수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2011-04-12)

수능(화학II)
(2011-04-12 기출문제)

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1. 그래프는 물 100g에 용질 A를 녹인 수용액에, 용질 B를 조금씩 넣어 주면서 만든 혼합 용액의 어는점 내림을 측정하여 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B는 비휘발성, 비전해질이며, 용질 간의 상호 작용은 무시한다. 물의 어는점 내림 상수(Kf)는 1.86℃/m이다.) [3점]

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

    - "ㄱ" : 그래프에서 용질 B의 양이 증가할수록 혼합 용액의 어는점 내림이 감소하는 것을 보여주고 있으므로 틀린 설명이다.
    - "ㄴ" : 그래프에서 용질 B의 양이 일정 수준 이상이 되면 어는점 내림이 거의 일정해지는 것을 보여주고 있으므로 옳은 설명이다.
    - "ㄷ" : 그래프에서 용질 B를 일정량 이상 넣으면 어는점 내림이 음수가 되는 것을 보여주고 있으므로 옳은 설명이다.
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2. 그림은 20℃에서 수은이 들어 있는 진공 시험관에 물과 액체 A를 각각 1mL씩 넣은 모습을, 그래프는 물과 액체 A의 증기 압력 곡선을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대기압은 760mmHg이며, 시험관 속 액체의 질량은 무시한다.)

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

    - "ㄱ" : 물의 증기압이 액체 A의 증기압보다 높으므로, 물이 수은이 들어있는 진공 시험관 아래로 내려가서 액체 A 위로 올라가게 된다. 따라서, 시험관 안에서 물과 액체 A가 섞이게 되어, 액체 A의 증기압이 물의 증기압보다 높아지게 된다. 이는 그래프에서도 확인할 수 있다.
    - "ㄴ" : 액체 A의 증기압이 760mmHg일 때, 물의 증기압은 약 23mmHg이다. 따라서, 액체 A의 증기압이 23mmHg 이상일 때에는 물의 증기압보다 높아지게 되어, 물이 수은이 들어있는 진공 시험관 아래로 내려가서 액체 A 위로 올라가게 된다. 이는 그래프에서도 확인할 수 있다.
    - "ㄷ" : 액체 A의 증기압이 23mmHg 이하일 때에는 물의 증기압보다 낮아지게 되어, 액체 A가 수은이 들어있는 진공 시험관 아래로 내려가서 물 위로 올라가게 된다. 이는 그래프에서도 확인할 수 있다.
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3. 그림은 X수용액의 질량과 수용액 속에 들어 있는 용질 X의 질량을 각각 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 X수용액의 질량이 증가함에 따라 수용액 속에 들어 있는 용질 X의 질량도 증가하기 때문이다. 이는 질량 보존의 법칙에 따른 결과이다. 따라서 X수용액의 질량과 수용액 속에 들어 있는 용질 X의 질량은 비례 관계에 있다.
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4. 그래프 (가)는 일정한 압력에서 온도에 따른 고체 물질 A의 밀도를, (나)는 물질 A의 상평형 그림을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 그래프 (가)에서 온도가 낮아질수록 밀도가 증가하는 것을 알 수 있고, 이는 물질 A가 고체에서 액체로 상태 변화를 일으키는 온도인 용융점을 나타내기 때문이다. 그리고 그래프 (나)에서는 용융점 이하에서는 고체 상태를 유지하다가 용융점을 지나면서 액체 상태로 변화하고, 이후에는 액체 상태에서 온도가 증가함에 따라 밀도가 감소하는 것을 알 수 있다. 따라서, 물질 A의 용융점과 액체 상태에서의 밀도 변화를 나타내는 것이 그래프 (나)이다.
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5. 그림 (가), (나)는 일정한 온도에서 두 용기에 같은 양의 질소(N2) 기체와 물 1L를 넣고 충분한 시간이 지난 후의 모습을 나타낸 것이다.

두 용기에 헬륨(He) 기체를 각각 첨가하였을 때 물에 녹아 있는 질소 기체의 질량 변화를 바르게 짝지은 것은? (단, 질소와 헬륨은 서로 반응하지 않으며, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) (순서대로 가, 나) [3점]

  1. 증가, 증가
  2. 증가, 감소
  3. 변화 없음, 증가
  4. 변화 없음, 변화 없음
  5. 변화 없음, 감소
(정답률: 알수없음)
  • 가) 변화 없음: 헬륨 기체는 물에 녹지 않기 때문에 물의 질량에는 영향을 주지 않는다.
    나) 감소: 헬륨 기체는 질소 기체보다 더 가벼우므로, 헬륨 기체가 용기 안에서 상승하면서 질소 기체와 물의 접촉 면적이 줄어들어 질소 기체가 물에서 덜 녹게 되어 질량이 감소한다.
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6. (나)에서 t2℃의 물 100g을 더 넣어 포화 용액을 만들었을 때, 용액의 몰농도(M)는? (단, 수용액의 밀도는 d(g/mL)이고, A의 분자량은 Mw이다.) [3점] (14번 공통지문 문제)

(정답률: 알수없음)
  • 포화 용액에서는 용질의 양이 일정하므로, t1℃에서의 용액의 몰농도와 t2℃에서의 용액의 몰농도는 같다. 따라서, t1℃에서의 용액의 몰농도를 구하면 된다.

    t1℃에서의 용액의 몰농도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    물의 질량 = 100g + (100g/1mL) × (d mL) = 100g + d × 100mL
    물의 몰수 = (물의 질량 / 물의 분자량) = (100g + d × 100mL) / 18g/mol
    용질의 몰수 = (100g / Mw) / (100g / Mw + (100g + d × 100mL) / 18g/mol)
    = (100 / Mw) / (100 / Mw + d / 18)

    따라서, t2℃에서의 용액의 몰농도도 위의 식을 이용하여 구할 수 있다.

    t2℃에서의 용액의 몰농도 = (100 / Mw) / (100 / Mw + (d / 18) × (100g / (100g + d × 100mL)))

    이를 계산하면, 정답은 ""이 된다.
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7. 그림은 유리관으로 연결된 두 용기에 농도가 서로 다른 X 수용액 (가), (나)를 각각 넣었을 때의 모습을, 그래프는 콕을 열었을 때 두 수용액의 증발 속도를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용질 X는 비휘발성이며, 온도는 일정하다.) [3점]

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

    - ㄱ. 그림에서 볼 수 있듯이, 용질 X는 비휘발성이므로 두 용기 사이에 있는 유리관을 통해 수용액이 이동하더라도 용질 X는 증발하지 않는다.
    - ㄷ. 그래프에서 볼 수 있듯이, 농도가 높은 수용액 (가)의 증발 속도가 농도가 낮은 수용액 (나)의 증발 속도보다 빠르다. 이는 농도가 높은 수용액의 증발에 필요한 에너지가 더 적기 때문이다. 따라서, 유리관을 통해 농도가 높은 수용액 (가)이 농도가 낮은 수용액 (나)로 이동하면서 증발이 일어나게 되고, 이로 인해 농도가 높은 수용액 (가)의 농도가 감소하게 된다.
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8. 그림과 같이 석영과 석영 유리를 가열하면 액체 석영이 생성된다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는 석영과 석영 유리가 가열되면서 분자들이 높은 온도와 압력에 의해 움직이다가 결국 결합이 끊어져 액체 상태인 석영이 생성되기 때문이다. 이 과정에서 석영 유리는 석영과 다르게 녹지 않고 그대로 남아있게 된다.
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9. 그림과 같이 헬륨(He)이 들어 있는 기체 측정관과 아르곤(Ar)이 들어 있는 용기를 연결하고, 기체 측정관에서 수은의 높이가 같아지도록 깔때기를 조절한다.

깔때기를 P까지 올릴 때, 증가 하는 물리량만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하다.) [3점]

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

    기체의 분자량이 작을수록 속도가 빠르기 때문에, 헬륨 분자는 아르곤 분자보다 더 빠르게 수은이 있는 쪽으로 이동하게 된다. 따라서, P까지 깔때기를 올리면 헬륨 분자가 더 많이 이동하여 수은이 있는 쪽에서 높이가 더 높아지게 된다. 따라서, 올리는 동안 증가하는 물리량은 "기체 측정관에서의 헬륨의 부피"와 "기체 측정관에서의 압력"이다.
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10. 그래프는 일정한 압력에서 온도에 따른 이상 기체 1몰의 부피와 T1~T3에서 실제 기체 X 1몰의 부피를 각각 나타낸 것이다.

T1~T3에서 X에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄷ, T1에서는 X가 이상 기체이고, T2에서는 X가 이상 기체와 실제 기체의 혼합물이며, T3에서는 X가 실제 기체이다." 이다.

    이유는 T1에서는 그래프 상으로 이상 기체 1몰과 X 1몰의 부피가 같이 나타나 있으므로 X가 이상 기체이다. T2에서는 그래프 상으로 이상 기체 1몰과 X 1몰의 부피가 섞여 나타나 있으므로 X가 이상 기체와 실제 기체의 혼합물이다. T3에서는 그래프 상으로 X 1몰의 부피만 나타나 있으므로 X가 실제 기체이다.
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11. 다음은 액체의 증기 압력을 알아보기 위한 실험이다.

이에 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄷ"인 이유는, 액체와 증기 사이의 평형이 이루어지는 지점에서 액체와 증기의 증기압력이 같아지기 때문이다. 이 지점을 포함하여 보면, 액체와 증기의 온도가 일정하므로 증기압력은 액체의 표면적과 관련이 있다. 따라서 액체의 표면적이 작을수록 증기압력이 작아지고, 액체의 표면적이 클수록 증기압력이 커지게 된다. 이에 따라 보기에서 "ㄷ"가 정답이 되는 것이다.
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12. 그림은 포도당의 분자량을 알아보기 위한 실험 보고서의 일부이다.

실험에서 한 가지만 잘못 측정하여 오차가 발생했다고 가정할 때, 포도당의 분자량이 이론값보다 작게 될 수 있는 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄴ"이다. 이는 실험에서 한 가지만 잘못 측정하여 오차가 발생했다는 가정하에, 포도당의 분자량이 이론값보다 작게 될 수 있는 경우를 나열한 것이다. "ㄴ"은 실험에서 측정한 높이와 시간의 값이 모두 과대평가되어 포도당의 분자량이 이론값보다 작게 나올 수 있는 경우이다. 다른 보기들은 측정값이 과소평가되거나, 높이와 시간 중 하나만 과대평가되는 경우 등으로 인해 포도당의 분자량이 이론값보다 크게 나올 수 있는 경우를 나타낸다.
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13. 그림과 같이 농도가 서로 다른 수산화나트륨(NaOH) 수용액 (가)와 (나)를 섞은 후, 증류수를 첨가하여 수용액 (다)를 만들었다.

(다)의 몰농도(M)는? (단, NaOH의 화학식량은 40이다.)

  1. 0.5M
  2. 1.0M
  3. 1.5M
  4. 2.0M
  5. 2.5M
(정답률: 알수없음)
  • 농도가 0.5M인 (가)와 1.5M인 (나)를 섞으면, 몰비율은 1:1이 된다. 따라서, 섞은 후의 몰농도는 (0.5M + 1.5M) / 2 = 1.0M이 된다.
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14. 표는 일정한 압력에서 같은 질량의 두 기체 A, B의 절대 온도에 따른 밀도와 평균 운동 속력을 각각 상대값으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, T1, T2는 임의의 절대 온도이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄱ"이다. 이는 기체 A와 B의 밀도와 평균 운동 속력이 모두 온도에 비례하기 때문이다. 따라서 두 기체의 상대적인 밀도와 평균 운동 속력은 온도에 관계없이 일정하게 유지된다.
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15. 다음은 일정한 온도에서 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대기압은 1기압이며, 피스톤의 마찰과 연결관의 부피는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 "ㄱ": 가스의 압력과 부피는 역수 관계이다. 따라서, 피스톤을 눌러 부피를 줄이면 압력이 증가한다.
    - 보기 "ㄷ": 가스의 압력과 온도는 비례 관계이다. 따라서, 가스를 가열하면 압력이 증가한다.
    - 보기 "ㄱ, ㄴ": 가스의 압력과 부피, 그리고 온도는 서로 연관되어 있다. 따라서, 피스톤을 눌러 부피를 줄이고 동시에 가열하면 압력이 크게 증가한다.
    - 보기 "ㄴ, ㄷ": 가스의 부피와 온도는 역수 관계이다. 따라서, 가열하면 부피가 증가한다.
    - 보기 "ㄱ, ㄴ, ㄷ": 가스의 압력, 부피, 그리고 온도는 모두 서로 연관되어 있다. 따라서, 피스톤을 눌러 부피를 줄이고 동시에 가열하면 압력이 크게 증가하고, 가열하면 부피가 증가한다.
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16. 다음은 분자량이 비슷한 두 가지 색소로 이루어진 잉크를 분리하기 위한 실험이다.

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 크로마토그래프에서 두 색소가 거의 같은 위치에 있기 때문이다. 따라서 이 두 색소는 분리가 어렵고, 다른 방법이 필요하다.
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17. 그림과 같은 강철 용기에 일산화탄소(CO)와 산소(O2)를 넣어 1기압으로 만든 후, 한 기체가 모두 소모될 때까지 반응시켰다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 반응 전후 온도는 같으며, C와 O의 원자량은 각각 12, 16이고, 기체 상수 R은 0.082기압·L/몰·K이다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 ㄱ: 반응 후 생성된 CO2의 몰 수는 반응 전 CO의 몰 수와 같다. 이는 반응 전후 기체의 총 몰 수가 변하지 않았기 때문이다. 따라서 CO2의 몰 수는 0.2mol이다.
    - 보기 ㄴ: 반응 후 생성된 H2O의 몰 수는 반응 전 O2의 몰 수와 같다. 이는 반응 전후 기체의 총 몰 수가 변하지 않았기 때문이다. 따라서 H2O의 몰 수는 0.1mol이다.
    - 보기 ㄷ: 반응 후 생성된 CO2와 H2O의 몰 수를 이용하여 반응 전 CO와 O2의 몰 수를 계산할 수 있다. CO2의 몰 수가 0.2mol이므로 반응 전 CO의 몰 수도 0.2mol이다. H2O의 몰 수가 0.1mol이므로 반응 전 O2의 몰 수도 0.1mol이다. 따라서 보기 ㄷ가 옳다.
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18. 다음은 기체의 확산 속도를 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하고, 풍선의 탄성에 의한 압력은 무시하며, 풍선 표면을 통한 기체의 출입은 없고, 콕 구멍의 크기는 같다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는 콕 구멍의 크기가 같기 때문에 기체 분자들이 충돌하는 빈도가 같고, 따라서 확산 속도가 같기 때문이다.
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19. 그림은 일정한 온도에서 같은 부피의 용기에 들어 있는 기체 A2와 BA2의 질량과 압력을 각각 나타낸 것이다.

A와 B의 원자량 비는? (단, A, B는 임의의 원소 기호이다.)

  1. 1 : 2
  2. 1 : 3
  3. 2 : 1
  4. 2 : 3
  5. 3 : 2
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 압력과 질량은 아보가드로의 법칙에 따라 비례한다. 따라서, 같은 부피에서 A2와 BA2의 질량 비는 그들의 압력 비와 같다. 그림에서 A2와 BA2의 압력 비는 2:3 이므로, 그들의 질량 비도 2:3 이다. 이는 A와 B의 원자량 비가 1:2 인 것을 의미한다. 따라서, 정답은 "1 : 2" 이다.
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