 반응속도가 증가한다.
    - (ㄷ) Y의 농도가 증가할수록 초기 반응속도가 감소한다.

    이 화학반응식에서 Y는 반응물 중 하나이며, Y의 농도가 증가하면 반응물 중 X와 경쟁하여 반응하게 되므로 초기 반응속도가 감소한다. 따라서 (ㄷ)는 옳은 설명이다.

    반면, X의 농도가 증가하면 X와 Y가 더 많이 충돌하여 반응이 더 많이 일어나므로 초기 반응속도가 증가한다. 따라서 (ㄱ)도 옳은 설명이다.

    따라서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.
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4. 표는 세 가지 탄소화합물에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, △H는 25℃, 1 기압에서의 값이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - "ㄴ" : 에테인과 에틸렌은 모두 탄소와 탄소 사이에 더블 결합을 가지고 있으나, 에테인은 더 많은 수의 결합 에너지를 가지고 있기 때문에 더 많은 열이 방출되어 엔탈피 변화량이 더 크다.
    - "ㄷ" : 프로판과 프로펜은 모두 탄소와 탄소 사이에 단일 또는 더블 결합을 가지고 있으나, 프로펜은 더 많은 수의 결합 에너지를 가지고 있기 때문에 더 많은 열이 방출되어 엔탈피 변화량이 더 크다.
    - "ㄱ, ㄴ" : 에테인과 프로펜은 모두 더블 결합을 가지고 있으며, 에테인은 더 많은 수의 결합 에너지를 가지고 있고, 프로펜은 더 적은 수의 결합 에너지를 가지고 있기 때문에, 엔탈피 변화량이 에테인이 더 크고, 프로펜이 그 다음으로 크다.
    - "ㄱ, ㄷ" : 메탄과 프로판은 모두 단일 결합을 가지고 있으며, 메탄은 더 적은 수의 결합 에너지를 가지고 있고, 프로판은 더 많은 수의 결합 에너지를 가지고 있기 때문에, 엔탈피 변화량이 프로판이 더 크고, 메탄이 그 다음으로 크다.
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ" : 모든 화합물에 대해 엔탈피 변화량이 다르기 때문에 모두 옳은 설명이다.
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5. 그림은 서로 다른 농도의 수용액이 담긴 비커가 수증기로 포화된 밀폐 용기에 들어 있는 모습을 나타낸 것이다. 두 비커는 동일하며, 용질은 화학식량이 100 이고 비휘발성, 비전해질이다.

수용액 (가)와 (나)에서 물의 질량을 시간에 따라 나타낸 것으로 가장 적절한 것은? (단, 온도는 일정하다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • (가)의 경우, 수용액이 더 진하기 때문에 증발이 더 느리게 일어나고, 따라서 물의 질량이 더 느리게 감소한다. (나)의 경우, 수용액이 더 희석되어 있기 때문에 증발이 더 빠르게 일어나고, 따라서 물의 질량이 더 빠르게 감소한다. 따라서, (가)의 그래프는 (나)의 그래프보다 더 완만하게 감소한다. 이에 따라, 정답은 ""이다.
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6. 다음은 A와 B로부터 C가 생성되는 화학반응식이다.

표는 평형 상태 Ⅰ~Ⅲ에서 A~C의 농도와 평형상수(K)를 나타낸 것이다.

화학반응식에서 계수의 합(a+b+c)은?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
  5. 7
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 평형식을 이용하여 K 값이 어떻게 구해지는지 알아보자. K = [C] / ([A]^[a] * [B]^[b]) 이므로, 각 평형상태에서 주어진 농도를 대입하여 K 값을 계산할 수 있다.

    Ⅰ: K = 0.1 / (0.1^1 * 0.1^1) = 10
    Ⅱ: K = 0.2 / (0.1^2 * 0.1^1) = 200
    Ⅲ: K = 0.4 / (0.1^3 * 0.1^2) = 4000

    이제, 화학반응식에서 계수의 합(a+b+c)을 구하기 위해 각 원자의 개수를 세어보자.
    A: 2a
    B: b
    C: a + 2b + c

    이를 바탕으로 화학반응식을 다시 쓰면 2A + B → A2B + C 가 된다.
    따라서, 계수의 합은 a + b + c = 4 이다.

    정답은 "4"이다.
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7. 그림은 용질 A 와 B 를 각각 95 g 의 물에 녹인 수용액의 끓는점을 용질의 질량에 따라 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄴ"이다. 그림에서 볼 수 있듯이, 용질의 질량이 증가할수록 끓는점이 상승하는 것을 알 수 있다. 이는 라울트의 법칙에 따라, 용질의 질량이 증가할수록 용액의 증기압이 감소하기 때문이다. 따라서, 용질 A와 B는 물과 혼합하여 끓는점 상승을 일으키는 것으로 보아, 둘 다 물과 상호작용하는 폴라 분자일 가능성이 높다.
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8. 다음은 H3O+의 생성 반응이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 H2O 분자가 프로톤(H+)을 받아서 H3O+ 이 되는 과정을 나타내고, "ㄴ"은 H3O+ 이 생성되는 과정에서 H+ 이용이 필요하다는 것을 나타낸다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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9. 그림은 25℃ 에서 어떤 산 HA와 염기 BOH 수용액에 존재하는 단위부피당 입자의 수를 모형으로 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)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 옳은 이유는 다음과 같다.

    - 그림에서 HA와 BOH의 양이 같으므로 중성점에서 pH는 7이다. 따라서 HA와 BOH의 산성도와 염기성도가 같다.
    - pH가 7일 때 HA와 BOH의 수용액은 중성 용액이므로 입자의 수가 가장 많다. 따라서 그림에서 입자의 수가 가장 많은 지점이 중성점이다.
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10. 그림은 일정한 온도에서 진공을 사이에 두고 두 개의 피스톤으로 구분된 실린더에 헬륨(He)과 메탄(CH4)이 들어 있는 모습을 나타낸 것이다. 이때 두 기체의 밀도는 동일하다.

두 고정 장치를 풀고 충분한 시간이 흘렀을 때, 두 기체의 물리량의 비를 비교한 것으로 옳은 것은? (단, He, CH4의 분자량은 각각 4, 16 이고, 피스톤의 마찰은 없다.) [3점]

  1. (가)>(나)=(다)
  2. (가)>(나)>(다)
  3. (나)>(가)=(다)
  4. (나)>(다)>(가)
  5. (다)>(가)>(나)
(정답률: 알수없음)
  • 두 기체의 밀도가 동일하므로 같은 부피 안에 같은 수의 분자가 존재한다. 따라서 두 기체의 분자 수는 같다. 이때, He의 분자량이 CH4의 분자량보다 작기 때문에 He의 분자들은 더 빠르게 움직인다. 그러므로 He의 운동 에너지가 더 크고, 평균 운동 에너지도 더 크다. 평균 운동 에너지가 크다는 것은 온도가 높다는 것을 의미하므로, He의 온도가 더 높다. 따라서 (가) He의 온도 > CH4의 온도 이다. 또한, 두 기체의 분자 수가 같으므로, 같은 온도에서 두 기체의 압력은 분자의 운동 에너지와 관련이 있다. He의 평균 운동 에너지가 더 크므로 He의 압력이 더 크다. 따라서 (나) He의 압력 > CH4의 압력 이다. 마지막으로, 두 기체의 부피가 같으므로, 같은 압력과 온도에서 두 기체의 몰 수는 같다. 따라서 (다) He의 몰 수 = CH4의 몰 수 이다. 따라서 정답은 "(가)>(나)=(다)"이다.
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11. 그림은 이산화탄소(CO2)의 포화 수용액을 나타낸 것이다.

CO2 의 용해도를 높이기 위한 방법으로 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)
  • 정답은 "ㄱ"이다. 이유는 그림에서 볼 수 있듯이 CO2의 용해도는 온도가 낮을수록 높아지기 때문에, 온도를 낮추는 것이 CO2의 용해도를 높이는 가장 간단하고 효과적인 방법이다. 따라서 "ㄱ"이 정답이다.
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12. (가)~(다)의 크기를 비교한 것으로 옳은 것은?

  1. (가)>(나)>(다)
  2. (가)>(다)>(나)
  3. (나)>(가)>(다)
  4. (나)>(다)>(가)
  5. (다)>(가)>(나)
(정답률: 알수없음)
  • (가)는 (나)와 (다)보다 더 많은 작은 정사각형으로 이루어져 있으므로 가장 크다. (나)는 (다)보다 더 많은 작은 정사각형으로 이루어져 있으므로 (다)보다 크다. 따라서 정답은 "(가)>(나)>(다)"이다.
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13. 그림은 몇 가지 이원자 분자의 분자량과 끓는점을 나타낸 것이다.

A~D에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - A: 분자량이 가장 크고 끓는점도 가장 높은 이원자 분자이다. (O)
    - B: 분자량은 A보다 작지만 끓는점은 높다. (X)
    - C: 분자량은 B보다 작고 끓는점도 낮다. (O)
    - D: 분자량은 C보다 크고 끓는점도 높다. (X)

    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ" 이다. 이유는 A는 분자량이 가장 크고 끓는점도 가장 높기 때문에 이원자 분자 중에서 가장 큰 분자이며, C는 분자량이 가장 작고 끓는점도 가장 낮기 때문에 이원자 분자 중에서 가장 작은 분자이다.
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14. 표는 알칼리금속과 할로겐으로 이루어진 세 가지 화합물의 결정 구조와 결합길이를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ: 결정 구조와 결합길이가 모두 같은 것은 NaCl과 같은 이온결합 화합물이다.
    - ㄴ: 결정 구조는 같지만 결합길이가 다른 것은 이온결합 화합물인데, 이는 이온의 크기와 전하에 따라 결합길이가 달라지기 때문이다.
    - ㄷ: 결정 구조는 다르지만 결합길이가 같은 것은 이중공유결합 화합물인데, 이는 두 원자가 결합하는 방식이 비슷하기 때문이다.
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15. 그림은 2~3 주기의 금속 원소 A와 비금속 원소 B의 순차적 이온화에너지(En)를 나타낸 것이다. 이때 En은 제n 이온화에너지이다. 예를 들어 E3는 제3 이온화에너지이다.

원소 A와 B에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄷ"입니다. 그림에서 A는 금속 원소이고 B는 비금속 원소입니다. 이는 이온화에너지가 증가함에 따라 A는 2~3 주기에서 큰 폭으로 상승하고, B는 비교적 일정한 상승을 보이기 때문입니다. 따라서 A는 주기율표에서 오른쪽으로 갈수록 위치하고, B는 왼쪽으로 갈수록 위치합니다. 이에 따라 보기에서 "ㄷ"가 정답이 됩니다.
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16. 그림은 메톡시아민(CH3ONH2)의 구조식을 나타낸 것이다.

이 화합물에 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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 메톡시아민의 분자식을 올바르게 나타내고 있기 때문에 옳다. "ㄴ"은 메톡시아민의 분자가 평면 구조를 가지고 있기 때문에 옳다. "ㄷ"는 메톡시아민 분자 내부에 존재하는 질소와 산소의 전하 분포가 다르기 때문에 분자극성이 존재하고, 이로 인해 수소결합이 가능하다는 것을 나타내고 있기 때문에 옳다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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17. 그림은 세 개의 용기에 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar)이 채워진 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하며, 연결관의 부피는 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄴ"은 각 용기에 들어있는 기체의 분자량이 다르기 때문이다. 헬륨은 분자량이 4, 네온은 20, 아르곤은 40으로 각각 다른 값을 가지고 있기 때문에 용기에 들어있는 기체의 총 질량은 서로 다르다. 따라서 용기에 들어있는 기체의 총 질량이 같은 "ㄱ, ㄷ"와 "ㄴ, ㄷ"는 옳지 않다.
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18. 7N의 들뜬 상태를 나타내는 전자 배치만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄴ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  5. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 전자 배치에서 7개의 전자가 모두 들뜬 상태이므로, 전자가 채워지는 규칙에 따라서 가능한 경우를 생각해보면 다음과 같다.

    - "ㄱ": 1s2 2s2 2p3 (5개의 전자만 들뜬 상태)
    - "ㄱ, ㄴ": 1s2 2s2 2p4 (6개의 전자만 들뜬 상태)
    - "ㄴ, ㄹ": 1s2 2s2 2p5 (7개의 전자가 모두 들뜬 상태)
    - "ㄱ, ㄷ, ㄹ": 1s2 2s2 2p6 (8개의 전자가 모두 들뜬 상태)
    - "ㄴ, ㄷ, ㄹ": 이 경우는 존재하지 않는다.

    따라서, 전자가 모두 들뜬 상태인 "ㄴ, ㄹ"이 정답이 된다.
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19. 산화∙환원 반응만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이 그림은 산화-환원 반응을 나타내고 있습니다. 산화는 전자를 잃고, 환원은 전자를 얻는 과정입니다. 이 그림에서는 빨간색 원자가 전자를 잃고(산화), 파란색 원자가 전자를 얻는(환원) 과정이 일어나고 있습니다. 따라서, "ㄱ, ㄴ"이 정답입니다. "ㄱ"은 빨간색 원자가 전자를 잃는 산화 과정을 나타내고, "ㄴ"은 파란색 원자가 전자를 얻는 환원 과정을 나타냅니다.
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20. 그림은 용기에 담긴 물(H2O)의 온도와 질량이 서로 다른 것을 나타낸 것이다.

(가)~(라)를 비교한 것으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 증발은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 가) 용기 A와 B의 물의 온도는 같으므로 비교할 수 없다.
    나) 용기 A와 C의 물의 질량은 같으므로 비교할 수 없다.
    다) 용기 A와 D의 물의 온도와 질량이 모두 다르므로 비교할 수 있다. 용기 D의 물은 온도가 높고 질량이 적으므로 더 뜨거운 물이다.
    라) 용기 B와 C의 물의 온도와 질량이 모두 다르므로 비교할 수 있다. 하지만, 물의 증발은 무시하므로 물의 질량으로만 비교하면 용기 C의 물이 더 많다. 따라서 정답은 "ㄷ"이다.
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