수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2009-09-03)

수능(화학II) 2009-09-03 필기 기출문제 해설

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수능(화학II)
(2009-09-03 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 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)
  • 물질의 양(분자 수)은 질량에 비례하며, 부피는 온도와 질량의 영향을 받습니다. 또한, 몰 질량은 물질의 고유한 성질로 양이나 온도에 관계없이 일정합니다.
    물 1몰의 질량은 물질의 종류가 물로 동일하므로 (가)와 (라) 모두 동일합니다.

    오답 노트
    물 분자 수는 질량에 비례하므로 (다) $50\text{g}$보다 (가) $50\text{g}$이 같으며, (다) $>$ (가)는 틀린 설명입니다.
    물은 온도가 높을수록 밀도가 감소하여 부피가 증가하므로, 같은 $100\text{g}$일 때 $50^{\circ}\text{C}$인 (라)의 부피가 $25^{\circ}\text{C}$인 (나)보다 큽니다.
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2. 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)
  • 산화·환원 반응은 원소의 산화수 변화가 일어나는 반응입니다.
    상처에 과산화수소를 바르면 거품이 생성된다: $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$ 반응에서 O의 산화수가 $-1$에서 $-2$와 $0$으로 변하므로 산화·환원 반응입니다.
    불에 달구어진 마그네슘이 드라이아이스가 들어 있는 용기에서 격렬하게 반응한다: $2Mg + CO_2 \rightarrow 2MgO + C$ 반응에서 Mg는 $0$에서 $+2$로 산화되고, C는 $+4$에서 $0$으로 환원되므로 산화·환원 반응입니다.

    오답 노트
    우주선에서 이산화탄소를 제거하기 위해 수산화리튬을 사용한다: $2LiOH + CO_2 \rightarrow Li_2CO_3 + H_2O$ 반응은 산-염기 중화 반응으로, 원소의 산화수 변화가 없습니다.
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3. 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)
  • 질소($_{7}\text{N}$)의 바닥 상태 전자 배치는 $1\text{s}^2 2\text{s}^2 2\text{p}^3$입니다. 들뜬 상태란 바닥 상태의 전자 중 일부가 에너지를 흡수하여 더 높은 에너지 준위의 오비탈로 이동한 상태를 말합니다.

    ㄴ은 $2\text{s}$의 전자 하나가 $2\text{p}$로 이동한 상태이며, ㄹ은 $2\text{p}$의 전자 하나가 $3\text{s}$로 이동한 상태이므로 들뜬 상태에 해당합니다.

    오답 노트
    의 ㄱ: $2\text{s}$ 오비탈에 전자가 3개 들어갈 수 없으므로 불가능한 배치입니다.
    의 ㄷ: 총 전자 수가 6개뿐이므로 질소의 전자 배치로 부적절합니다.
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4. 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)
  • 기체 분자의 평균 운동 에너지는 오직 절대 온도에만 비례하며, 모든 콕을 열었을 때의 전체 압력은 각 성분 기체의 몰수 합을 전체 부피로 나누어 계산합니다.

    오답 노트
    He의 평균 분자운동에너지는 Ne의 2배이다: 온도가 일정하므로 모든 기체의 평균 운동 에너지는 동일합니다.
    콕 a만 열어 두면 He의 부분압력은 $\frac{1}{4}$기압이 된다: He가 차지하는 부피가 $1\text{L}$에서 $1\text{L} + 3\text{L} = 4\text{L}$로 증가하므로 보일의 법칙에 의해 $\frac{1\text{기압} \times 1\text{L}}{4\text{L}} = \frac{1}{4}\text{기압}$이 되어 옳은 설명입니다.
    콕을 모두 열어 두면 전체 압력은 $\frac{7}{5}$기압이 된다: 전체 압력 $P$는 다음과 같이 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{P_1V_1 + P_2V_2 + P_3V_3}{V_{total}}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{(1 \times 1) + (2 \times 1) + (4 \times 3)}{1 + 1 + 3}$
    ③ [최종 결과] $P = \frac{15}{5} = 3\text{기압}$
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5. 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)
  • 분자의 구조와 전자쌍 반발 원리(VSEPR)를 통해 결합각과 성질을 분석합니다.
    ㄱ. $\alpha$는 $\text{sp}^3$ 혼성 탄소의 결합각(약 $109.5^{\circ}$)이고, $\beta$는 비공유 전자쌍이 존재하는 $\text{sp}^3$ 혼성 질소의 결합각(약 $107^{\circ}$)이므로 $\alpha$가 $\beta$보다 큽니다.
    ㄴ. 산소($\text{O}$)에 2쌍, 질소($\text{N}$)에 1쌍의 비공유 전자쌍이 존재하여 총 3개입니다.
    ㄷ. $\text{N-H}$ 결합이 존재하며, 전기 음성도가 큰 $\text{N}$과 결합한 $\text{H}$는 인접한 분자의 비공유 전자쌍과 수소 결합을 형성할 수 있습니다.
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6. 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)
  • 순차적 이온화 에너지가 급격히 증가하는 지점을 통해 원자가 전자의 수를 파악합니다.
    원소 $\text{A}$는 제8 이온화 에너지에서 급증하므로 원자가 전자가 $7$개인 17족 원소(비금속)이고, 원소 $\text{B}$는 제8 이온화 에너지까지 완만하게 증가하는 경향을 보이나 문제 조건에서 $\text{A}$가 금속, $\text{B}$가 비금속이라고 하였으므로 그래프의 점과 선을 다시 분석하면, $\text{A}$(점선)는 제8 이온화 에너지에서 급증하여 원자가 전자가 $7$개인 $\text{Cl}$(비금속), $\text{B}$(실선)는 제8 이온화 에너지까지 완만하며 2~3주기 금속 조건에 부합하는 배치를 찾습니다. (단, 정답 ㄷ을 기준으로 분석)
    ㄷ. $\text{B}$가 전자 한 개를 받으면 비활성 기체 전자 배치를 갖는다는 것은 $\text{B}$가 17족 원소임을 의미합니다. 그래프에서 실선 $\text{B}$의 이온화 에너지 흐름이 17족의 특성을 보입니다.

    오답 노트
    ㄱ. $\text{A}$는 금속 원소로서 원자가 전자를 잃고 양이온이 되며, 급증 지점에 따라 $\text{A}^{+}$보다 더 높은 산화수가 안정할 수 있습니다.
    ㄴ. $\text{A}$와 $\text{B}$의 원자가 전자 수 차이에 따라 화학식 $\text{AB}$가 아닌 다른 조성의 화합물이 형성될 수 있습니다.
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7. 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)
  • 결합 길이는 이온 반지름의 합에 비례하며, 결정 구조와 정전기적 인력이 녹는점에 영향을 줍니다.
    ㄱ. $\text{NaA}$의 결합 길이($0.23\text{ nm}$)가 $\text{NaCl}$($0.28\text{ nm}$)보다 짧으므로, $\text{A}$는 $\text{Cl}$보다 반지름이 작은 $\text{F}$입니다. 따라서 화학식량은 $\text{NaA}$가 $\text{NaCl}$보다 작습니다.
    ㄴ. $\text{BCl}$의 결합 길이($0.36\text{ nm}$)가 $\text{NaCl}$($0.28\text{ nm}$)보다 길므로, $\text{B}$는 $\text{Na}$보다 반지름이 큰 $\text{K}$입니다. 이온 반지름이 클수록 격자 에너지가 작아져 녹는점은 $\text{BCl}$이 $\text{NaCl}$보다 낮습니다.
    ㄷ. $\text{B}$는 $\text{K}$, $\text{A}$는 $\text{F}$이므로 $\text{BA}$는 $\text{KF}$라는 이온 결합 화합물이며, 이는 물에 잘 녹습니다.
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8. 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)
  • 분자량과 끓는점, 극성 여부를 통해 분자 간 인력을 분석합니다.
    ㄱ. $\text{A}$는 $\text{B}$보다 분자량이 작음에도 끓는점이 훨씬 높으므로, 강한 극성(쌍극자-쌍극자 인력)을 가짐을 알 수 있어 쌍극자 모멘트가 더 큽니다.
    ㄴ. $\text{B}$는 극성 분자이고 $\text{C}$는 무극성 분자이며, 분자량이 비슷하므로 극성 인력이 추가된 $\text{B}$의 인력이 더 큽니다.
    ㄷ. 분산력은 분자량이 클수록 큽니다. $\text{D}$의 분자량이 $\text{C}$보다 훨씬 크므로 분산력은 $\text{D}$가 더 큽니다.
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9. (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)
  • 각 항목의 수치를 계산하여 비교합니다.
    (가) $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$에서 $\text{Cr}$의 산화수: $2(+1) + 2x + 7(-2) = 0 \Rightarrow 2x = 12 \Rightarrow x = +6$
    (나) $[\text{H}^+] = 0.001\text{ M}$이면 $\text{pH} = 3$, $\text{pOH} = 14 - 3 = 11$이므로 $\frac{\text{pOH}}{\text{pH}} = \frac{11}{3} \approx 3.67$
    (다) $\text{Cu}^{2+} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{Cu}$ 반응에서 전자 $4\text{ mol}$ 당 구리는 $2\text{ mol}$ 석출되므로 값은 $2$
    따라서 $6 > 3.67 > 2$이므로 (가) > (나) > (다) 입니다.
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10. 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)
  • 기체의 용해도는 온도가 낮을수록, 용매에 접하고 있는 기체의 부분 압력이 높을수록 증가합니다.
    수용액에 드라이아이스 조각을 넣으면 온도가 낮아지고 $\text{CO}_2$의 부분 압력이 증가하여 용해도가 높아집니다.

    오답 노트
    헬륨(He)을 넣어 전체 압력을 높여도 $\text{CO}_2$의 부분 압력은 변하지 않으므로 용해도에 영향이 없습니다.
    마개를 열어 두면 $\text{CO}_2$ 기체가 빠져나가 부분 압력이 감소하므로 용해도가 낮아집니다.
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11. 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, 밀도 공식 $\rho = \frac{PM}{RT}$에 의해 $P_{He}M_{He} = P_{CH_4}M_{CH_4}$가 성립합니다. 고정 장치를 풀면 두 피스
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12. 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)
  • 그림의 입자 수를 분석하면 HA 수용액에는 $H^{+}$ 3개, $A^{-}$ 3개, HA 분자 2개가 존재하고, BOH 수용액에는 $B^{+}$ 4개, $OH^{-}$ 3개, BOH 분자 1개가 존재합니다.
    ㄱ. HA의 이온화도는 전체 HA 입자 수(분자 + 이온) 중 이온화된 비율입니다.
    $$\text{이온화도} = \frac{3}{3+2} = 0.6$$
    따라서 0.2라는 설명은 틀렸습니다.
    ㄴ. 두 수용액을 혼합하면 $H^{+}$와 $OH^{-}$가 반응하여 물($H_{2}O$)이 생성되므로, 수용액 속에 존재하던 $H^{+}$(○)의 수가 감소하여 결과적으로 ○□ 쌍의 수도 감소합니다.
    ㄷ. 혼합 전 입자 수를 비교하면 $B^{+}$(4개)와 $OH^{-}$(3개)가 $H^{+}$(3개)보다 많습니다. 특히 $OH^{-}$의 수가 $H^{+}$의 수와 같더라도, BOH의 이온화도가 HA보다 높거나 염기성 성분이 더 강하므로 혼합 용액은 염기성을 띠게 되어 pH는 7보다 큽니다.

    오답 노트
    HA의 이온화도는 0.2이다: 실제 계산 값은 0.6이므로 오답입니다.
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13. 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)
  • 제시된 반응식 $\text{H}_2\text{O} + \text{H}^+ \rightarrow \text{H}_3\text{O}^+$은 물 분자의 비공유 전자쌍이 수소 이온($$\text{H}^+$$)에게 제공되는 루이스 산-염기 반응입니다.
    발열 반응이며, 전자쌍을 제공하는 물($$\text{H}_2\text{O}$$)이 루이스 염기로 작용하므로 ㄱ과 ㄴ은 옳은 설명입니다.

    오답 노트
    $\text{H}_3\text{O}^+$의 네 원자는 동일 평면에 존재한다: $\text{H}_3\text{O}^+$는 삼각뿔형 구조를 가지므로 평면 구조가 아닙니다.
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14. 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)
  • 끓는점 오름은 용액의 몰랄 농도에 비례하며, 동일한 질량의 용질을 녹였을 때 끓는점 상승 폭이 클수록 분자량이 작습니다.
    그래프에서 동일 질량 대비 A 수용액의 끓는점이 더 높으므로 A의 분자량이 B보다 작습니다.


    오답 노트
    분자량은 A가 B의 2배이다: A의 기울기가 더 크므로 A의 분자량이 더 작아야 합니다.
    $25^{\circ}\text{C}$에서 $5\%$ 수용액의 증기압은 A 수용액이 B 수용액보다 크다: A의 분자량이 더 작으므로 같은 질량 백분율에서 A의 몰랄 농도가 더 높고, 따라서 증기압은 A가 더 낮습니다.

    P와 Q는 끓는점이 같은 지점이므로, 외부 압력이 동일할 때 증기압이 대기압과 같아지는 지점입니다. 따라서 P와 Q에서 증기압은 같습니다.
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15. 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)
  • 평형 상수 식 $K = \frac{[C]^c}{[A]^a [B]^b}$에 주어진 평형 상태의 농도 값들을 대입하여 계수를 구합니다.
    상태 I: $0.5 = \frac{1^c}{2^a \cdot 1^b} \implies 2^a = 2$
    상태 II: $2 = \frac{2^c}{1^a \cdot 2^b} \implies 2^{c-b} = 2$
    상태 III: $3 = \frac{3^c}{3^a \cdot 1^b} \implies 3^{c-a} = 3$
    위 식들을 통해 $a=1, c-b=1, c-a=1$ 임을 알 수 있습니다.
    $c-1=1$에서 $c=2$이고, $2-b=1$에서 $b=1$ 입니다.
    따라서 계수의 합은 $a+b+c = 1+1+2 = 4$ 입니다.
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16. 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)
  • 용액의 농도가 낮을수록 증기압이 높아져 물이 더 잘 증발하며, 반대로 외부 증기압이 용액의 증기압보다 높으면 물이 흡수됩니다.
    (가)는 $20\%$ 수용액으로 용질의 질량은 $120\text{g} \times 0.2 = 24\text{g}$이며, 몰수는 $24/100 = 0.24\text{mol}$입니다.
    (나)는 $2m$ 수용액으로 용질의 몰수는 $2\text{mol}/1000\text{g} \times 120\text{g} = 0.24\text{mol}$입니다.
    두 용액의 용질 몰수는 같으나, (가)의 용매 질량은 $120 - 24 = 96\text{g}$이고 (나)의 용매 질량은 $120\text{g}$이므로, (가)의 몰랄 농도가 더 높습니다.
    따라서 (가)의 증기압이 더 낮아 물을 더 많이 흡수하게 되므로, 최종적으로 (가)의 물의 질량이 (나)보다 더 많이 증가하는 가 정답입니다.
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17. 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)
  • 제시된 표의 데이터를 분석하여 각 보기를 검증합니다.
    1몰을 완전연소시키기 위해 필요한 산소의 양은 에탄올이 메탄올보다 많다: 메탄올($\text{CH}_3\text{OH}$)은 $1.5\text{mol}$의 $\text{O}_2$가 필요하고, 에탄올($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$)은 $3\text{mol}$의 $\text{O}_2$가 필요하므로 옳습니다.
    1g을 완전연소시켰을 때 발생하는 열량은 디메틸에테르가 메탄올보다 많다: $\text{메탄올} = \frac{726}{32} \approx 22.7\text{ kJ/g}$, $\text{디메틸에테르} = \frac{1460}{46} \approx 31.7\text{ kJ/g}$이므로 옳습니다.
    에탄올과 디메틸에테르의 자료만으로 (가)를 구할 수 있다: 두 물질은 분자식이 $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$로 같은 이성질체입니다. 생성열의 차이는 연소열의 차이와 같으므로 $\Delta H_{\text{생성(에테르)}} = \Delta H_{\text{생성(에탄올)}} + (\Delta H_{\text{연소(에탄올)}} - \Delta H_{\text{연소(에테르)}})$ 공식을 통해 구할 수 있어 옳습니다.
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18. 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)
  • 반응 속도식 $v = k[X]^m[Y]^n$을 이용하여 차수를 결정합니다.
    (가)에서 X의 농도가 2배($0.1 \rightarrow 0.2$)가 될 때 속도가 2배($2 \rightarrow 4$)가 되므로 X에 대해 1차입니다.
    (나)에서 Y의 농도가 2배($0.1 \rightarrow 0.2$)가 될 때 속도가 4배($2 \rightarrow 8$)가 되므로 Y에 대해 2차입니다.
    따라서 속도식은 $v = k[X][Y]^2$입니다.

    오답 노트
    $a$는 $1.0\text{M}$이다: (가)에서 $[X]=0.1$일 때 $v=2$이므로 $2 = k(0.1)a^2$입니다. (나)에서 $[Y]=0.1$일 때 $v=2$이므로 $2 = k(a)(0.1)^2$입니다. 두 식을 나누면 $a^2/0.01 = 0.1/a \rightarrow a^3 = 0.001 \rightarrow a = 0.1\text{M}$입니다.
    반응속도상수는 $2 \times 10^3\text{ M}^{-2}\text{s}^{-1}$이다: $2 = k(0.1)(0.1)^2 \rightarrow 2 = k(0.001) \rightarrow k = 2000 = 2 \times 10^3\text{ M}^{-2}\text{s}^{-1}$입니다.
    X와 Y의 농도를 모두 2배로 하면 반응속도는 8배가 된다: $v \propto [X]^1[Y]^2$이므로 $2^1 \times 2^2 = 8$배가 됩니다.
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19. 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)
  • HF의 생성 에너지는 각 원자 상태의 에너지 합과 생성된 분자의 에너지 차이로 결정됩니다. 생성열 $\Delta H = -273\text{ kJ/mol}$은 $H + F \rightarrow HF$ 반응 시 $273\text{ kJ}$의 에너지가 방출됨을 의미합니다.
    에너지 준위 계산: $H_2$의 결합 에너지 $436\text{ kJ/mol}$, $F_2$의 결합 에너지 $159\text{ kJ/mol}$입니다. HF의 결합 에너지는 다음과 같습니다.
    $$\text{Bond Energy} = \frac{1}{2}(436 + 159) - (-273) = 570.5\text{ kJ/mol}$$
    따라서 HF 분자의 에너지 최소점은 $0$ (원자 상태) 기준 $\text{Bond Energy}$만큼 낮은 지점입니다. 그래프 상에서 $P_2$의 위치가 이 에너지 준위와 가장 근접합니다.
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20. 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)
  • 평형 상태에서 반응물 A의 몰분율이 낮아질수록 정반응이 더 우세함을 의미합니다. 그래프에서 온도가 $T_1$에서 $T_2$로 증가할 때 A의 몰분율이 감소하므로, 온도가 높아질수록 정반응 방향으로 평형이 이동하는 흡열 반응입니다. 따라서 역반응은 발열 반응이며, 정반응은 흡열 반응입니다.

    오답 노트
    정반응은 발열반응이다: 정반응은 흡열 반응입니다.
    $T_1$에서 20분이 지났을 때 $k_1 = k_2$이다: 평형 상태에서는 반응 속도가 같으므로 $k_1[A] = k_2[B]$가 성립해야 하며, $[A] \neq [B]$이므로 $k_1 \neq k_2$입니다.
    드. $T_2$에서 $k_1 > k_2$이다: $T_2$의 평형 상태에서 A의 몰분율이 B보다 낮으므로, $k_1[A] = k_2[B]$ 관계에 의해 $k_1 > k_2$가 성립합니다.
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