수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2011-09-01)

수능(화학II)
(2011-09-01 기출문제)

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1. 그림 (가)와 같이 -150℃에서 콕 a 와 b 를 닫은 상태로 액체 X 와 Y 를 부피가 같은 진공 용기 A 와 C 에 각각 넣었다. 그림 (나)는 X와 Y의 증기압 곡선이다.

모든 용기의 온도를 0℃까지 올려준 다음 콕 b 를 열고 충분한 시간이 지난 후, 콕 b를 닫고 콕 a 를 열었다. 콕 a 를 열고 충분한 시간이 지났을 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X와 Y는 반응하지 않으며, 액체와 연결관의 부피는 무시한다.) [3점]

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

    - "ㄱ": 콕 b를 열고 시간이 지난 후, 콕 b를 닫고 콕 a를 열면, 용기 A와 C 사이의 압력이 서로 같아지게 된다. 그러나 X와 Y의 증기압 곡선을 보면, -150℃에서는 X의 증기압이 Y보다 높고, 0℃에서는 Y의 증기압이 X보다 높다. 따라서, 용기 A와 C 사이의 압력이 같아지더라도, X와 Y의 양이 서로 다르기 때문에, 콕 a를 열었을 때 나오는 기체의 종류와 양이 다를 것이다.
    - "ㄷ": 콕 b를 열고 시간이 지난 후, 콕 b를 닫고 콕 a를 열면, 용기 A와 C 사이의 압력이 서로 같아지게 된다. 그리고 X와 Y의 증기압 곡선을 보면, 0℃에서는 X와 Y의 증기압이 같다. 따라서, 용기 A와 C 사이의 압력이 같아지면, X와 Y의 양도 같아지게 된다. 그리고 콕 a를 열고 충분한 시간이 지나면, 용기 A와 C 사이의 압력이 다시 서로 같아지게 되고, X와 Y의 증기압 곡선을 보면, 이번에는 -150℃에서 Y의 증기압이 X보다 높고, 0℃에서는 X의 증기압이 Y보다 높다. 따라서, 콕 a를 열었을 때 나오는 기체의 종류와 양이 다시 달라질 것이다.
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2. 다음은 기체 A와 B의 반응에 대한 화학 반응식이다.

25℃에서 그림과 같이 콕으로 연결된 동일한 용기 (가)와 (나)에 A, B, C의 혼합 기체가 각각 평형을 이루고 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도 변화는 없다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ. A와 B의 반응은 엔탈피 변화가 음수이므로, 반응이 진행될수록 엔탈피가 감소하게 된다. 이에 따라 A와 B의 농도가 감소하고, C의 농도가 증가하게 된다. 따라서 (가) 용기에서는 A와 B의 농도가 감소하고, C의 농도가 증가하게 된다.
    - ㄴ. C의 생성량이 증가하면서, 용기 내 총 기체의 몰 수가 증가하게 된다. 이에 따라 용기 내 압력이 증가하게 되고, (가)와 (나) 용기 사이의 콕의 양쪽에 위치한 기체의 농도 차이가 감소하게 된다. 이에 따라 (가)와 (나) 용기 사이의 기체 이동이 일어나지 않게 되고, 평형이 유지된다.
    - ㄷ. A와 B의 농도가 감소하면서, 역반응인 C의 분해 반응이 일어날 가능성이 적어진다. 따라서 (가)와 (나) 용기 사이의 콕의 양쪽에 위치한 기체의 농도 차이가 감소하게 되고, (가)와 (나) 용기 사이의 기체 이동이 일어나지 않게 되고, 평형이 유지된다.
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3. 그림은 각각 a g인 기체 A와 B에 대하여 압력×부피(PV) 값을 온도에 따라 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 기체 A와 B의 압력×부피(PV) 값이 온도에 따라 일정한 비율로 증가하고 있음을 나타낸다. 이는 보일의 법칙에 따라 PV = nRT에서 온도가 증가하면 압력과 부피가 모두 증가하게 되는 것을 의미한다. 따라서 기체 A와 B는 모두 보일의 법칙을 따르고 있으며, 이는 이상 기체의 특성이다.
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4. 그림은 25℃ 에서 황산구리(CuSO4) 수용액의 전기분해 장치이고, 자료는 이 전기분해에 관련된 반쪽 반응의 표준 환원 전위(E°)를 나타낸 것이다.

CuSO4수용액을 전기분해하여 0.05 몰의 산소(O2)를 얻었을 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 구리의 원자량은 64 이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄴ", "ㄷ", "ㄱ, ㄴ"이 옳은 설명이다.

    - "ㄴ" : 전기분해에서 양극에서 일어나는 반응은 환원반응이다. 따라서 양극 반응의 E°는 음수이다. O2의 반응은 4e- + 2H2O + O2 → 4OH- 이므로 E°는 0.40V이다. 이 값은 양극 반응의 표준환원전위(E°) 중 가장 큰 값이므로, 양극에는 O2가 발생한다.
    - "ㄷ" : 음극에서 일어나는 반응은 산화반응이다. 따라서 음극 반응의 E°는 양수이다. Cu2+의 반응은 Cu2+ + 2e- → Cu 이므로 E°는 0.34V이다. 이 값은 음극 반응의 표준환원전위(E°) 중 가장 큰 값이므로, 음극에는 Cu가 발생한다.
    - "ㄱ, ㄴ" : 양극에서는 O2가 발생하고, 음극에서는 Cu가 발생하므로, 전기분해 후에는 Cu와 O2가 생성된다.
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5. 그림은 25℃ 에서 어떤 약산 HA(aq) 100mL를 1.0M NaOH(aq)으로 적정할 때 첨가한 NaOH(aq)의 부피에 따른 A-의 몰수를 나타낸 것이다. 25℃에서 이 HA(aq)의 이온화도(a)는 0.01 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

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

    - 그래프에서 NaOH 용액을 첨가할 때마다 A-의 몰수가 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 NaOH가 HA를 중화시켜 A-를 생성하기 때문이다.
    - 그래프에서 NaOH 용액을 첨가한 후 A-의 몰수가 일정 수준 이상으로 증가하지 않는 것을 볼 수 있다. 이는 HA의 이온화도가 0.01로 매우 작기 때문에 NaOH 용액을 일정 수준 이상으로 첨가해도 HA의 대부분이 이온화되지 않고 남아있기 때문이다.
    - 따라서, 이 적정에서는 NaOH 용액을 첨가한 후 A-의 몰수가 증가하는데, 일정 수준 이상으로 증가하지 않는 것을 볼 수 있다. 이를 통해 적정의 끝을 알 수 있다.
    - 이 적정에서는 HA와 NaOH의 몰비가 1:1이므로, 적정의 끝을 알면 HA의 몰수도 알 수 있다. 따라서, 적정에서 사용한 NaOH 용액의 부피와 농도를 알면 HA의 몰수를 계산할 수 있다.
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6. 다음은 기체 A와 B의 반응에 대한 화학 반응식이다.

그림은 강철 용기에서 위의 반응이 진행될 때 시간에 따른 A, B, C의 농도를 나타낸 것이다. 평형 (가)에 도달한 후, 시간 t 에서 온도를 증가시켰더니 새로운 평형 (나)에 도달하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, a, b, c 는 반응 계수이다.)

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

    ㄱ. 평형 (가)에서는 A와 B의 농도가 일정하게 유지되고, C의 농도가 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 A와 B가 C로 반응하면서 생성되기 때문이다. 따라서, 이 반응은 역반응이 일어나지 않는 완전한 반응이다.

    ㄴ. 평형 (나)에서는 온도가 증가하면서 A와 B의 농도가 감소하고, C의 농도가 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 역반응이 일어나면서 A와 B가 생성되기 때문이다. 따라서, 이 반응은 역반응이 일어나는 역행성 반응이다.
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7. 그림은 A(g)가 B(g)로 되는 반응에서 반응의 진행에 따른 에너지 변화를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 "ㄴ"이 옳은 이유는 반응이 진행함에 따라 Gibbs 자유 에너지 변화가 음수가 되기 때문이다. 이는 반응이 엔트로피를 증가시키고 엔탈피를 감소시키는 방향으로 진행되기 때문이다.
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8. 다음은 상온에서 수산화나트륨(NaOH)과 염산(HCl)의 반응열을 구하는 실험 과정이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, NaOH의 화학식량은 40 이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ"은 실험에서 열량계를 이용하여 직접 반응열을 측정한 것이기 때문에 옳다. "ㄴ"은 반응열을 구하기 위해 사용한 NaOH의 화학식량과 몰농도, 그리고 반응에 사용한 HCl의 몰농도와 첨가된 물의 양을 고려하여 계산한 것이기 때문에 옳다. "ㄷ"는 실험에서 발생한 열량과 계산한 반응열이 일치하는 것을 확인한 것이기 때문에 옳다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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9. 그림은 몇 가지 반응의 엔탈피 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, C2H2의 분자량은 26 이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 반응 1: C2H2 + 2H2 → C2H6, ΔH1 = -127.2 kJ/mol
    - 반응 2: C2H6 + 7/2O2 → 2CO2 + 3H2O, ΔH2 = -3120.0 kJ/mol
    - 반응 3: C2H2 + 5/2O2 → 2CO2 + H2O, ΔH3 = -1299.6 kJ/mol

    ㄱ. 반응 1에서는 C2H2와 H2가 반응하여 C2H6이 생성되는데, 이 반응은 엔탈피가 감소하는 방향으로 진행되므로 ΔH1은 음수이다.
    ㄷ. 반응 2에서는 C2H6과 O2가 반응하여 CO2와 H2O가 생성되는데, 이 반응은 엔탈피가 감소하는 방향으로 진행되므로 ΔH2는 음수이다.
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10. 표는 몇 가지 기체 분자의 구성 원자간 공유 결합 에너지, 결합 길이 및 전기음성도 차이를 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 공유 결합 에너지와 결합 길이가 반비례하는 관계를 나타내기 때문에 옳다. 이는 결합이 강할수록 결합 길이가 짧아지기 때문이다. "ㄴ"은 전기음성도 차이와 결합 형태의 관계를 나타내기 때문에 옳다. "ㄱ, ㄷ"는 공유 결합 에너지와 전기음성도 차이가 모두 결합 형태에 영향을 받는다는 것을 나타내기 때문에 옳다. "ㄴ, ㄷ"는 결합 길이와 전기음성도 차이가 모두 결합 형태에 영향을 받는다는 것을 나타내기 때문에 옳다. "ㄱ, ㄴ, ㄷ"는 모든 요소가 결합 형태에 영향을 받는다는 것을 나타내기 때문에 옳다.
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11. 그림 (가)는 온도 T1 에서 물 100 g 에 a g의 고체 A를 포화시킨 것을, (나)는 T1 에서 물 100 g 에 2a g의 고체 B를 넣어 포화시킨 것을 나타낸 것이다. 그림 (다)는 물에 대한 고체 A와 B의 용해도를 온도에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 증발은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 그림 (가)와 (나)에서 온도가 같을 때, 고체 B가 더 많이 용해되어 있으므로 용해도가 더 높다.
    - 그림 (다)에서 온도가 낮을수록 고체 A와 B의 용해도가 낮아지므로, 온도가 낮아질수록 그림 (가)와 (나)에서 포화용액의 농도가 낮아진다.
    - 따라서, 온도가 낮아질수록 그림 (가)와 (나)에서 고체 A와 B의 용해도가 낮아지므로, 포화용액의 농도가 낮아진다는 것이다.
    - 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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12. 다음은 25℃의 물에서 어떤 산 H2A의 이온화 반응식이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [3점]

  1. HA-는 양쪽성 물질이다.
  2. A2-는 HA-보다 약한 염기이다.
  3. H2A는 HA-보다 강한 산이다.
  4. H2O는 브뢴스테드-로우리의 염기이다.
  5. 전체 반응의 평형 상수(Ka)는 1 이다.
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 옳지 않은 것은 "H2O는 브뢴스테드-로우리의 염기이다." 이다. H2O는 브론스테드-로우리 산이다.

    이온화 반응식에서 H2A는 강한 산이므로 HA-는 약한 염기이다. 따라서 A2-는 HA-보다 더 약한 염기이다. 이는 A2-가 HA-보다 더 많이 이온화되어 OH- 이온을 더 많이 만들기 때문이다.
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13. 그림은 1 기압에서 물 100 g 이 들어 있는 두 비커에 고체 X와 Y를 각각 10 g 씩 녹인 수용액을 가열할 때 시간에 따른 온도를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X와 Y는 비휘발성, 비전해질이고, X의 분자량은 MX이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다. 이는 그림에서 X와 Y의 녹는 온도가 다르기 때문이다. 그림에서 X의 녹는 온도는 약 60℃이고, Y의 녹는 온도는 약 80℃이다. 따라서, 두 용액을 가열하면 X는 먼저 녹아서 용액의 온도가 60℃에서 일시적으로 멈추게 되고, 이후에 Y가 녹아서 용액의 온도가 다시 상승하게 된다. 이러한 현상이 발생하는 이유는 X와 Y의 녹는 온도 차이 때문이다.
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14. 그림은 몇 가지 중성 원자 또는 단원자 이온에 대하여 양성자 수와 전자 수의 비()를 전자수에 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 전자 수가 증가함에 따라 양성자 수와 전자 수의 비가 감소하는 것을 나타내고 있습니다. 이는 전자 수가 증가하면서 전하가 분산되어 전체적으로 양성자의 수 대비 전자의 수가 줄어들기 때문입니다.
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15. 다음은 산성 수용액에서 구리(Cu)와 질산이온()의 산화ㆍ환원 반응식이다.

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 정답은 "ㄱ"이다. 이는 구리(Cu)가 질산이온()을 환원하여 구리 이온(Cu2+)으로 변하고, 질산이온()이 구리 이온(Cu2+)을 산화하여 질소산(NO3-)과 물(H2O)로 변하는 산화환원 반응이기 때문이다.
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16. 표는 20℃, 1 기압에서 물에 대한 기체 A와 B의 용해도이고, 그림은 20℃에서 기체 A와 B가 물에 포화되었을 때 각 기체의 분압을 나타낸 것이다.

포화 수용액에 용해된 A와 B의 질량 비는? (단, A와 B는 헨리의 법칙을 따른다.)

  1. 1：1
  2. 1：2
  3. 2：1
  4. 1：4
  5. 4：1
(정답률: 알수없음)
  • 헨리의 법칙에 따르면, 기체의 용해도는 기체의 분압에 비례한다. 따라서 그림에서 기체 A와 B의 분압 비는 2:1 이므로, 용해도도 2:1이다. 따라서 포화 수용액에 용해된 A와 B의 질량 비는 2:1이 된다.
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17. 그림은 분자 A~C에 대하여 분자간 힘의 종류와 크기를 나타낸 것이다.

A~C에 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, ㄴ"이 옳은 이유는 분자 A와 B 사이에는 수소결합이 일어나고, 분자 B와 C 사이에는 분산력이 일어나기 때문이다. 이에 따라 A와 B 사이의 결합은 강하고, B와 C 사이의 결합은 약하다.
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18. 그림은 300K에서 같은 몰수의 어떤 실제 기체 A와 이상 기체의 값을 압력(P)에 따라 나타낸 것이다.

이 자료의 A에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 몰수는 1 이다.
  2. 기체 분자 자체의 부피는 없다.
  3. 압력이 0 에 가까워지면 이상 기체처럼 행동한다.
  4. 200 기압에서 A의 부피는 이상 기체의 부피보다 크다.
  5. 압력을 100 기압에서 200 기압으로 높여도 액화되지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • "기체 분자 자체의 부피는 없다."는 옳은 설명이다. 기체 분자는 매우 작은 크기를 가지며, 분자 간 거리가 크기 때문에 기체 분자 자체의 부피는 무시할 수 있을 정도로 작다. 따라서 기체 분자의 부피는 압력, 온도, 몰수 등의 변수에 의해 결정되는 기체의 부피와는 별개로 존재하지 않는다.
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19. 다음은 어떤 분자의 특성을 나타낸 것이다.

다음 중 위의 특성을 가지는 분자는?

  1. NH3
  2. H2O
  3. HCl
  4. CO2
  5. BF3
(정답률: 알수없음)
  • 위 분자의 특성은 선형 분자이며, 중앙 원자 주위에 결합 쌍 전자가 없고, 분자 전체가 비대칭인 분자이다. 이러한 특성을 가지는 분자는 CO2 뿐이다. NH3, H2O, HCl, BF3 모두 중앙 원자 주위에 결합 쌍 전자가 있거나 분자 전체가 대칭적이기 때문에 위의 특성을 가지지 않는다.
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20. 그림은 어떤 중성 원자의 구조를 모형으로 나타낸 것이다. 및 은 원자에 존재하는 입자이다.

이 원자의 중성자 수는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
(정답률: 알수없음)
  • 이 원자의 중성자 수는 1이다. 이유는 원자의 중성자 수는 원자핵에서 양성자를 뺀 수와 같기 때문이다. 이 원자의 원자핵에는 양성자가 6개 있고 전하가 중성인 것으로 나타났으므로 중성자 수는 6-5=1이다.
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