수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2010-10-12)

수능(화학II)
(2010-10-12 기출문제)

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1. 그림과 같은 장치를 이용하여 CuCl2 수용액과 Mg(NO3)2 수용액에 9650초 동안 0.1A의 전류를 흘려주었다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, Cu와 Mg의 원자량은 각각 64와 24이며, 1F는 96500C, 전극은 백금을 사용하였다.)

  1. (가)의 (+)극에서 환원 반응이 일어난다.
  2. (가)의 (-)극의 질량은 0.64g 증가한다.
  3. (나)의 두 전극에서 생성되는 물질의 몰 수는 같다.
  4. (나)의 (+)극 주변 용액의 pH는 감소한다.
  5. (나)의 (-)극의 질량은 0.12g 증가한다.
(정답률: 알수없음)
  • CuCl2 수용액에서는 Cu2+ 이 (+)극에서 환원되어 Cu(s)로 축전된다. Mg(NO3)2 수용액에서는 Mg2+ 이 (-)극에서 산화되어 Mg(s)로 축전된다. 이때, 전자는 (+)극에서 (-)극으로 이동하면서 전해질 용액에서 이온들과 상호작용하면서 화학 반응이 일어난다.

    따라서, (가)의 (+)극에서는 Cu2+ 이 환원되어 Cu(s)로 축전되고, (가)의 (-)극에서는 Mg2+ 이 산화되어 Mg(s)로 축전된다. 이때, (가)의 (-)극의 질량은 0.64g 증가하고, (나)의 (-)극의 질량은 0.12g 증가한다.

    또한, (나)의 두 전극에서 생성되는 물질의 몰 수는 같다. 이는 전자의 수가 같기 때문이다.

    하지만, (나)의 (+)극 주변 용액의 pH는 감소한다. 이는 Cu2+ 이 환원되어 Cu(s)로 축전될 때, 전자를 받아들이면서 H+ 이 생성되기 때문이다. 따라서, (+)극 주변 용액은 산성화된다.
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2. 다음은 표백제 속에 들어 있는 OCl-의 양을 구하기 위한 실험 방법과 관련 반응식을 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 정답이 "ㄱ, ㄴ"인 이유는 다음과 같다.

    - 실험에서 Na2S2O3과 OCl-이 반응하여 Cl-이 생성되는데, 이 반응은 OCl-의 양에 비례한다. 따라서 Cl-의 생성량을 측정하여 OCl-의 양을 구할 수 있다.
    - Cl-의 생성량을 측정하는 방법으로는 아황산나트륨 용액과 티오황산칼륨 용액을 이용한 적정이 있다. 이 적정에서는 Cl-이 아황산나트륨과 티오황산칼륨과 반응하여 S4O62- 이 생성되는데, 이 반응은 Cl-의 양에 비례한다. 따라서 S4O62-의 생성량을 측정하여 Cl-의 양을 구할 수 있다.
    - 따라서 보기에서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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3. 다음은 약한 산 HA와 HB의 이온화 평형과 이온화 상수를 나타낸 것이다.

HA수용액과 NaB수용액을 혼합하였더니 다음과 같은 평형을 이루었다.

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)
  • 보기 중 "ㄱ"이 옳은 이유는 다음과 같다.

    HA와 HB는 모두 약한 산이므로 이온화 상수가 작다. 따라서 HA와 HB의 이온화 반응은 역반응이 우세하게 일어나므로 [H+]와 [OH-]의 농도가 작을 것이다.

    따라서 HA와 HB를 혼합한 용액의 pH는 중성에 가까울 것이다. 이에 대한 설명으로 "ㄱ"이 옳다.

    그 외의 보기들은 HA와 HB의 이온화 상수와 관련된 내용이나 혼합 용액의 pH와 관련 없는 내용이므로 옳지 않다.
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4. 그림은 25℃에서 산HA와 HB를 30mL씩 취하여 0.1M NaOH 수용액으로 각각 적정한 중화적정 곡선이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. 산의 세기는 HA > HB 이다.
  2. 산의 농도는 HA > HB 이다.
  3. a점에서 [Na+] > [A-]이다.
  4. b점의 용액은 완충 용액이다.
  5. 중화점까지 생성된 물의 양은 HA와 HB가 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 답: a점에서 [Na+] > [A-]이다.

    a점은 HA와 NaOH의 반응이 진행하다가 HA의 양이 NaOH의 양보다 적어지기 시작하는 지점이다. 이때는 Na+이 A-보다 많아지게 되므로 [Na+] > [A-]이 된다. 따라서 a점에서는 Na+이 A-보다 우세하게 존재하게 된다.
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5. 다음은 몇 가지 열화학 반응식을 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 "ㄱ"은 염화수소와 산화제인 산소가 반응하여 염소와 물이 생성되는 반응식이고, "ㄷ"은 수산화나트륨과 염화수소가 반응하여 염화나트륨과 물이 생성되는 반응식이다. "ㄴ"은 수산화나트륨과 염화산이 반응하여 염화나트륨과 물이 생성되는 반응식이다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"는 염화수소와 산화제인 산소, 수산화나트륨과 염화수소가 각각 반응하여 생성되는 물질이 다르기 때문에 서로 관련이 없는 반응식이고, "ㄴ"은 다른 두 반응식과는 관련이 없는 반응식이므로 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이 옳은 답이다.
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6. 다음은 기체 A가 분해되어 기체 B를 생성하는 열화학 반응식과 반응 시간에 따른 A(g)와 B(g)의 농도를 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 정답이 "ㄴ"인 이유는 반응 시간이 증가함에 따라 기체 A의 농도가 감소하고, 기체 B의 농도가 증가하기 때문이다. 이는 기체 A가 분해되어 기체 B를 생성하는 반응이 진행되고 있음을 나타낸다.
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7. 그림은 기체 A의 분해 반응 (가)와 기체 B의 분해 반응 (나)에서 시간에 따른 기체 A와 기체 B의 농도 변화를 나타낸 것이다.

이에 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 정답이 "ㄱ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    - 기체 A의 농도는 시간이 지남에 따라 감소하고, 기체 B의 농도는 시간이 지남에 따라 증가한다. 이는 기체 A가 분해되어 기체 B가 생성되기 때문이다.
    - 기체 A의 분해 반응은 초기에는 빠르게 진행되지만, 시간이 지남에 따라 반응 속도가 감소한다. 이는 기체 A의 농도가 감소하면서 반응물 농도가 낮아지기 때문이다.
    - 기체 B의 분해 반응은 초기에는 반응물 농도가 낮아서 반응 속도가 느리지만, 시간이 지남에 따라 반응 속도가 증가한다. 이는 기체 B의 농도가 증가하면서 반응물 농도가 높아지기 때문이다.
    - 따라서, 기체 A의 분해 반응은 초기에는 빠르게 진행되지만 시간이 지남에 따라 반응 속도가 감소하고, 기체 B의 분해 반응은 초기에는 반응 속도가 느리지만 시간이 지남에 따라 반응 속도가 증가한다.
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8. 표는 3가지 질소 화합물의 분자 모양과 끓는점을 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)
  • - NH3 분자는 삼각피라미드 구조를 가지며 분자 내부에 남아있는 비결합 전자쌍으로 인해 분자극성이 존재한다. 따라서 끓는점이 가장 낮다. (ㄱ)
    - N2O 분자는 선형 구조를 가지며 분자 내부에 비결합 전자쌍이 없어 분자극성이 존재하지 않는다. 따라서 끓는점이 중간이다. (ㄴ)
    - NO2 분자는 V자형 구조를 가지며 분자 내부에 남아있는 비결합 전자쌍으로 인해 분자극성이 존재한다. 또한 분자 내부의 NO 결합이 이중결합으로 인해 분자가 평면적인 형태를 띄어 분자극성이 더욱 강하다. 따라서 끓는점이 가장 높다. (ㄷ)

    따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ" 이다.
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9. 그림은 ‘자체 냉각’ 음료수 캔의 구조를 간단히 나타낸 것이다. 이 캔은 음료수를 담은 A 부분과 고체 탄산나트륨이 들어있는 B부분으로 이루어져 있다. B 부분에 물을 부으면 다음과 같은 반응이 일어나면서 음료수가 시원해진다.

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)
  • - ㄱ: B 부분에 물을 부으면 고체 탄산나트륨이 물과 반응하여 이산화탄소가 생성되고, 이산화탄소가 A 부분의 음료수에 용해되면서 냉각 효과가 발생한다.
    - ㄴ: 이 캔은 자체 냉각이 가능하므로 추가적인 냉장고나 얼음 없이도 음료수를 시원하게 즐길 수 있다.
    - ㄷ: 이 캔은 환경 친화적인 제품으로, 일회용 플라스틱이나 스티로폼 등의 폐기물을 줄일 수 있다.
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10. 그림은 할로겐 원소 X, Y, Z가 기체 상태의 이원자 분자를 형성할 때 핵간 거리에 따른 에너지를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X, Y, Z는 임의의 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄷ, X와 Y, Y와 Z 간의 결합 에너지는 X와 Z 간의 결합 에너지보다 작다."이다.

    이유는 그림에서 볼 수 있듯이 X와 Z 간의 결합 에너지는 Y와 Z 간의 결합 에너지보다 크기 때문이다. 따라서 X와 Y, Y와 Z 간의 결합 에너지는 X와 Z 간의 결합 에너지보다 작아야 한다.
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11. 그림은 상온에서 고체 상태로 존재하는 4가지 물질을 주어진 기준에 따라 구분한 것이다.

A ~ D에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. A는 입체적인 그물 구조를 갖는다.
  2. B는 물보다 헥산에 잘 녹는다.
  3. B와 D가 반응할 때 전자의 이동이 일어난다.
  4. C는 고체 상태에서 전기전도성이 있다.
  5. D에는 자유 전자가 존재한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "C는 고체 상태에서 전기전도성이 있다." 이다. C는 고체 상태에서 전기전도성이 없다.

    A는 입체적인 그물 구조를 갖는다. (정답)
    B는 물보다 헥산에 잘 녹는다. (정답)
    B와 D가 반응할 때 전자의 이동이 일어난다. (정답)
    D에는 자유 전자가 존재한다. (정답)

    C는 고체 상태에서 전기전도성이 없는 이유는 그 구조가 이온성 결합으로 이루어져 있기 때문이다. 이온성 결합은 이온들이 전자를 주고받으며 결합하는 것이기 때문에 전자의 자유 이동이 어렵다. 따라서 C는 고체 상태에서 전기전도성이 없다.
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12. 표는 원자번호가 연속적인 3주기 세 가지 원소의 순차적 이온화 에너지(En)에 관한 자료이며, A, B, C는 원자번호 순서와 관계없이 임의로 나타낸 것이다.

A ~ C에 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)
  • - ㄱ: A, B, C는 각각 1주기, 2주기, 3주기의 원소이며, 이온화 에너지는 주기가 올라갈수록 증가하는 경향을 보인다. 따라서 A의 이온화 에너지가 가장 작고, C의 이온화 에너지가 가장 크다.
    - ㄴ: B의 이온화 에너지가 A보다 크고, C보다 작으므로 B는 A와 C 사이에 위치한다.
    - ㄷ: 1주기의 원소들은 전자 껍질에 1개의 전자를 가지고 있으며, 2주기의 원소들은 전자 껍질에 2개의 전자를 가지고 있다. 따라서 1주기의 원소들보다 2주기의 원소들이 더 많은 전자를 가지고 있으므로 이온화 에너지가 더 크다. 이에 따라 A의 이온화 에너지가 B보다 작고, B의 이온화 에너지가 C보다 작다.
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13. 그림은 반응 2NO2 + F2 → 2NO2F의 반응 메커니즘을 모형으로 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 "ㄴ, ㄷ"가 옳은 이유는 다음과 같다.

    - "ㄴ": NO2와 F2가 충돌하여 intermediate인 NO2F와 F라디칼이 생성된다.
    - "ㄷ": 생성된 F라디칼이 NO2와 충돌하여 NO2F와 NO라는 두 개의 생성물이 만들어진다. 이 과정에서 F라디칼이 소비되므로 전체 반응에서는 F2가 소비되는 것으로 나타난다.
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14. 그림 (가)와 (나)는 각각 수소 원자의 2s오비탈과 2p오비탈에서 원자핵으로부터의 거리에 따른 전자 발견 확률을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ"인 이유는, (가)와 (나)의 그래프에서 모두 전자가 원자핵으로부터 멀어질수록 전자 발견 확률이 감소하기 때문이다. (ㄷ)는 (가)의 그래프에서는 맞지만, (나)의 그래프에서는 전자 발견 확률이 최대인 지점에서 잘못된 설명이다. (ㄴ, ㄷ)는 (가)의 그래프에서는 맞지만, (나)의 그래프에서는 전자 발견 확률이 최대인 지점에서 잘못된 설명이다.
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15. 그림은 서로 다른 조건에서 물이 담긴 실린더에 산소 기체를 넣어 준 모습을 나타낸 것이다. 0℃와 22℃에서 물의 수증기압은 각각 5mmHg와 20mmHg이며, 대기압은 760mmHg, 추에 의한 압력은 740mmHg이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 산소 기체는 헨리의 법칙을 만족하며, 피스톤의 무게와 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 이유는 산소 기체가 헨리의 법칙을 만족하므로, 산소 기체의 압력은 그 분압에 비례한다. 따라서 물의 수증기압이 높을수록 산소 기체의 압력도 높아지게 되므로, 22℃에서 물의 수증기압이 높아지면서 산소 기체의 압력도 높아지게 된다. 이에 따라 피스톤이 상승하여 물의 높이가 낮아지게 되고, 따라서 그림에서 보이는 것과 같은 상황이 발생한다.
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16. 그림 (가)의 실험 Ⅰ은 그림 (나)와 같이 일정한 온도에서 소량의 액체 A를 실린더에 넣고 피스톤을 천천히 끌어 올리면서 압력을 측정한 것이다. 실험 Ⅱ는 A 대신에 같은 질량의 액체 B를 사용하여 실험 Ⅰ과 같은 방법으로 측정한 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)
  • 보기 중 정답은 "ㄱ"입니다.

    액체의 압축률은 액체의 성질에 따라 다르기 때문에, 액체 A와 B의 압축률이 다를 수 있습니다. 따라서 실험 Ⅰ과 실험 Ⅱ에서 측정된 압력 값이 다를 수 있습니다. 하지만 실험 Ⅰ과 실험 Ⅱ에서 사용된 액체의 질량은 같기 때문에, 실험 Ⅰ과 실험 Ⅱ에서 측정된 압력 값의 비율은 액체 A와 B의 압축률의 비율과 같습니다. 따라서 실험 Ⅰ과 실험 Ⅱ에서 측정된 압력 값의 비율을 구하면, 액체 A와 B의 압축률의 비율을 구할 수 있습니다.
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17. 다음은 일정한 온도에서 기체의 성질을 알아보는 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 피스톤의 마찰과 무게 및 연결관의 부피는 무시하며, 추 1개의 압력은 0.5기압이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 추를 더한 후 피스톤을 누르면 압력이 증가하고, 추를 뺀 후 피스톤을 누르면 압력이 감소한다. 따라서, 추를 더한 후 피스톤을 누르면 기체의 온도가 상승하고, 추를 뺀 후 피스톤을 누르면 기체의 온도가 하강한다.
    - 추를 더한 후 피스톤을 누르면 기체의 부피가 감소하고, 추를 뺀 후 피스톤을 누르면 기체의 부피가 증가한다. 따라서, 추를 더한 후 피스톤을 누르면 기체의 밀도가 증가하고, 추를 뺀 후 피스톤을 누르면 기체의 밀도가 감소한다.
    - 따라서, 온도와 밀도는 추를 더하거나 뺀 후 피스톤을 누르는 방법에 따라 변화하므로, "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 모두 옳은 설명이다.
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18. 다음은 탄소(C)의 상평형 그림을 나타낸 것이다.

이에 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 고온에서 탄소가 고체 상태로 존재하는 영역을 나타내고, "ᄃ"은 고온에서 탄소가 기체 상태로 존재하는 영역을 나타낸다.
    - 이에 따라, 탄소가 고온에서 고체와 기체 상태를 모두 가지는 것을 나타내는 "ᄀ, ᄃ"이 정답이 된다.
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19. 그래프는 일정량의 물에 용질 A와 B를 각각 녹인 수용액의 어는점을 용질의 질량에 따라 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"이 옳은 이유는, 용질 A와 B의 어는점이 각각 -10℃와 -20℃로 A가 B보다 더 높은 어는점을 가지기 때문이다. 이는 A가 B보다 더 높은 분자량을 가지고 있거나, A와 B의 상호작용이 다르기 때문일 수 있다.
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20. 표는 0℃, 1기압에서 세 가지 분자성 물질에 대한 자료이다.

물질 A, B, C의 분자수를 옳게 비교한 것은?

  1. A > B > C
  2. A > C > B
  3. B > A > C
  4. C > A > B
  5. C > B > A
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "A > C > B"이다.

    이유는 분자의 크기는 분자량과 밀도에 영향을 받는데, 이 표에서는 물질 A가 가장 높은 분자량과 가장 높은 밀도를 가지고 있고, 물질 B가 가장 낮은 분자량과 가장 낮은 밀도를 가지고 있으며, 물질 C는 그 중간에 위치하고 있다. 따라서 A > C > B 순으로 분자수가 많다고 볼 수 있다.
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