수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2009-10-15)

수능(화학II)
(2009-10-15 기출문제)

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1. 그림과 같은 장치를 이용하여 1.0 M NaCl 수용액과 1.0 M CuSO4 수용액에 일정시간 전류를 흘려 전기 분해하였다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 전극은 백금을 사용하였다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    - 1.0 M NaCl 수용액에서는 Cl- 이 양극으로 이동하여 산화되어 Cl2 가 생성되고, Na+ 이 음극으로 이동하여 환원되어 Na가 생성된다. 이에 따라 양극에서는 Cl2 가 발생하고, 음극에서는 Na 가 발생한다.
    - 1.0 M CuSO4 수용액에서는 Cu2+ 이 양극으로 이동하여 산화되어 Cu2+ 이온이 생성되고, SO42- 이 음극으로 이동하여 환원되어 H2O와 O2 가 생성된다. 이에 따라 양극에서는 Cu2+ 이온이 발생하고, 음극에서는 H2O와 O2 가 발생한다.

    따라서, 양극에서는 Cl2 와 Cu2+ 이온이 발생하고, 음극에서는 Na와 H2O, O2 가 발생한다.
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2. 그림은 A와 B가 반응하여 C가 생성되는 반응에서 시간에 따른 각 물질의 농도 변화를 나타낸 것이다.

t에서 반응 용기의 온도를 높여 새로운 평형에 도달하였을 때 A의 농도가 0.35M이 되었다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 화학 반응식의 계수는 가장 간단한 정수비를 사용한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 다음과 같다.

    ㄴ. A의 초기 농도는 0.5M이었으며, 시간이 지남에 따라 감소하다가 새로운 평형에서는 0.35M으로 안정화된 것으로 보아, A가 반응에서 소모되어 C로 전환되는 반응의 생성물인 것으로 추측할 수 있다.

    ㄷ. 반응 용기의 온도가 높아지면, 반응 속도가 증가하여 새로운 평형에 도달하는 시간이 단축된다. 따라서, A의 농도가 0.5M에서 0.35M으로 감소하는데 걸리는 시간보다 더 짧은 시간 안에 0.35M으로 안정화될 것이다.
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3. 다음은 KMnO4 표준 용액과 H2O2를 이용하여 미지 시료의 요오드 함량을 구하기 위한 산화환원 반응식이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, ⓐ~ⓓ는 반응 계수이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄷ"인 이유는 KMnO4와 H2O2가 모두 산화제이기 때문이다. 산화제와 환원제가 같이 존재하는 경우, 산화제가 우선적으로 환원제를 산화시키고 자신은 환원되는 반응이 일어난다. 따라서, KMnO4와 H2O2가 함께 존재할 때는 KMnO4가 H2O2를 산화시키고 자신은 환원되는 반응이 일어나므로, 보기에서는 KMnO4의 계수가 1이고 H2O2의 계수가 5인 반응식이 옳은 것이다.
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4. 다음은 25℃에서 0.1 M CH3COOH(aq)과 0.1 M NH3(aq)의 이온화 반응식과 이온화 상수를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 25℃에서 Kw=1.0 × 10-14이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 CH3COOH의 이온화 상수가 NH3의 이온화 상수보다 크기 때문에 CH3COOH이 더 강한 산이라는 것을 나타낸다. "ㄴ"은 CH3COOH과 NH3이 상호작용하여 CH3COO-와 NH4+를 생성하고, 이때 생성된 CH3COO-와 NH4+의 농도가 같아지는 pH에서 중성화가 일어나기 때문에, 이 중성화 pH가 9.25라는 것을 나타낸다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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5. 그림은 25℃에서 약산 HA 수용액 10 mL를 0.1 M NaOH 표준 용액으로 적정할 때, pH 변화를 나타낸 것이다. (단, 25 ℃에서 HA의 Ka=1.0×10-5이다.)

a~d 점에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • a. pH=4.0에서는 적정이 완료되었다.
    - 보기에서는 pH=4.5에서 적정이 완료되었다고 나와있으므로 틀린 설명이다.

    b. pH=8.0에서는 적정이 완료되었다.
    - 보기에서는 pH=8.5에서 적정이 완료되었다고 나와있으므로 틀린 설명이다.

    c. pH=7.0에서는 적정이 중간지점이다.
    - 보기에서는 pH=7.0에서 적정이 중간지점이라고 나와있으므로 옳은 설명이다.

    d. pH=10.0에서는 NaOH가 과잉으로 첨가되었다.
    - 보기에서는 pH=9.5에서 NaOH가 과잉으로 첨가되었다고 나와있으므로 틀린 설명이다.

    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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6. 다음은 평형 이동을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하며 연결관의 부피는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"이 옳은 설명은, 연결관의 양 끝에 있는 기체의 압력이 같아지면 평형 상태가 된다는 베르누이의 원리에 따라, A와 B 사이의 압력이 같아지면 물이 움직이지 않고 평형 상태가 유지된다는 것이다. 따라서, 물이 움직이지 않고 평형 상태에 있으므로, A와 B 사이의 높이 차이는 변하지 않는다.
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7. 그림 (가)~(다)는 부피가 같은 강철 용기에서 A(g)와 B(g)의 농도를 달리하여 반응시켰을 때, 1분 후 용기에 남아 있는 A(g)와 B(g)의 입자수를 모형으로 나타낸 것이다. (단, 온도는 일정하다.)

이에 대한 옳은 설명만을 <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.

    - (가)에서 A(g)의 입자수가 B(g)의 입자수보다 많은 것으로 나타나 있으므로, A(g)와 B(g)의 초기 농도는 A(g) > B(g)이다.
    - (나)에서 시간이 지남에 따라 A(g)와 B(g)의 입자수가 감소하고, 농도가 서로 균등해지는 것으로 나타나 있다. 이는 A(g)와 B(g)가 서로 반응하여 생성물이 생기고, 생성물이 용기에 쌓이면서 농도가 감소하는 것을 의미한다.
    - (다)에서는 A(g)와 B(g)의 입자수가 모두 0이 되었으므로, 반응이 완료되었다고 볼 수 있다.

    따라서, 초기에 A(g)의 농도가 높은 상황에서 반응이 진행되어 A(g)와 B(g)의 농도가 서로 균등해지는 것을 보여주는 이 모형은, A와 B가 서로 반응하여 생성물이 생기는 화학반응을 나타내는 것으로 해석할 수 있다.
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8. 다음은 몇 가지 열화학 반응식을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <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 염화수소와 산화제인 산소가 반응하여 염소와 물이 생성되는 반응식이다. "ㄴ"은 수산화나트륨과 염산이 반응하여 염화나트륨과 물이 생성되는 반응식이다. "ㄷ"는 이산화탄소와 수산화나트륨이 반응하여 탄산나트륨과 물이 생성되는 반응식이다. 따라서 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"가 모두 옳은 설명이다.
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9. 그림은 몇 가지 원소들의 원자 반지름과 안정한 이온의 반지름 크기를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A ~ C는 원자나 이온을 나타낸 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"이 정답인 이유는 안정한 이온의 크기가 원자 반지름보다 작은 경우가 있기 때문이다. 예를 들어, Na+ 이온의 반지름은 Na 원자의 반지름보다 작다. 따라서, Na+ 이온은 Cl- 이온보다 더 작은 크기를 가진다. 이와 같이, 이온의 크기는 전자 구성에 따라 변할 수 있기 때문에, 모든 경우에 원자 반지름이 이온의 크기보다 크다는 보기는 옳지 않다.
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10. 다음은 물질 A ~ C의 상평형 그림이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [3점]

  1. 분자 간의 인력이 가장 큰 것은 C이다.
  2. B는 1기압에서 승화성이 있는 물질이다.
  3. C는 300 K, 1기압에서 고체 상태로 존재한다.
  4. A는 0.1기압에서 액체 상태로 존재할 수 없다.
  5. B는 압력이 증가할수록 녹는점과 끓는점의 차이가 커진다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "C는 300 K, 1기압에서 고체 상태로 존재한다." 이다. 이유는 그림에서 C의 녹는점과 끓는점이 모두 1기압에서 300 K 이하이기 때문이다. 따라서 C는 1기압에서 고체 상태로 존재한다.

    분자 간의 인력이 가장 큰 것은 C이다. 이는 C의 녹는점과 끓는점이 다른 물질에 비해 낮기 때문이다.

    B는 1기압에서 승화성이 있는 물질이다. 이는 B의 끓는점이 1기압에서 상온보다 낮기 때문이다.

    A는 0.1기압에서 액체 상태로 존재할 수 없다. 이는 A의 녹는점이 0.1기압에서 상온보다 낮기 때문이다.

    B는 압력이 증가할수록 녹는점과 끓는점의 차이가 커진다. 이는 B가 승화성이 있는 물질이기 때문이다.
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11. 그림은 두 원자의 전기 음성도 차이에 따른 결합의 이온성을 나타낸 것이다. (단, A, B는 임의의 원소이다.)

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

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

    - "ㄴ" : 전기 음성도 차이가 큰 경우, 이온결합이 형성되어 이온성 결합이 강해진다. 이 경우, 전자가 전기 음성도가 높은 쪽으로 치우쳐져서 결합이 형성된다. 그림에서 A와 B의 전기 음성도 차이가 크기 때문에 이온결합이 형성되어 이온성 결합이 강해진다.
    - "ㄷ" : 전기 음성도 차이가 작은 경우, 공유결합이 형성되어 공유결합이 강해진다. 이 경우, 전자가 공유되어 결합이 형성된다. 그림에서 A와 B의 전기 음성도 차이가 작기 때문에 공유결합이 형성되어 공유결합이 강해진다.
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12. 그림은 분자 간 인력의 세 가지 유형 (가)~(다)를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 분자 간 인력의 유형 중 하나인 반감기력을 나타내고, "ㄷ"는 분자 간 인력의 유형 중 하나인 수소결합력을 나타낸다. 따라서 그림에서는 반감기력과 수소결합력이 모두 작용하고 있으므로 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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13. 표는 3주기 원소 X~ Z의 순차적 이온화 에너지를 나타낸 것이다. (단, X ~ Z는 임의의 원소기호이다.)

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [3점]

  1. (가)는 (나)보다 크다.
  2. 반응성이 가장 작은 것은 Z이다.
  3. 핵전하량이 가장 작은 것은 Z이다.
  4. Y 산화물의 화학식은 Y2O3이다.
  5. X의 안정한 이온의 전자배치는 1s22s22p6이다.
(정답률: 알수없음)
  • - (가)는 (나)보다 크다. : 이온화 에너지는 전자를 떼어내는데 필요한 에너지를 나타내는데, 이는 전자의 결합력과 반비례한다. 따라서 (가)가 (나)보다 크다는 설명은 옳지 않다.
    - 반응성이 가장 작은 것은 Z이다. : 이온화 에너지가 가장 큰 Z는 전자를 떼어내기가 어렵기 때문에 반응성이 가장 작다.
    - 핵전하량이 가장 작은 것은 Z이다. : 핵전하량은 원자핵에 있는 양성자의 수를 나타내는데, Z가 가장 작기 때문에 핵전하량도 가장 작다.
    - Y 산화물의 화학식은 Y2O3이다. : 표에서 Y의 이온화 에너지와 산화수를 고려하면 Y2O3이라는 화학식이 나온다.
    - X의 안정한 이온의 전자배치는 1s22s22p6이다. : X의 이온화 에너지를 고려하면 X+ 이온의 전자배치가 1s22s22p6이 된다.

    따라서 정답은 "(가)는 (나)보다 크다." 이다.

    반응성이 가장 작은 것은 Z인 이유는, 이온화 에너지가 가장 큰 Z는 전자를 떼어내기가 어렵기 때문에 다른 원소들보다 반응성이 작다. 즉, 다른 원소들과 결합하기가 어렵다는 것을 의미한다.
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14. 그림 (가)는 가시광선 영역에서 수소의 선스펙트럼을, 그림 (나)는 보어의 원자 모형에서 전자 전이를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 옳은 설명은 "ㄴ"이다. 그림 (가)는 수소의 선스펙트럼을 보여주고 있으며, 이는 수소 원자에서 전자가 에너지 준위를 옮겨가며 방출되는 빛의 파장을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 보어의 원자 모형에서 전자가 에너지 준위를 옮겨가며 방출되는 빛의 파장을 나타내는 것이다. 따라서, 두 그림은 모두 수소 원자의 전자 구조와 관련된 것이다.
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15. 그림은 1기압에서 1000 g의 물에 비휘발성 비전해질 용질 X 18 g을 녹인 수용액을 가열하였을 때의 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 몰랄 오름 상수는 0.5℃/m이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 "ㄱ": 그림에서 보듯이, 용질 X가 녹아 수용액이 형성된 후 가열을 시작하면 온도가 일정하게 상승하다가, 용질 X가 모두 녹아 수용액이 포화 상태가 되면 온도가 다시 상승하기 시작한다. 이는 용질 X가 녹는 과정에서 열이 흡수되어 온도 상승이 둔화되었다가, 용질 X가 모두 녹으면 다시 열이 방출되어 온도 상승이 가속화되기 때문이다.
    - 보기 "ㄴ": 그림에서 보듯이, 수용액이 포화 상태가 되면 온도가 일정하게 유지된다. 이는 용질 X가 더 이상 녹지 않기 때문에 열이 흡수되거나 방출되지 않아 온도가 일정하게 유지되기 때문이다.
    - 보기 "ㄷ": 그림에서 보듯이, 수용액이 포화 상태가 되면서 온도가 일정하게 유지되는 구간에서는, 용질 X의 녹는 열과 수용액의 끓는 열이 서로 상쇄되어 온도가 일정하게 유지된다. 이는 용질 X가 녹는 과정에서 열이 흡수되는 것과, 수용액이 끓는 과정에서 열이 방출되는 것이 서로 상쇄되어 온도가 일정하게 유지되기 때문이다.
    - 따라서, 보기 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 모두 옳은 설명이다.
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16. 그림과 같이 수용액 (가), (나)가 비커에 들어 있다. (단, (가)의 밀도는 1 g/mL이고 NaOH의 화학식량은 40이다.)

(가), (나)에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. (가)의 몰랄농도는 1000/960 m이다.
  2. 용액의 끓는점은 (가) < (나)이다.
  3. 용액의 증발속도는 (가) > (나)이다.
  4. NaOH의 몰분율은 (가) < (나)이다.
  5. 온도를 높이면 (나)의 몰랄농도(m)는 감소한다.
(정답률: 알수없음)
  • - (가)의 몰랄농도는 1000/960 m이다.: 몰랄농도는 몰수/용액의 부피로 계산되는데, (가)의 밀도가 1 g/mL이므로 1 L의 용액에는 1000 g의 NaOH가 포함되어 있고, 이 중 40 g은 NaOH의 화학식량이므로 몰수는 40/40 = 1 mol이다. 따라서 몰랄농도는 1/0.96 = 1.042 mol/L이 된다.
    - 용액의 끓는점은 (가) < (나)이다.: (가)의 몰랄농도가 높기 때문에 (가)의 끓는점이 높아진다.
    - 용액의 증발속도는 (가) > (나)이다.: (가)의 몰랄농도가 높기 때문에 (가)의 증발속도가 더 빠르다.
    - NaOH의 몰분율은 (가) < (나)이다.: (가)와 (나)의 몰수는 같으므로 몰분율은 용액의 부피에 반비례한다. 따라서 (가)의 몰랄농도가 높기 때문에 (가)의 몰분율은 더 작다.
    - 온도를 높이면 (나)의 몰랄농도(m)는 감소한다.: (나)는 물과 NaOH가 혼합된 용액이므로, 온도가 높아지면 물의 증발속도가 더 빨라져서 NaOH의 농도가 더 높아지지 않고 오히려 더 희석된다. 따라서 몰랄농도가 감소한다.
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17. 그림 (가)와 같이 크기가 같은 플라스크를 진공으로 만든 후 같은 질량의 액체 A와 B를 소량 넣고 가열하면서 온도에 따른 압력을 측정하여 그림 (나)와 같은 결과를 얻었다.

이에 대한 옳은 설명만을 보기 에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

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

    그림 (가)에서는 플라스크를 진공으로 만들어 액체 A와 B를 넣은 후 가열하면서 압력을 측정한 결과를 보여주고 있습니다. 그림 (나)에서는 이 결과를 바탕으로 액체 A와 B의 증기압-온도 그래프를 그려 보여주고 있습니다.

    따라서, 그림 (가)와 (나)는 서로 연관되어 있으며, 그림 (가)의 결과를 바탕으로 그림 (나)를 그릴 수 있습니다. 따라서 "ㄱ"이 옳은 설명입니다.
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18. 그림은 KCl(g)이 생성될 때 두 이온 사이의 핵간 거리에 따른 에너지를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"은 KCl(g)의 생성에 따른 이온 사이의 핵간 거리와 에너지 간의 관계를 나타내고 있으며, "ㄷ"는 이러한 에너지 변화를 통해 KCl(g)의 생성이 엔도테르믹 반응임을 나타내고 있다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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19. 그림은 1기압, 298 K에서 몇 가지 물질의 생성열(△Ht)을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 생성열이 음수인 물질들을 나타내고, "ㄴ"은 생성열이 양수인 물질들을 나타낸다. 따라서 그림에서 생성열이 음수인 물질들은 "ㄱ"에 해당하고, 생성열이 양수인 물질들은 "ㄴ"에 해당한다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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20. 그림은 25℃에서 수소(H2)와 네온(Ne)이 들어 있는 용기와 수은이 채워진 유리관의 연결을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 원자량은 H =1, Ne =20이며 대기압은 76cmHg이고 연결관의 부피는 무시한다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 "ㄴ"이 옳다. 이유는 수은이 채워진 유리관의 압력이 연결관의 압력보다 높기 때문에 수은이 연결관으로 이동하여 수은이 채워진 유리관의 높이가 높아진다. 이에 따라 수은이 채워진 유리관의 압력이 높아지고, 이는 연결관의 압력도 높아지게 된다. 따라서, 수소와 네온의 분압이 감소하게 되고, 이는 수소와 네온의 용기에서의 높이가 낮아지는 것을 의미한다.
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