수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2010-04-13)

수능(화학II)
(2010-04-13 기출문제)

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1. 그래프는 같은 질량의 용매에 녹인 용질의 질량에 따른 용액의 어는점을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용질은 비휘발성, 비전해질이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"이 정답인 이유는 그래프에서 용질의 질량이 증가할수록 어는점이 낮아지는 것을 보면, 용질의 질량이 증가할수록 용액의 냉각능력이 강해지기 때문이다. 따라서, 용질의 질량이 많을수록 용액의 어는점이 낮아지는 것을 알 수 있다.
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2. 그래프는 서로 다른 압력 P1, P2에서 물에 대한 질소의 용해도를 온도에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공기 중 질소의 몰분율은 0.8이고, 헨리의 법칙을 만족한다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 "ㄷ"가 옳은 이유는 다음과 같다.
    - 그래프에서 압력이 같을 때 온도가 낮아질수록 용해도가 증가한다. 이는 헨리의 법칙에 따라 질소가 물에 녹는 정도가 온도에 따라 달라지기 때문이다.
    - 그래프에서 온도가 같을 때 압력이 높아질수록 용해도가 증가한다. 이는 공기 중 질소의 몰분율이 0.8이기 때문에, 압력이 높아질수록 물에 녹아들어가는 질소의 분압도 높아지기 때문이다.
    - 따라서, 그래프에서 온도와 압력이 모두 높을수록 질소의 용해도가 가장 높아진다.
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3. 다음은 혼합 물질 X를 분석하는 실험이다.

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)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, 실험에서는 X물질이 물과 에탄올에 모두 녹는 것을 확인할 수 있었기 때문이다. 따라서 X물질은 물과 에탄올에 모두 녹는 혼합물질일 가능성이 높으며, 이를 확인하기 위해 물과 에탄올로 각각 용액을 만들어 실험을 진행한 것이다.
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4. 다음은 기체 X와 Y의 확산 속도를 비교하기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하고, 피스톤의 마찰은 무시하며, 플라스크의 내부 압력은 일정하게 유지한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄷ, 기체 Y가 기체 X보다 더 빠르게 확산한다." 이다. 이는 그림에서 볼 수 있듯이 기체 Y의 분자가 더 작기 때문이다. 작은 분자는 더 빠르게 움직이며, 따라서 더 빠르게 확산한다.
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5. 그래프는 물 100g에 서로 다른 질량의 포도당을 녹인 수용액 A와 B의 증기 압력 곡선을, 그림은 두 수용액을 수증기로 포화된 밀폐 용기에 넣은 모습을 나타낸 것이다.

(나)에서 동적 평형 상태에 도달했을 때, 수용액 A, B에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • (ㄷ) 수증기 상태에서 수용액 A는 더 많은 포도당을 포함하고 있으므로 수용액 A의 증기 압력이 더 높다. 따라서, 포화 상태에서는 수증기 상태에서 수용액 A의 증기 압력이 수용액 B의 증기 압력보다 높다.
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6. 다음은 0.1M 탄산나트륨 표준 용액 500mL를 만드는 과정이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 탄산나트륨의 화학식량은 106이다.)

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

    - 0.1M 탄산나트륨 용액을 만들기 위해서는 0.1 mol/L의 몰농도를 가지는 용액을 만들어야 한다.
    - 탄산나트륨의 화학식량이 106이므로, 0.1 mol/L의 용액을 만들기 위해서는 10.6g의 탄산나트륨을 1L의 용액에 녹여야 한다.
    - 하지만 이 문제에서는 500mL의 용액을 만들어야 하므로, 10.6g을 0.5L로 나누어 계산하면 21.2g이 된다.
    - 따라서, 21.2g의 탄산나트륨을 정확하게 측정하여 물에 녹인 후, 부족한 부분을 물로 채워 500mL의 용액을 만들면 된다.
    - 이때, 정확한 측정을 위해 21.2g의 탄산나트륨을 먼저 계량지에 올려놓고, 이를 물에 녹인 후 용액을 만들어야 한다. 이 과정에서는 계량지에 올려놓은 탄산나트륨의 무게를 정확하게 측정할 수 있으므로, 보기에서는 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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7. 푸른색의 황산구리(CuSO4·5H2O)가 들어 있는 시약병에 그림과 같은 라벨이 붙어 있다.

이 푸른색의 황산구리 0.1몰을 물 100g에 녹여 황산구리 수용액을 만들었다. 이 수용액의 몰랄 농도를 처음의 1/2 이 되도록 희석하려고 할 때 필요한 물의 질량은? (단, 물의 분자량은 18이다.) [3점]

  1. 100g
  2. 109g
  3. 200g
  4. 209g
  5. 218g
(정답률: 알수없음)
  • 황산구리 0.1몰을 물 100g에 녹여 만든 수용액의 몰랄 농도는 0.1mol/0.1L = 1mol/L 이다. 이 수용액을 처음의 1/2가 되도록 희석하려면 몰랄 농도를 반으로 줄여야 한다. 따라서 최종 몰랄 농도는 0.5mol/L 이다. 이를 위해 필요한 물의 양은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최종 몰랄 농도 = 용질의 몰수 / (용질의 몰수 + 용매의 몰수)
    0.5mol/L = 0.1mol / (0.1mol + 용매의 몰수)
    용매의 몰수 = 0.4mol

    따라서 용매인 물의 몰수는 0.4mol 이다. 물의 질량은 몰수와 분자량을 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    물의 몰수 = 용매의 몰수 = 0.4mol
    물의 질량 = 물의 몰수 x 물의 분자량 = 0.4mol x 18g/mol = 7.2g

    따라서 필요한 물의 질량은 7.2g 이므로, 가장 가까운 정답은 "109g" 이다.
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8. 표는 서로 다른 온도에서 만든 설탕 수용액 A, B를 나타낸 것이다.

수용액 A, B에 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)
  • - ㄱ: 수용액 A는 20도에서 더 많은 설탕을 녹일 수 있으므로, 온도가 높은 것이다.
    - ㄴ: 수용액 B는 0도에서 더 많은 설탕을 녹일 수 있으므로, 온도가 낮은 것이다.
    - ㄷ: 수용액 A와 B의 농도가 같으므로, 농도는 온도와 관계없이 동일하다.
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9. 그래프는 물질 A 20g과 B 20g을 각각 물에 녹여 포화 수용액으로 만들 때 필요한 물의 양을 온도에 따라 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)
  • - 보기에서 "ㄱ"은 온도가 낮을수록 물질 A와 B를 녹이는 데 필요한 물의 양이 적어지는 것을 나타내고, 그래프에서도 온도가 낮을수록 필요한 물의 양이 적어지는 것을 확인할 수 있기 때문에 옳다.
    - 보기에서 "ㄷ"는 온도가 40도 이상일 때 물질 A와 B를 녹이는 데 필요한 물의 양이 같아지는 것을 나타내고, 그래프에서도 40도 이상에서 두 그래프가 교차되는 지점에서 물의 양이 같아지는 것을 확인할 수 있기 때문에 옳다.
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10. 다음은 비휘발성, 비전해질인 고체 A의 분자량을 측정하기 위한 실험이다.

A의 분자량을 구하기 위해서 추가로 필요한 자료만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 선택해야 하는 자료는 A의 용해도와 A의 측정된 농도이다. 이는 A의 총 질량을 계산할 수 있게 해주기 때문이다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 선택되어야 한다.
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11. 액체 A, B를 진공인 두 플라스크에 각각 넣었더니 수은의 높이 차가 그림과 같이 된 후, 더 이상 변화가 없었다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하고, 유리관에 들어 있는 수은의 양은 같다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ"이 옳은 이유는, 두 플라스크에 들어간 액체의 밀도가 다르기 때문이다. 수은의 높이 차가 생기면, 밀도가 높은 액체가 아래에 위치하고, 밀도가 낮은 액체가 위에 위치하게 된다. 이 상태에서는 더 이상 변화가 없다는 것은, 두 액체의 밀도 차이가 더 이상 작용하지 않아서 더 이상 위치가 바뀌지 않는 것을 의미한다. 따라서, 두 액체의 밀도가 다르다는 것이 옳은 설명이다.
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12. 그림은 25℃에서 같은 질량의 이상 기체 A~C가 단면적이 같은 실린더 속에 각각 들어 있는 모습을 나타낸 것이다.

기체 A~C의 분자량의 비(A : B : C)는? (단, 추 1개에 의한 압력은 대기압과 같고, 피스톤의 무게와 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. 2 : 2 : 3
  2. 3 : 4 : 6
  3. 3 : 4 : 8
  4. 4 : 3 : 2
  5. 8 : 6 : 3
(정답률: 알수없음)
  • 같은 체적의 실린더 안에 들어있는 기체들은 같은 압력을 가지게 된다. 이 때, 기체의 압력은 분자의 운동에 의해 결정되므로, 분자량이 더 큰 기체일수록 같은 체적에서 더 많은 분자를 가지고 있어서 압력이 더 커진다. 따라서, A, B, C 기체의 압력이 같다면, 분자량이 가장 큰 C 기체가 가장 작고, 분자량이 가장 작은 A 기체가 가장 크다. 이를 비례식으로 나타내면, A : B : C = 4 : 3 : 2 이다.
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13. 그림 (가)는 25℃에서 물에 녹지 않는 기체 X를 수상 치환으로 모은 모습을, (나)는 (가)의 수조에 물을 부어 유리관 속과 밖의 수면을 일치시킨 모습을 나타낸 것이다.

(가), (나)의 유리관 내부 기체에 대한 물리량의 비교로 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 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다. 이유는 (가)와 (나)의 유리관 내부 기체에 대한 물리량은 동일하다는 것이다. 이는 이상 기체 법칙에 따라 온도가 일정하면 압력, 부피, 몰 수가 모두 비례하기 때문이다. 따라서 (가)와 (나)의 유리관 내부 기체는 동일한 온도에서 같은 물리량을 가지고 있으므로, 보기에서 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이 옳은 것이다.
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14. 그래프는 일정한 온도에서 같은 몰수의 이상 기체와 기체 X의 압력과 부피 사이의 관계를 나타낸 것이다.

기체 X에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 기체 X가 이상 기체보다 더 많은 압력을 가지고 있음을 나타내고, "ㄷ"는 기체 X가 이상 기체보다 더 작은 부피를 가지고 있음을 나타낸다. 이는 그래프에서 기체 X의 선이 이상 기체의 선보다 더 위에 위치하고, 기체 X의 선이 이상 기체의 선보다 더 가파르게 상승함을 나타내기 때문이다.
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15. 그림과 같이 300K에서 24.6L 강철 용기에 헬륨 기체와 탄산수소 나트륨(NaHCO3)을 각각 1몰씩 넣었다. 이 강철 용기를 600K로 가열하였더니 탄산수소나트륨이 완전히 분해되었다.

600K에서 강철 용기 속의 압력은? (단, 생성물은 서로 반응하지 않으며, 용기 속 고체의 부피는 무시한다. 기체상수는0.082기압ㆍL/몰ㆍK 이다.) [3점]

  1. 2기압
  2. 3기압
  3. 4기압
  4. 6기압
  5. 8기압
(정답률: 알수없음)
  • NaHCO3은 600K에서 분해되어 Na2CO3, CO2, H2O, 그리고 1 몰의 기체가 생성된다. 따라서 용기 속에 있는 기체의 몰 수는 헬륨 1 몰과 CO2 1 몰, 총 2 몰이 된다. 이때, 이상기체법을 이용하여 압력을 계산하면 다음과 같다.

    P = nRT/V = (2 mol) x (0.082 atm L/mol K) x (600 K) / (24.6 L) = 4 atm

    따라서, 강철 용기 속의 압력은 4기압이다.
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16. 그림은 석영 유리, 흑연, 다이아몬드의 구조를 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)
  • - 보기에서 "ㄴ"은 석영 유리와 흑연의 구조가 비슷하다는 것을 나타낸다. 둘 다 탄소 원자들이 사각형 형태로 배열되어 있으며, 이들 간의 결합이 강하지 않아서 분자 간의 상호작용이 약하다. 따라서 둘 다 부서지기 쉽고, 비교적 부드럽다는 특징을 가지고 있다.
    - 보기에서 "ㄷ"는 다이아몬드의 구조가 다른 두 물질과는 다르다는 것을 나타낸다. 다이아몬드는 탄소 원자들이 정육면체 형태로 배열되어 있으며, 이들 간의 결합이 매우 강하다. 따라서 다이아몬드는 매우 단단하고, 부서지기 어렵다는 특징을 가지고 있다.
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17. 다음은 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

유리관 속 질소 기체에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ"이 옳은 이유는, 유리관 속 질소 기체의 부피가 압력이 감소함에 따라 증가하고, 압력이 증가함에 따라 감소하기 때문이다. 이는 보일의 법칙에 따른 결과이다. 따라서, 압력과 부피의 관계를 나타내는 보일의 법칙에 따라 압력이 감소하면 부피가 증가하므로, "ㄱ"이 옳다.
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18. 다음은 메탄의 연소 반응 실험 과정이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대기압은 일정하고, 피스톤의 무게와 마찰은 무시한다. 물의 분자량은 18이다.)

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

    - "ㄱ" : 메탄과 산소가 반응하여 이산화탄소와 물이 생성된다. 이 반응은 산소가 메탄과 충분히 혼합되어 연소되었기 때문에 일어난다.
    - "ㄴ" : 이산화탄소와 물이 생성되면서 열이 방출된다. 이 열은 주변 공기를 가열하여 피스톤이 상승하게 만든다.
    - "ㄷ" : 피스톤이 상승하면서 가스의 부피가 감소한다. 이는 보일의-샤를의 법칙에 따라 압력이 증가하게 된다. 따라서, 메탄과 산소가 연소할 때 생성된 이산화탄소와 물의 부피가 감소하면서 압력이 증가하게 된다.
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19. 그림은 물질 X의 세 가지 상태를 압력과 온도에 따라 나타낸 것이다.

물질 X에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 물질 X가 고체, 액체, 기체 상태를 모두 가질 수 있다는 것을 나타내고, "ㄷ"는 물질 X가 압력과 온도에 따라 상태 변화를 일으킬 수 있다는 것을 나타낸다. 따라서 이 두 가지 설명이 모두 옳기 때문에 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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20. 그림은 실린더에 들어 있는 일정량의 기체 X를, 그래프는 서로 다른 온도 T1, T2에서 이 기체 X의 속력에 따른 분자수를 나타낸 것이다.

기체 X의 온도를 T1에서 T2로 변화시켰을 때, 증가하는 물리량만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대기압은 일정하고, 피스톤의 무게와 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중에서 증가하는 물리량은 "ㄴ, ㄷ"이다. 이유는 온도가 증가하면 분자의 평균 운동 에너지가 증가하게 되어 속력이 증가하게 된다. 따라서 그래프에서는 속력이 증가하면 분자수가 증가하는 것을 볼 수 있다. 또한, 실린더 내부의 기체 X의 온도가 증가하면 기체 X의 부피도 증가하게 되므로 "ㄷ"도 증가하는 물리량이다.
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