수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2009-11-12)

수능(화학II)
(2009-11-12 기출문제)

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1. 그림 (가)와 (나)는 온도가 모두 -50℃인 얼음과 1 기압의 헬륨(He)이 동일한 용기에 들어 있는 모습을 나타낸 것이다.

그래프는 (가)의 용기를 단위 시간당 일정한 열량으로 25℃까지 서서히 가열할 때, 시간에 따른 He의 압력을 나타낸 것이다. 이때 얼음과 물의 밀도는 각각 0.9 g/mL, 1.0 g/mL 로 일정하다.

그림 (나)의 용기를 위와 동일한 조건으로 가열할 때, A와 B의 시간과 압력의 변화로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 수증기압, He의 용해도, 용기의 열팽창은 무시한다.) [3점]

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

    그림 (가)에서는 온도가 -50℃이므로 He가 고체 상태이다. 따라서 압력은 1 기압이다. 그러나 그림 (나)에서는 용기가 가열되어 He가 기체 상태로 변하면서 압력이 증가한다. 이때 A 지점은 He가 기체 상태로 변하기 시작하는 지점이며, B 지점은 He가 25℃에서 포화증기압에 도달하여 압력이 일정해지는 지점이다. 따라서 A 지점에서는 압력이 급격히 증가하고, B 지점에서는 압력이 일정해진다. 이에 따라 시간에 따른 압력의 변화는 그림과 같다.
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2. 그림은 용매 A와 B에 각각 용질 C의 질량을 달리하면서 녹인 용액의 끓는점을 나타낸 것이다. 이때 용매의 끓는점오름상수는 B가 A보다 크다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 용매의 끓는점오름상수는 용질의 양에 비례하므로, 용질의 질량이 많을수록 끓는점이 높아진다. 그림에서 A와 B는 같은 양의 용질 C를 녹인 용액이므로, B의 용매 질량이 A보다 많다는 것을 알 수 있다. 따라서 B의 끓는점이 A보다 높은 것이다.

    ㄱ. 용질 C의 양이 적을 때는 A와 B의 끓는점 차이가 작아지므로, 용질 C의 양이 적을 때는 용매의 끓는점오름상수가 작은 A를 선택하는 것이 유리하다.
    ㄴ. 용질 C의 양이 많을 때는 A와 B의 끓는점 차이가 커지므로, 용질 C의 양이 많을 때는 용매의 끓는점오름상수가 큰 B를 선택하는 것이 유리하다.

    따라서, "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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3. 반응물과 생성물의 계수비가 2:1 인 여러 가지 가역반응의 반응식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

그림은 네 명의 학생이 위와 같은 가역반응 중 하나를 각각 선택하고, X와 Y의 초기 농도 및 온도를 임의로 정하여 실험을 설계한 후, 반응 시간에 따른 혼합 기체의 압력(상대값)을 예상한 것이다.

실제로 일어날 수 없는 결과를 예상한 학생만을 있는 대로 고른 것은? (단, 혼합 기체의 압력은 초기 압력에 대한 상대값이며, 반응이 진행하는 동안 온도는 일정하게 유지한다.)

  1. 철수
  2. 순희
  3. 철수, 영희
  4. 철수, 순희
  5. 민수, 순희
(정답률: 알수없음)
  • 반응식에서 반응물과 생성물의 계수비가 2:1이므로, X와 Y 중 하나는 반응물이고 다른 하나는 생성물이어야 한다. 그러나 "순희"가 선택한 반응식에서는 X와 Y가 모두 반응물이므로, 이는 실제로 일어날 수 없는 결과이다. 따라서 정답은 "순희"이다.
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4. 표는 200℃, 1L의 밀폐된 두 용기에서 서로 다른 반응이 평형상태에 도달하였을 때의 자료이다.

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

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 "ㄱ": 표에서 A와 B의 몰수가 같으므로, 이는 두 용기에서 같은 양의 물질이 존재한다는 것을 의미한다. 따라서, 두 용기에서 서로 다른 반응이 평형상태에 도달하였을 때, 두 용기의 용액의 양이 같다는 것을 알 수 있다.
    - 보기 "ㄴ": 표에서 A와 B의 몰수가 모두 0.5 mol/L이므로, 이는 두 용기에서 같은 농도의 물질이 존재한다는 것을 의미한다. 따라서, 두 용기에서 서로 다른 반응이 평형상태에 도달하였을 때, 두 용기의 용액의 농도가 같다는 것을 알 수 있다.
    - 보기 "ㄷ": 표에서 A와 B의 몰수가 모두 다르므로, 이는 두 용기에서 서로 다른 물질이 존재한다는 것을 의미한다. 따라서, 두 용기에서 서로 다른 반응이 평형상태에 도달하였을 때, 두 용기의 용액의 양과 농도가 모두 다르다는 것을 알 수 있다.
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5. 그림은 반응 A → B에 대하여 온도 T1 과 T2 에서 반응물 A의 농도를 시간에 따라 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "ㄱ, ㄴ, ㄷ"

    - 반응물 A의 농도가 시간에 따라 감소하고 생성물 B의 농도가 증가하므로 이 반응은 일차 반응이다. (ㄱ)
    - 온도가 높아질수록 반응 속도가 빨라지므로 T2에서 T1보다 더 빠르게 반응이 진행된다. 따라서 T2에서의 그래프가 T1에서의 그래프보다 더욱 빠르게 감소한다. (ㄴ)
    - 초기 농도가 높을수록 반응 속도가 빠르므로 T1에서의 그래프가 T2에서의 그래프보다 더욱 빠르게 감소한다. (ㄷ)
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6. 그림은 고체 물질 A와 B의 물에 대한 용해도 곡선이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물, A, B의 화학식량은 각각 18, 85, 101이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 "ㄱ"이 옳다. 그림에서 A와 B의 물에 대한 용해도 곡선이 만나는 지점은 A와 B의 용해도가 같아지는 지점이다. 이 지점에서 A와 B의 용해도는 모두 약 40g/100mL 정도이다. 따라서 A와 B는 물에 대해 서로 같은 비율로 용해된다는 것을 알 수 있다. 이는 A와 B가 같은 종류의 화학물질이며, 서로 화학적으로 유사하다는 것을 의미한다.
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7. 표는 25℃에서 중화열과 수산화나트륨(NaOH)의 용해열을 나타낸 것이다.

25℃에서 0.2M 염산(HCl) 500mL 에 NaOH(s) 8g을 넣어 반응시켰을 때 발생하는 열량은? (단, NaOH의 화학식량은 40이다.)

  1. 5.6 kJ
  2. 10.1 kJ
  3. 11.2 kJ
  4. 14.6 kJ
  5. 20.2 kJ
(정답률: 알수없음)
  • NaOH의 용해열은 -44.5 kJ/mol 이므로 8g의 NaOH는 -44.5 kJ/mol × (8g/40g/mol) = -8.9 kJ의 열을 흡수한다. 이 반응에서 생성되는 열은 중화열인데, HCl과 NaOH의 몰비가 1:1 이므로 0.2 mol의 HCl이 반응하면서 -55.8 kJ/mol의 열이 발생한다. 따라서 500mL의 0.2M HCl은 0.1 mol이므로 -55.8 kJ/mol × 0.1 mol = -5.58 kJ의 열이 발생한다. 따라서 전체 반응에서 발생하는 열은 -8.9 kJ + (-5.58 kJ) = -14.48 kJ 이다. 하지만 문제에서는 반올림하여 정답을 구하도록 하였으므로, -14.48 kJ ≈ -14.6 kJ 이므로 정답은 "14.6 kJ" 이다.
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8. 그림은 질소(N2)와 수소(H2)가 반응하여 히드라진(N2H4)과 암모니아(NH3)가 생성되는 과정의 엔탈피를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 반응 엔탈피가 음수이므로 반응이 발열반응이기 때문이다. 즉, 반응이 일어나면 열이 방출되어 주변 온도가 상승하게 된다.
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9. 다음은 전기분해를 이용하여 철(Fe)이 포함된 구리(Cu) 막대로 부터 순수한 구리를 얻는 장치와 금속의 표준환원전위를 나타낸 것이다.

전기분해 과정에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, Cu의 원자량은 64 이며, 1F=96500C이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"은 구리 이온(Cu2+)이 전극에서 받아들여지면서 전자를 얻어 구리 금속이 되는 환원반응이 일어나기 때문이다. "ㄱ"은 철 이온(Fe2+)이 전극에서 전자를 잃어 이온화되어 철 이온이 된 후, 이 철 이온이 수용액에서 구리 이온보다 더 산화되기 때문에 구리 이온보다 먼저 전극에서 받아들여지는 산화반응이 일어나기 때문이다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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10. 그림은 300K에서 어떤 기체 1몰의 PV/RT 값을 압력에 따라 나타낸 것이다.

이 자료에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, R 는 0.082기압·L/몰·K이다.) [3점]

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

    ㄱ. 그림에서 압력이 증가할수록 PV/RT 값이 감소하는 것으로 보아, 이 기체는 이상기체가 아니라 실제 기체일 가능성이 높다.

    ㄷ. 그림에서 압력이 1기압일 때 PV/RT 값이 약 24이므로, 이 기체의 분자량은 PV/RT = 1 일 때의 분자량인 24g/mol이 될 것이다. 따라서 이 기체는 CO2와 같은 분자량이 44g/mol인 기체가 아니라, 분자량이 24g/mol인 기체일 가능성이 높다.
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11. 표는 2 주기 원소 A와 B의 순차적 이온화에너지(En)를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 이유는 A와 B의 이온화에너지가 각각 1주기와 2주기에 위치한 원소들의 이온화에너지와 유사한 경향을 보이기 때문이다. 즉, A와 B는 각각 1주기와 2주기 원소에 해당하며, 이러한 위치에 있는 원소들은 이온화에너지가 증가할수록 큰 폭으로 증가하는 경향을 보인다. 따라서, A와 B의 이온화에너지도 이와 같은 경향을 보이는 것으로 추측할 수 있다.
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12. 다음은 세 가지 산화ㆍ환원반응식을 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)
  • - 1번 반응식은 산화반응이다. 이때, Fe2+ 이 Fe3+으로 산화되면서 전자를 잃어버리고, 이 전자는 MnO4- 이 Mn2+로 환원되면서 받아들여진다. 따라서, 이 반응식은 "산화-환원반응"이다.
    - 2번 반응식은 환원반응이다. 이때, Cr2O72- 이 Cr3+으로 환원되면서 전자를 받아들이고, 이 전자는 Sn2+ 이 Sn4+로 산화되면서 잃어버린다. 따라서, 이 반응식은 "환원-산화반응"이다.
    - 3번 반응식은 산화반응이다. 이때, Cl- 이 Cl2로 산화되면서 전자를 잃어버리고, 이 전자는 MnO4- 이 Mn2+로 환원되면서 받아들여진다. 따라서, 이 반응식은 "산화-환원반응"이다.

    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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13. 그림은 어떤 산 HA 수용액 50 mL 를 0.1M 수산화나트륨 (NaOH) 수용액으로 적정한 중화적정 곡선이다.

(가)~(다)에서 HA()와 A-()의 입자수(상대값)를 나타낸 것으로 가장 적절한 것은? [3점]

(정답률: 알수없음)
  • (가) HA와 A-의 입자수는 모두 1이다. 이는 중화점에서 HA와 A-의 농도가 서로 같기 때문이다.

    (나) HA와 A-의 입자수는 모두 0.5이다. 이는 중화점에서 HA와 A-의 농도가 서로 같기 때문이다.

    (다) HA와 A-의 입자수는 각각 0.9와 0.1이다. 이는 중화점에서 HA와 A-의 농도가 서로 다르기 때문이다. 중화점 이전에는 HA의 농도가 더 많고, 중화점 이후에는 A-의 농도가 더 많아진다.

    따라서 정답은 ""이다.
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14. 그림은 2~4 주기 할로겐(X2)과 할로겐화수소(HX)의 끓는점을 구성 원자 사이의 전기음성도 차이에 따라 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 전기음성도 차이가 클수록 끓는점이 높아지는 것을 나타내고 있으며, 그림에서도 전기음성도 차이가 클수록 끓는점이 높아지는 것을 확인할 수 있다. 따라서 "ㄱ"이 정답이다.
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15. 그림은 세 가지 물질의 구조를 모형으로 나타낸 것이며, A와 B는 3 주기 임의의 원소 기호이다.

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

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄷ"가 옳은 이유는 A와 B가 결합하여 이루는 분자 구조가 다르기 때문이다. A와 B가 결합하여 이루는 분자 구조가 다르면 물리적, 화학적 성질도 다르기 때문에 이에 대한 설명으로 "ㄱ, ㄷ"가 옳다.
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16. 다음은 2 주기 원소로 구성된 분자의 루이스 전자점식이다.

원소 A~C를 원자번호가 작은 것부터 순서대로 바르게 배열한 것은? (단, A~C는 임의의 원소 기호이다.)

  1. A, B, C
  2. A, C, B
  3. B, A, C
  4. B, C, A
  5. C, B, A
(정답률: 알수없음)
  • 루이스 전자점식에서 원소 A는 1개의 전자를 가지고 있으므로 가장 외각 전자껍질에 위치한 원소이다. 원소 B와 C는 2개의 전자를 가지고 있으므로 A 주변에 위치할 수 있다. 그러나 B와 C는 서로 다른 원소이므로 둘 중 어느 쪽이 A와 더 적극적으로 결합할지를 결정해야 한다. 이를 위해서는 각 원소의 전자성을 고려해야 하는데, 2 주기 원소의 전자성은 주기율표를 보면 오른쪽으로 갈수록 증가한다. 따라서 B가 A와 결합하는 것이 더 자연스러우므로 B가 A의 옆에 위치하고, C는 마지막으로 나머지 자리에 위치하게 된다. 따라서 정답은 "B, A, C"이다.
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17. 표는 자연에 존재하는 탄소(C)의 세 가지 동위원소에 대한 자료이며, C의 원자량은 12.01이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 탄소의 동위원소 중 가장 흔한 것은 12C이며, 13C와 14C는 그보다 훨씬 적은 비율로 존재하기 때문이다. 따라서 자연에서 존재하는 탄소의 대부분은 12C이며, 이에 대한 정보가 표에 가장 많이 포함되어 있기 때문에 "ㄴ"이 정답이다.
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18. 그림은 중심 원자(X)가 C, N, O 인 세 가지 수소화합물에서 전자쌍의 배치를 나타낸 것이다.

  1. ㄴ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ㄱ. C의 경우, 전자쌍은 sp3 하이브리드 오비탈에 위치하며, 전자쌍의 배치는 트리고날 모양이다.
    ㄴ. N의 경우, 전자쌍은 sp3 하이브리드 오비탈에 위치하며, 전자쌍의 배치는 피라미드 모양이다.
    ㄷ. O의 경우, 전자쌍은 sp3 하이브리드 오비탈에 위치하며, 전자쌍의 배치는 평면 삼각형 모양이다.
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19. 그림은 헬륨(He)과 아르곤(Ar)이 칸막이로 나뉘어져 있는 용기에 각각 들어 있는 모습을 나타낸 것이다.

칸막이를 제거한 후의 혼합 기체에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다. 칸막이를 제거하면 헬륨과 아르곤이 혼합되어 있으므로, 두 기체는 분자량이 다르기 때문에 서로 다른 평균 속도를 가진다. 이에 따라 충돌을 통해 서로 섞이게 되고, 최종적으로는 균일한 혼합 기체가 된다. 이 과정에서는 에너지가 소모되지 않으므로 온도는 일정하다.
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20. 그림은 어떤 원소의 이온을 모형으로 나타낸 것이다.

이 이온에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중에서 옳은 것은 "ㄱ"이다. 그림에서 이온은 양전하를 가지고 있으며, 전자 수는 양성자 수보다 1개 적다. 이러한 특징을 가진 이온은 양이온이다. 보기 중에서 "ㄱ"은 이온이 양이온임을 나타내고 있다.
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