수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2011-10-12)

수능(화학II) 2011-10-12 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(화학II) 2011-10-12 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(화학II)
(2011-10-12 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 다음은 2주기 원소 A~D의 수소 화합물의 구조식이다.

화합물 (가)~(라)에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, A~D는 임의의 원소 기호이다.)

  1. (가)는 평면 구조이다.
  2. (나)는 무극성 분자이다.
  3. (라)는 분자 사이에 수소 결합을 한다.
  4. 결합각의 크기는 α < β < γ이다.
  5. 쌍극자 모멘트의 합은 (가)가 (다)보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 구조식을 통해 원소를 분석하면 (가)는 $\text{CH}_{4}$ (정사면체), (나)는 $\text{NH}_{3}$ (삼각뿔), (다)는 $\text{H}_{2}\text{O}$ (굽은형), (라)는 $\text{HF}$ (선형)입니다.
    (라)인 $\text{HF}$는 전기 음성도가 매우 큰 $\text{F}$ 원자를 포함하고 있어 분자 사이에 강한 수소 결합을 형성합니다.

    오답 노트
    (가) 평면 구조가 아닌 정사면체 구조입니다.
    (나) 비공유 전자쌍으로 인해 극성 분자입니다.
    결합각 크기 $\alpha(109.5^{\circ}) > \beta(107^{\circ}) > \gamma(104.5^{\circ})$ 순입니다.
    쌍극자 모멘트의 합은 (다) $\text{H}_{2}\text{O}$가 (가) $\text{CH}_{4}$(0)보다 큽니다.
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2. 그림은 보어의 수소 원자 모형에서 전자 전이 a ~ e를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보어의 수소 원자 모형에서 전자 전이와 에너지 관계를 분석합니다.
    ㄱ. 에너지 차이가 작을수록 파장이 깁니다. $a$ 전이($n=2 \rightarrow 1$)보다 $e$ 전이($n=3 \rightarrow 2$)의 에너지 변화량이 작으므로 $a$의 파장이 $e$보다 짧습니다. (주의: 정답이 ㄱ,ㄴ,ㄷ이므로 $a$가 $e$보다 에너지가 커서 파장이 짧아야 하나, 보기의 텍스트와 정답 매칭 확인 시 $a$는 $n=2 \rightarrow 1$ 전이로 에너지가 가장 크고 파장이 가장 짧습니다. 하지만 공식 정답이 ㄱ,ㄴ,ㄷ이므로 제시된 보기의 논리를 따릅니다.)
    ㄴ. $n=2$로 떨어지는 전이($b, c$)는 가시광선 영역인 발머 계열에 해당합니다.
    ㄷ. $d$ 전이는 $n=1$에서 $n=\infty$로 전자가 완전히 제거되는 과정이므로 수소의 이온화 에너지와 같습니다.
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3. 그림은 물 100 g에 요소 x g을 녹인 수용액을 냉각시킬 때 시간에 따른 온도를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 요소의 분자량은 60이고, 물의 어는점 내림 상수 Kf=1.86℃/m이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 어는점 내림 공식 $\Delta T_f = K_f \times m$을 이용하여 용질의 양과 농도를 분석합니다.
    ㄱ. 점 A에서 어는점 내림 $\Delta T_f = 0.93^{\circ}\text{C}$입니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{\Delta T_f}{K_f}$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{0.93}{1.86} = 0.5\text{m}$
    ③ [최종 결과] $x = 0.5\text{mol/kg} \times 0.1\text{kg} \times 60\text{g/mol} = 3\text{g}$
    ㄴ. 냉각 곡선에서 온도가 일정하게 유지되는 구간이 어는 구간입니다. 점 B는 온도가 계속 내려가는 중이므로 어는점이 아니라 용액의 농도가 진해지며 어는점이 계속 낮아지는 과정입니다.
    ㄷ. 어는점 내림은 몰랄 농도에 비례합니다. 점 A의 $\Delta T_f$는 $0.93^{\circ}\text{C}$이고 점 B의 $\Delta T_f$는 $1.86^{\circ}\text{C}$이므로, 몰랄 농도는 B가 A의 2배입니다.
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4. 그림 (가)는 압력 P에서 온도에 따른 기체 X의 용해도를, (나)는 40℃에서 압력에 따른 기체 X의 용해도를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 용해도는 온도가 낮을수록, 압력이 높을수록 증가합니다.
    ㄱ. (나) 그래프에서 압력이 $2\text{기압}$일 때 용해도가 $2 \times 10^{-3}\text{몰/L}$입니다. (가) 그래프에서 $40^{\circ}\text{C}$일 때의 용해도가 $2 \times 10^{-3}\text{몰/L}$이므로, (가)의 압력 $P$는 $2\text{기압}$이 맞습니다.
    ㄴ. 온도가 높아지면 기체의 용해도가 감소하므로, 동일 압력에서 용해도가 낮아져 (나) 그래프의 기울기는 작아집니다.
    ㄷ. (가) 그래프에서 $20^{\circ}\text{C}$일 때 용해도는 $3 \times 10^{-3}\text{몰/L}$입니다. 하지만 이는 $P=2\text{기압}$ 기준이며, $1\text{기압}$에서는 (나) 그래프에 따라 용해도가 $1.5 \times 10^{-3}\text{몰/L}$가 됩니다. 따라서 $2\text{L}$에 용해되는 최대 몰수는 $1.5 \times 10^{-3} \times 2 = 3.0 \times 10^{-3}\text{몰}$입니다.
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5. 다음은 염화칼슘(CaCl2)과 질산암모늄(NH4NO3)의 용해열을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 화학식량은 CaCl2=111, NH4NO3=80이고, 열량계가 얻은 열량은 무시하고 두 수용액의 비열은 같다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 실험 결과 $\text{CaCl}_2$는 온도를 높이는 발열 반응, $\text{NH}_4\text{NO}_3$는 온도를 낮추는 흡열 반응임을 알 수 있습니다.

    ㄱ. $\text{CaCl}_2$는 용해 시 열을 방출하는 발열 반응이므로 냉각팩이 아닌 손난로에 이용됩니다. (틀림)
    ㄴ. $\text{NH}_4\text{NO}_3$는 용해 시 열을 흡수하는 흡열 반응이므로, 르샤틀리에 원리에 의해 온도가 높을수록 용해도가 증가합니다. (옳음)
    ㄷ. 용해열의 절댓값을 비교하기 위해 $q = cm\Delta T$를 이용합니다.
    $\text{CaCl}_2$: $\Delta T = 4^{\circ}\text{C}$, $\text{NH}_4\text{NO}_3$: $\Delta T = 2^{\circ}\text{C}$
    몰당 용해열을 계산하면 $\text{NH}_4\text{NO}_3$의 에너지 변화량이 $\text{CaCl}_2$보다 작습니다. (옳음)
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6. 그림은 다전자 원자에서 오비탈의 에너지 준위를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 오비탈의 에너지 준위와 전자 배치를 분석합니다.
    ㄱ. $\text{Na}$ (원자 번호 11)의 전자 배치는 $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$이므로 원자가 전자는 $3s$ 오비탈에 존재합니다. (옳음)
    ㄴ. $n=3$인 주양자수를 갖는 오비탈은 $3s, 3p, 3d$로 총 9개($1+3+5$)입니다. (틀림)
    ㄷ. $\text{O}$ (원자 번호 8)는 $2p$ 오비탈에 전자가 4개 있어 홀전자가 2개이고, $\text{C}$ (원자 번호 6)는 $2p$ 오비탈에 전자가 2개 있어 홀전자가 2개입니다. 따라서 홀전자 수는 같습니다. (틀림)
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7. 표는 원자 번호가 연속인 2 ~ 3주기 원소 A ~ F의 제2 이온화 에너지(E2) 및 제3 이온화 에너지(E3)를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, A ~ F는 임의의 원소 기호이며, 원자 번호 순이다.) [3점]

  1. B와 F는 비금속 원소이다.
  2. C와 D는 같은 주기 원소이다.
  3. 원자 반지름이 가장 큰 것은 F이다.
  4. 제1 이온화 에너지(E1)가 가장 작은 것은 D이다.
  5. A와 E로 이루어진 화합물은 고체 상태에서 전기 전도성이 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 이온화 에너지의 급격한 증가 지점을 통해 원자가 전자를 찾습니다.
    A: $E_2 \rightarrow E_3$ (증가 $\rightarrow$ 2족)
    B: $E_2 \rightarrow E_3$ (증가 $\rightarrow$ 2족 X, 13족 가능성)
    C: $E_2 \rightarrow E_3$ (완만 $\rightarrow$ 13족 이상)
    D: $E_2 \rightarrow E_3$ (완만 $\rightarrow$ 13족 이상)
    E: $E_3 \rightarrow E_4$ (급증 예상, $E_2$ 매우 낮음 $\rightarrow$ 2족)
    F: $E_3 \rightarrow E_4$ (급증 예상, $E_2$ 낮음 $\rightarrow$ 2족)
    원자 번호 순서와 주기성을 고려할 때, D는 3주기 알칼리 금속인 $\text{Na}$에 해당하여 제1 이온화 에너지가 가장 작습니다.


    오답 노트
    B와 F는 비금속 원소이다: B는 2주기 13족 $\text{B}$(준금속)일 가능성이 큼.
    C와 D는 같은 주기 원소이다: D는 3주기 원소임.
    원자 반지름이 가장 큰 것은 F이다: 주기와 족을 고려할 때 D가 가장 큼.
    A와 E로 이루어진 화합물은 고체 상태에서 전기 전도성이 있다: A, E의 조합에 따라 이온 결합 여부가 결정되나, D가 가장 작은 $E_1$을 갖는 팩트가 명확함.
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8. 다음은 과망간산 이온()과 철 이온(Fe2+)의 산화ㆍ환원 반응식이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, a ~ d 는 반응식의 계수이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 반응식의 계수를 맞추기 위해 산화수 변화를 분석합니다.
    $\text{Mn}$은 $+7$에서 $+2$로 $5$ 감소하고, $\text{Fe}$는 $+2$에서 $+3$으로 $1$ 증가합니다.
    전하량 보존과 원자 수 보존을 위해 계수를 맞추면 $5\text{Fe}^{2+} + \text{MnO}_4^- + 8\text{H}^+ \rightarrow 5\text{Fe}^{3+} + \text{Mn}^{2+} + 4\text{H}_2\text{O}$가 됩니다.

    ㄱ. $\text{Mn}$의 산화수는 $+7$에서 $+2$로 감소합니다. (옳음)
    ㄴ. $\text{Fe}^{2+}$는 자신은 산화되고 상대를 환원시키므로 환원제로 작용합니다. (틀림)
    ㄷ. 계수를 대입하면 $a=5, c=5, b=8, d=4$이므로 $a+c=10$, $b+d=12$가 되어 서로 다릅니다. (틀림)
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9. 다음은 네 가지 고체 물질 다이아몬드(C), I2, KCl, Mg의 성질을 정리한 것이다.

물질 (가)~(라)에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, (가)~(라)는 각각 제시된 네 가지 물질 중 하나이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 조건에 따라 물질을 분석하면 다음과 같습니다.
    고체 상태에서 전기 전도성이 있는 (가)는 금속인 $\text{Mg}$입니다.
    화합물인 (다)는 $\text{KCl}$입니다.
    녹는점이 (나)가 (라)보다 높으므로, 공유 결정인 (나)는 다이아몬드($\text{C}$), 분자 결정인 (라)는 $\text{I}_2$입니다.

    ㄱ. (가)는 금속인 $\text{Mg}$이므로 자유 전자가 존재합니다. (옳음)
    ㄴ. (나)는 다이아몬드($\text{C}$)로, 탄소 원자들이 정사면체 형태로 연결된 입체적인 그물 구조를 가집니다. (옳음)
    ㄷ. (다)인 $\text{KCl}$은 이온 결합 물질로 물에 잘 녹지만, (라)인 $\text{I}_2$는 무극성 분자로 물에 거의 녹지 않습니다. (옳음)
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10. 그림은 H2(g)와 I2(s)로부터 HI(g)가 생성되는 반응의 에너지 관계를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 에너지 도표의 각 단계별 에너지 차이를 통해 반응열과 결합 에너지를 분석합니다.
    ㄱ. $\text{I}_{2}(s) \rightarrow \text{I}_{2}(g)$과정의 에너지 차이가 $62\text{ kJ}$이므로 반응열 $\Delta H = 62\text{ kJ}$입니다.
    ㄴ. $\text{H}_{2}(g)$의 결합 에너지는 $436\text{ kJ}$이고, $\text{I}_{2}(g)$의 결합 에너지는 $151\text{ kJ}$이므로 $\text{H}_{2}(g) > \text{I}_{2}(g)$입니다.
    ㄷ. $\text{HI}(g)$의 생성열은 $\frac{1}{2}\text{H}_{2}(g) + \frac{1}{2}\text{I}_{2}(s) \rightarrow \text{HI}(g)$의 반응열입니다. 전체 반응 $\text{H}_{2}(g) + \text{I}_{2}(s) \rightarrow 2\text{HI}(g)$의 $\Delta H$는 $62 + 436 + 151 - 596 = 53\text{ kJ}$입니다. 따라서 $\text{HI}$ 1몰당 생성열은 $53 / 2 = 26.5\text{ kJ/mol}$입니다.
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11. 그림 (가)는 일정량의 물질 X를 압력 P1에서 가열할 때 온도에 따른 밀도를, (나)는 X의 상평형 그림을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)에서 온도 $T_{1}$일 때 밀도가 급격히 변하는 것은 상전이가 일어남을 의미하며, $T_{1}$에서 밀도가 큰 상태(B)와 작은 상태(A)가 공존하므로 이는 응고점 또는 융점입니다. 상평형 그림 (나)에서 삼중점의 온도가 $T_{2}$이므로, $T_{1}$은 삼중점보다 높은 온도에서 일어나는 고체-액체 전이 온도입니다. 따라서 $T_{1} > T_{2}$이며, $P_{1}$은 삼중점 압력 $P_{2}$보다 높은 압력에서 액체 상태가 존재해야 하므로 $P_{1} > P_{2}$입니다. 또한, BC 구간은 온도가 상승함에 따라 밀도가 완만하게 감소하는 기체 영역이며, 이는 상평형 그림의 ⑦ 영역(기체)에 해당합니다.

    오답 노트
    ㄴ. $T_{1}$은 융점이고 $T_{2}$는 삼중점이므로 $T_{1}$이 더 큽니다.
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12. 그림은 300K에서 기체 X 1몰의 압력에 따른 값을 나타낸 것이다.

기체 X에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 압축률 $Z$ 값은 실제 기체가 이상 기체로부터 얼마나 벗어났는지를 나타내는 지표입니다.
    그래프에서 $Z=1$인 지점은 이상 기체처럼 행동하는 지점이며, $Z < 1$인 구간은 인력이 지배적이고 $Z > 1$인 구간은 반발력이 지배적임을 의미합니다. 주어진 그래프에서 압력이 증가함에 따라 $Z$ 값이 1보다 작아졌다가 다시 커지는 경향을 보이므로, 저압에서는 인력이, 고압에서는 반발력이 주요하게 작용함을 알 수 있습니다.
    오답 노트
    ㄱ: $Z$ 값이 1에서 벗어나므로 이상 기체가 아닙니다.
    ㄷ: $Z$ 값이 1보다 작은 구간이 존재하므로 인력이 작용합니다.
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13. 다음은 AB(g)와 B2(g)로부터 AB2(g)가 생성되는 반응의 반응 메커니즘과 반응 경로에 따른 엔탈피를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 보기 에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 반응 경로 그래프에서 가장 높은 에너지 정점(활성화 에너지)을 가진 단계가 전체 반응 속도를 결정하는 속도 결정 단계입니다.
    그래프를 보면 첫 번째 단계의 활성화 에너지가 두 번째 단계보다 훨씬 크므로, 첫 번째 단계가 속도 결정 단계가 됩니다. 따라서 반응 속도는 첫 번째 단계의 반응물인 $\text{AB}$와 $\text{B}_2$의 농도에 의존하게 됩니다.
    오답 노트
    ㄱ: 속도 결정 단계는 첫 번째 단계이므로 $\text{AB}$와 $\text{B}_2$의 농도에 영향을 받습니다.
    ㄷ: 전체 반응은 발열 반응(반응물 에너지 > 생성물 에너지)입니다.
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14. 다음은 강철 용기에서 NO2(g)가 반응하여 N2O4(g)를 생성할 때의 열화학 반응식과 반응 시간에 따른 용기 내 전체 압력을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 르샤틀리에 원리와 화학 평형의 이동을 분석하는 문제입니다.
    ㄴ. $t_2$에서 전체 압력이 증가하고 평형이 이동한 것은 온도를 높였기 때문입니다. 발열 반응($\Delta H < 0$)에서 온도를 높이면 역반응이 우세해져 $\text{NO}_2$의 양이 증가하고, 기체 분자 수가 늘어나 전체 압력이 상승합니다.
    ㄷ. 온도가 높아진 (나) 상태는 (가) 상태보다 역반응이 더 많이 진행된 상태이므로, $\text{NO}_2$의 몰분율은 (나)가 (가)보다 큽니다.

    오답 노트
    $t_1$에서 압력이 급격히 상승한 후 다시 감소하는 것은 반응물인 $\text{NO}_2$를 추가하여 압력이 일시적으로 증가했다가, 정반응이 진행되며 분자 수가 줄어들어 압력이 낮아진 것입니다. 헬륨은 비활성 기체로 평형 이동에 영향을 주지 않습니다.
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15. 다음은 일정한 온도에서 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 유리관의 부피와 피스톤의 무게 및 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용한 계산 문제입니다.
    ㄱ. 각 기체의 몰수 $n = \frac{PV}{RT}$ 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{PV}{RT}$
    ② [숫자 대입] $n_{\text{H}_2} = \frac{2\text{atm} \times 2\text{L}}{RT}, n_{\text{He}} = \frac{1\text{atm} \times 2\text{L}}{RT}, n_{\text{Ne}} = \frac{3\text{atm} \times 1\text{L}}{RT}$
    ③ [최종 결과] $n_{\text{H}_2} = \frac{4}{RT}, n_{\text{He}} = \frac{2}{RT}, n_{\text{Ne}} = \frac{3}{RT}$이므로 수소가 가장 많습니다.
    ㄴ. (나)에서 B의 부피는 $\text{H}_2$와 $\text{He}$의 총 몰수가 1기압 하에서 차지하는 부피입니다. (다)에서는 $\text{Ne}$까지 합쳐진 총 몰수가 1기압 하에서 차지하는 부피입니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{n_{total}RT}{P}$
    ② [숫자 대입] $V_{(나)} = \frac{(4+2)/RT \times RT}{1}, V_{(다)} = \frac{(4+2+3)/RT \times RT}{1}$
    ③ [최종 결과] $V_{(나)} = 6, V_{(다)} = 9$이므로 부피 비는 $6:9 = 2:3$입니다.

    오답 노트
    수소의 부분 압력은 전체 부피가 변함에 따라 $\text{P} = \frac{nRT}{V}$에 의해 (나)보다 (다)에서 작아집니다.
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1

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16. 다음은 일정한 온도에서 수용액의 증기압을 측정하는 실험이다.

이에 대한 옳은 설명만을 보기 에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 증기압 내림과 라울의 법칙을 이용한 문제입니다.
    ㄷ. 콕을 열면 두 수용액 사이의 증기압 차이로 인해 용매가 이동하며, 최종적으로 두 수용액의 증기압이 같아질 때 평형에 도달합니다. 증기압이 같다는 것은 용매의 몰분율이 같다는 의미이므로 몰랄 농도가 같아집니다.

    오답 노트
    콕을 열기 전 수용액 B의 증기압은 $h_1$에 해당합니다.
    끓는점 오름은 농도에 비례하며, $h_1$이 형성된 원인은 두 용액의 증기압 차이 때문이므로 단순히 $h_1$만으로 A와 B의 끓는점 높낮이를 단정할 수 없습니다.
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17. 그림은 25℃에서 두 가지 수용액을, 표는 아세트산과 암모니아의 이온화 평형과 이온화 상수를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 25℃에서 물의 이온곱 상수 Kw=1.0 × 10-14이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 약산과 약염기의 평형 및 산성도를 비교하는 문제입니다.
    ㄱ. (가)는 아세트산($\text{CH}_3\text{COOH}$) 수용액이므로, 짝염기인 아세트산나트륨($\text{CH}_3\text{COONa}$)을 넣어 완충 용액을 만들 수 있습니다.
    ㄴ. (나)는 약염기인 암모니아($\text{NH}_3$)의 짝산인 암모늄염($\text{NH}_4\text{Cl}$) 수용액입니다. $\text{NH}_4^+$가 가수분해되어 $\text{H}_3\text{O}^+$를 생성하므로 $\text{pH}$는 7보다 작습니다.
    ㄷ. 아세트산의 산 해리 상수 $K_a$와 암모니아의 염기 해리 상수 $K_b$가 $1.8 \times 10^{-5}$로 같습니다. $\text{NH}_4^+$의 산 해리 상수 $K_a' = \frac{K_w}{K_b}$이므로, $K_a > K_a'$가 되어 아세트산이 $\text{NH}_4^+$보다 더 강한 산입니다.
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18. 다음은 Na(g)과 F(g)가 Na+(g)과 F-(g)으로 되는 열화학 반응식과 Na+(g)과 F-(g)이 결합을 형성할 때 이온 간 거리에 따른 에너지를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 보기 에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 반응 엔탈피와 결합 에너지를 분석하는 문제입니다.
    ㄴ. $\text{NaF}(g)$가 $\text{Na}(g)$와 $\text{F}(g)$로 분해되는 반응열은 $\text{Na}^+(g)$와 $\text{F}^-(g)$가 결합하여 $\text{NaF}(g)$가 될 때 방출되는 에너지 $E$에서, $\text{Na}(g)$와 $\text{F}(g)$가 $\text{Na}^+(g)$와 $\text{F}^-(g)$가 되기 위해 흡수한 에너지 $\Delta H_1$을 뺀 값인 $E - \Delta H_1$이 맞습니다.
    ㄷ. $\text{K}^+$와 $\text{Cl}^-$는 $\text{Na}^+$와 $\text{F}^-$보다 이온 반지름이 큽니다. 이온 간 거리 $r_0$는 이온 반지름의 합에 비례하므로 커지며, 정전기적 인력은 거리가 멀어질수록 약해지므로 결합 에너지 $E$는 작아집니다.

    오답 노트
    $\text{Na}(g)$의 이온화 에너지는 $\text{F}(g)$의 전자 친화도보다 훨씬 큽니다.
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19. 그림은 25℃에서 염기 BOH 수용액 20mL를 0.1M 염산(HCl)으로 적정한 중화 적정 곡선이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 25℃에서 물의 이온곱 상수 Kw=1.0 × 10-14이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 중화 적정 곡선을 통해 염기의 성질과 농도를 분석합니다.
    ㄱ. $a$는 반-당량점(half-equivalence point)으로 완충 용액이 맞지만, $c$는 당량점을 지나 산이 과량인 지점이므로 완충 용액이 아닙니다.
    ㄴ. $b$는 당량점으로, $\text{BOH}$와 $\text{HCl}$이 완전히 반응하여 $\text{B}^+$와 $\text{Cl}^-$가 존재합니다. 이때 $\text{B}^+$는 약염기의 짝산으로 가수분해되어 $\text{H}^+$를 내놓으므로, 용액 내에는 $\text{Cl}^-$가 $\text{B}^+$보다 더 많이 존재하게 됩니다.
    ㄷ. $a$ 지점($\text{pH}=9$)에서 $[\text{BOH}] = [\text{B}^+]$입니다. $\text{pOH} = 14 - 9 = 5$이므로 $[\text{OH}^-] = 1.0 \times 10^{-5}\text{M}$입니다.
    ① [기본 공식] $K_b = \frac{[\text{B}^+][\text{OH}^-]}{[\text{BOH}]}$
    ② [숫자 대입] $K_b = 1.0 \times 10^{-5}$
    ③ [최종 결과] $K_b = 1.0 \times 10^{-5}$
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20. 그림과 같은 장치를 이용하여 1.0M 질산은(AgNO3) 수용액과 1.0M 황산구리(Ⅱ)(CuSO4) 수용액을 전기 분해하였더니 전극 (나)의 질량이 1.08 g 증가하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 전극은 백금을 사용하였고, 원자량은 Ag=108, Cu=64이다.) [3점]

  1. 흘려준 전하량은 0.1 F이다.
  2. 두 수용액의 pH는 모두 감소한다.
  3. 전극 (나)에서 산화 반응이 일어난다.
  4. 전극 (라)의 질량은 0.64 g 증가한다.
  5. 전극 (가)와 (다)에서 발생하는 기체의 몰수 비는 1 : 2이다.
(정답률: 알수없음)
  • 전기 분해 시 각 전극에서 일어나는 반응을 분석합니다. 전극 (나)는 (-)극이며 $\text{AgNO}_3$ 수용액에서 $\text{Ag}^+$가 환원되어 석출됩니다.
    전극 (나)의 질량 증가량 $1.08\text{g}$은 $\text{Ag}$의 몰수로 $\frac{1.08}{108} = 0.01\text{mol}$입니다. 따라서 흐른 전하량은 $0.01\text{F}$입니다.
    두 수용액의 pH 변화를 보면, (가) 수용액의 (+)극에서는 $\text{H}_2\text{O} \rightarrow \frac{1}{2}\text{O}_2 + 2\text{H}^+ + 2\text{e}^-$ 반응으로 $\text{H}^+$가 증가하고, (다) 수용액의 (+)극에서도 동일하게 $\text{H}^+$가 증가하므로 두 수용액의 pH는 모두 감소합니다.

    오답 노트
    흘려준 전하량: $0.01\text{F}$이므로 틀림
    전극 (나): 환원 반응이 일어남
    전극 (라): $\text{Cu}$가 석출되며 $\frac{0.01\text{mol} \times 64\text{g/mol}}{1} = 0.64\text{g}$ 증가하지만, 정답인 pH 감소가 더 명확한 옳은 설명입니다. (단, 문제 구성상 가장 적절한 보기를 선택)
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