수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2012-04-10)

수능(화학II)
(2012-04-10 기출문제)

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1. 수용액 (가) ~ (라)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 끓는점은 100℃이다.) [3점](19번 공통지문 문제)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 물의 끓는점인 100℃보다 낮은 온도에서도 용해되는 물질이고, "ㄴ"은 물의 끓는점인 100℃에서도 용해되지 않는 물질이기 때문에 옳은 것이다. "ㄷ"는 어떤 온도에서도 용해되는 물질이므로 옳지 않다. "ㄴ, ㄷ"는 물의 끓는점인 100℃에서도 용해되지 않는 물질과 어떤 온도에서도 용해되는 물질을 모두 포함하고 있으므로 옳지 않다. "ㄱ, ㄴ, ㄷ"는 모든 경우를 포함하고 있으므로 옳지 않다.
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2. 다음은 물질 X의 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 "ㄱ"은 고온에서 고압으로 갈수록 상평형이 왼쪽으로 이동하는 것을 나타내고, "ㄴ"은 고온에서 고압으로 갈수록 상평형이 오른쪽으로 이동하는 것을 나타낸다. 따라서 이 그림에서는 고온과 고압에서 물질 X가 고체 상태로 존재하다가, 낮은 온도와 압력에서 액체 상태로 전이되는 것을 알 수 있으므로 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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3. 그림은 서로 다른 온도 T1, T2에서 일정한 양의 물에 녹아 있는 용질 A와 B의 질량에 따른 수용액의 증기 압력을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용질 A와 B는 비휘발성이고 비전해질이며, 모든 용액은 라울의 법칙을 따른다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄷ, 용질 A와 B의 증기압력은 각각 T1과 T2에서 동일하다." 이다. 이유는 비휘발성 용질의 경우 라울의 법칙에 따라 증기압력은 용질의 종류와 상관없이 온도에만 영향을 받기 때문이다. 따라서 온도가 다르더라도 용질 A와 B의 증기압력은 동일하다.
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4. 그림은 1기압에서 벤젠 100g에 용질 0.1몰을 녹인 용액에 벤젠을 추가하였을 때, 추가한 벤젠의 질량에 따른 용액의 어는점을 나타낸 것이다.

벤젠의 어는점은? (단, 용질은 비휘발성이다.) [3점]

  1. 4.5℃
  2. 4.8℃
  3. 5.2℃
  4. 5.5℃
  5. 5.8℃
(정답률: 알수없음)
  • 벤젠을 추가하면 용액의 어는점이 낮아지는데, 이는 벤젠이 용액 분자들 사이에 침투하여 용액의 양이 증가하기 때문이다. 그래프를 보면 벤젠의 질량이 증가할수록 어는점이 낮아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 추가한 벤젠의 질량이 100g일 때의 어는점인 5.5℃가 정답이다.
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5. 다음과 같이 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 만들었다.

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

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

    주어진 문제에서 NaOH의 몰농도와 부피가 주어졌으므로 몰수를 계산할 수 있다.

    먼저, NaOH의 몰수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    몰수 = 질량 / 분자량 = 10g / 40g/mol = 0.25 mol

    따라서, NaOH의 몰수는 0.25 mol 이다.

    이제, NaOH의 몰수와 부피를 이용하여 NaOH의 질량을 계산할 수 있다.

    질량 = 몰수 x 분자량 = 0.25 mol x 40g/mol = 10g

    따라서, NaOH의 질량은 10g 이다.

    따라서, 보기 중 "ㄱ"이 옳다.
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6. 다음은 고체 X와 Y의 혼합물에서 순수한 고체 X를 얻기 위한 과정과 온도에 따른 고체의 용해도를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 고체 X와 Y의 용해도는 서로에 영향을 주지 않는다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ: 고체 X와 Y의 용해도가 서로 다르기 때문에, 냉각 후 용액을 여과하여 고체 Y를 분리할 수 있다. 이후, 고체 Y를 다시 녹여서 용액을 만들고 이를 냉각하면 고체 X가 결정되어 분리된다.
    - ㄷ: 고체 X와 Y의 용해도가 서로 다르기 때문에, 가열 후 냉각하면 고체 Y가 용액에서 결정되어 분리된다. 이후, 고체 Y를 다시 녹여서 용액을 만들고 이를 냉각하면 고체 X가 결정되어 분리된다.
    - ㄱ, ㄴ: 고체 X와 Y의 용해도가 서로 다르기 때문에, 냉각 후 용액을 여과하여 고체 Y를 분리할 수 있다. 이후, 고체 Y를 다시 녹여서 용액을 만들고 이를 냉각하면 고체 X가 결정되어 분리된다. 또한, 고체 Y의 용해도가 높은 온도에서는 고체 X의 용해도보다 높기 때문에, 이 온도에서는 고체 Y가 용액에서 더 잘 용해되어 있다. 따라서, 이 온도에서는 고체 Y를 분리하기 어렵다.
    - ㄴ, ㄷ: 고체 X와 Y의 용해도가 서로 다르기 때문에, 가열 후 냉각하면 고체 Y가 용액에서 결정되어 분리된다. 이후, 고체 Y를 다시 녹여서 용액을 만들고 이를 냉각하면 고체 X가 결정되어 분리된다. 또한, 고체 Y의 용해도가 높은 온도에서는 고체 X의 용해도보다 높기 때문에, 이 온도에서는 고체 Y가 용액에서 더 잘 용해되어 있다. 따라서, 이 온도에서는 고체 Y를 분리하기 어렵다.
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7. 그림은 물과 에탄올을 사용하여 동일한 사인펜 색소 성분을 같은 시간 동안 분리한 모습을 각각 나타낸 것이다.

성분 A~C에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 이다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 성분 A가 물에 더 잘 녹기 때문에 물쪽으로 이동하여 더 빨리 분리되었을 가능성이 높기 때문이다. "ㄴ"은 성분 B와 C가 에탄올에 더 잘 녹기 때문에 에탄올쪽으로 이동하여 더 느리게 분리되었을 가능성이 높기 때문이다. 따라서, A는 물쪽에, B와 C는 에탄올쪽에 분리되었을 것으로 추측할 수 있다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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8. 그림은 물100g에 최대로 녹을 수있는 용질 A와 B의 몰수를 온도에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B의 화학식량은 각각 85, 101이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄷ, A와 B의 용해도는 온도에 따라 다르며, 20도에서는 A가 B보다 용해도가 높지만, 60도에서는 B가 A보다 용해도가 높다." 이다. 이유는 그림에서 볼 수 있듯이 온도가 낮을 때는 A의 용해도가 높지만, 온도가 높아질수록 B의 용해도가 높아지기 때문이다. 따라서 20도에서는 A가 B보다 용해도가 높지만, 60도에서는 B가 A보다 용해도가 높아진다.
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9. 그림은 물(H2O)과 에탄올(C2H5OH)에 아세트산(CH3COOH)을 각각 녹여 만든 용액을 나타낸 것이다.

두 용액의 물리량이 같은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 두 용액의 물리량이 같다는 것은 밀도가 같다는 것을 의미한다. 따라서, 보기에서 밀도가 같은 것만을 고르면 된다. 그림을 보면, 물의 밀도는 1.0 g/mL, 에탄올의 밀도는 0.8 g/mL, 아세트산의 밀도는 1.05 g/mL이다. 따라서, 보기에서 밀도가 같은 것은 "ㄱ, ㄴ" 이다. 이유는 물과 아세트산의 밀도가 모두 1.0 g/mL로 같기 때문이다.
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10. 그림은 부피가 같은 용기 (가)~(다)에 두 기체 X와 Y가 서로 다른 조건으로 채워져 있는 모습을 나타낸 것이다.

용기 속 기체에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기체 Y의 분자량은 X의 2배이고, 기체 X와 Y는 반응하지 않는다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ. 기체 X와 Y의 압력은 같다.
    - ㄴ. 기체 X의 온도가 높다.
    - ㄷ. 기체 Y의 분자수가 더 많기 때문에 부피가 더 크다.

    ㄱ은 부피가 같은 용기에 두 기체가 들어있고, 용기의 크기가 같기 때문에 압력이 같다는 이유로 옳다.

    ㄴ은 기체 X와 Y의 압력이 같기 때문에 온도가 높은 기체 X의 분자운동이 더 활발하고, 따라서 온도가 높다는 이유로 옳다.

    ㄷ은 기체 Y의 분자량이 X의 2배이기 때문에 같은 온도와 압력에서 기체 Y의 분자수가 더 많아서 부피가 더 크다는 이유로 옳다.
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11. 다음은 서로 다른 두 액체의 증기 압력을 비교하기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하게 유지되며, 피스톤의 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • <보기>
    ㄱ. 높은 위치에 있는 액체의 증기 압력이 낮다.
    ㄴ. 낮은 위치에 있는 액체의 증기 압력이 높다.
    ㄱ, ㄷ. 높은 위치에 있는 액체의 증기 압력이 낮고, 낮은 위치에 있는 액체의 부피가 작아진다.
    ㄴ, ㄷ. 낮은 위치에 있는 액체의 증기 압력이 높고, 높은 위치에 있는 액체의 부피가 커진다.
    ㄱ, ㄴ, ㄷ.

    답: ㄱ

    높은 위치에 있는 액체의 증기 압력이 낮기 때문에 피스톤이 높은 위치로 움직이게 되고, 이에 따라 낮은 위치에 있는 액체의 부피가 커져서 증기 압력이 높아진다. 따라서 높은 위치에 있는 액체의 증기 압력이 낮다는 것이 옳다.
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12. 그림은 1기압, 400K의 헬륨(He) 1L를 온도와 부피를 차례로 변화 시켰을 때, 시간에 따른 1/압력을 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 정답은 "ㄱ"이다. 그림에서 보면 온도가 일정하게 유지되는 동안 부피가 약 3배로 증가하면서 1/압력이 약 3배로 감소한다. 이는 보일의 법칙에 따라 부피와 압력이 반비례 관계에 있기 때문이다. 따라서 온도가 일정하게 유지되는 동안 1/압력은 부피의 변화에 따라 변화하게 된다.
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13. 그림 (가)는 석영과 석영 유리의 구조를, (나)는 석영과 석영 유리의 온도에 따른 밀도를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가) 그림에서 석영과 석영 유리의 구조를 비교하면, 석영은 규칙적인 결정 구조를 가지고 있고, 석영 유리는 규칙적인 결정 구조가 없이 무질서한 구조를 가지고 있다. 따라서 "ㄱ"이 옳다.
    - (나) 그림에서 석영과 석영 유리의 온도에 따른 밀도를 비교하면, 석영은 온도가 낮아질수록 밀도가 증가하고, 석영 유리는 온도가 낮아질수록 밀도가 감소한다. 따라서 "ㄴ"이 옳다.
    - 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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14. 그림 (가) ~ (다)는 서로 다른 조건에서 동일한 용기 속에 들어 있는 기체가 물에 녹아 용해 평형을 이루었을 때의 모습을 나타낸 것이다.

(가) ~ (다)에서 물 1L에 용해된 기체 X의 질량을 옳게 비교한 것은? (단, 온도는 동일하고, 물의 증기 압력은 무시하며, 기체 X와 Y는 헨리의 법칙을 따른다.)

  1. (가) = (나) = (다)
  2. (가) = (다) > (나)
  3. (다) > (가) = (나)
  4. (다) > (가) > (나)
  5. (다) > (나) > (가)
(정답률: 알수없음)
  • 기체 X와 Y가 헨리의 법칙을 따르므로, 농도와 압력의 비례 관계가 성립한다. 따라서, 농도가 같은 경우 압력이 클수록 더 많은 양의 기체가 용해된다. 그림에서 (다)의 경우 물에 용해된 기체의 압력이 가장 크므로, 가장 많은 양의 기체가 용해되어 있다. 따라서, (다)의 물 1L에 용해된 기체 X의 질량이 가장 많고, (가)와 (나)는 (다)보다 압력이 작으므로 더 적은 양의 기체가 용해되어 있을 것이다. 따라서, (다) > (가) > (나)이다.
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15. 그림은 실린더에 들어 있는 기체 A가 분출되는 모습을, 표는 기체 A~C의 분자량과 분자의 평균 운동 속력을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기체가 분출되는 동안 실린더 내부의 온도와 압력은 변하지 않고, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.)

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

    ① 기체 A, B, C는 모두 동일한 온도와 압력에서 존재하므로 이상 기체 법칙에 따라 분자량이 클수록 평균 운동 속도가 작아진다. 따라서 기체 C의 분자량이 가장 크므로 평균 운동 속도가 가장 작다.

    ② 기체 A, B, C는 모두 동일한 온도와 압력에서 존재하므로 이상 기체 법칙에 따라 분자량이 작을수록 평균 운동 속도가 커진다. 따라서 기체 A의 분자량이 가장 작으므로 평균 운동 속도가 가장 크다.

    ③ 기체 A, B, C는 모두 동일한 온도와 압력에서 존재하므로 이상 기체 법칙에 따라 분자량이 클수록 평균 운동 속도가 작아진다. 따라서 기체 C의 분자량이 가장 크므로 평균 운동 속도가 가장 작다. 또한, 기체 A, B, C의 분자량이 모두 다르므로 평균 운동 속도도 모두 다르다.

    ④ 기체 A, B, C는 모두 동일한 온도와 압력에서 존재하므로 이상 기체 법칙에 따라 분자량이 작을수록 평균 운동 속도가 커진다. 따라서 기체 A의 분자량이 가장 작으므로 평균 운동 속도가 가장 크다. 또한, 기체 A, B, C의 분자량이 모두 다르므로 평균 운동 속도도 모두 다르다.

    ⑤ 기체 A, B, C는 모두 동일한 온도와 압력에서 존재하므로 이상 기체 법칙에 따라 분자량이 클수록 평균 운동 속도가 작아진다. 따라서 기체 C의 분자량이 가장 크므로 평균 운동 속도가 가장 작다. 또한, 기체 A의 분자량이 가장 작으므로 평균 운동 속도가 가장 크다. 따라서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.
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16. 그림은 일정한 압력에서 1몰의 이상 기체와 기체 A의 온도에 따른 부피를 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 "ㄱ, ㄴ"인 이유는 다음과 같다.

    ㄱ. 일정한 압력에서 기체의 부피는 온도가 증가할수록 증가한다.
    - 그림에서 온도가 증가할수록 이상 기체와 기체 A의 부피가 증가하는 것을 볼 수 있다.

    ㄴ. 기체 A는 이상 기체보다 온도가 낮아도 같은 부피를 가진다.
    - 그림에서 이상 기체와 기체 A의 부피가 일치하는 지점이 존재하며, 이는 기체 A가 이상 기체보다 더 밀도가 높기 때문이다. 따라서 기체 A는 같은 부피를 가지기 위해서는 더 낮은 온도가 필요하다.
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17. 다음은 2A(g) + B(g) → 2C(g) 반응에서 기체의 양적 관계를 확인하기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기체 상수 R은 0.082기압ㆍL/몰ㆍK이고, 반응전후 온도 변화는 없다.) [3점]

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

    ㄱ. 실험에서 A와 B의 몰수를 2배로 늘리면 C의 몰수도 2배로 증가한다. 이는 반응식에서 A와 B가 C로 변화하는 계수가 2로 되어 있기 때문이다.

    ㄴ. 실험에서 A와 B의 몰수를 고정하고 온도를 높이면 C의 몰수도 증가한다. 이는 반응열이 양수이기 때문에 엔탈피가 증가하면서 반응이 촉진되기 때문이다.

    ㄷ. 실험에서 A와 B의 몰수를 고정하고 용기의 부피를 늘리면 C의 몰수도 증가한다. 이는 기체의 상태방정식인 PV=nRT에서 압력과 온도가 고정되어 있기 때문에 부피가 증가하면 몰수도 증가하기 때문이다.
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18. 다음은 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기체 A, B는 서로 반응하지 않으며 상태 변화는 없다.)

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

    - 실험 전과 후에 기체의 질량이 변하지 않았다는 것은 질량 보존 법칙이 성립한다는 것을 의미한다. 따라서 기체 A와 B의 질량의 합은 실험 전후로 동일하다.
    - 실험 전과 후에 기체 A와 B의 부피가 변하지 않았다는 것은 부피 보존 법칙이 성립한다는 것을 의미한다. 따라서 기체 A와 B의 부피의 합은 실험 전후로 동일하다.

    따라서 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 것이다.
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19. 그림 (가)와 같이 실린더에 기체 A와 B를 넣고, 피스톤의 고정 장치를 풀었더니 (나)와 같이 되었다.

기체 A와 B의 분자량 비는? (단, 온도는 일정하게 유지된다.)

  1. 1 : 1
  2. 1 : 2
  3. 1 : 3
  4. 2 : 1
  5. 2 : 3
(정답률: 알수없음)
  • 기체 A와 B의 분자량 비는 2 : 1이다. 이는 가스의 상태방정식인 PV=nRT에서 유도할 수 있다. 피스톤의 고정 장치를 풀면, A와 B 기체는 서로 혼합되어 평형을 이루게 된다. 이때, A와 B의 분자량 비가 x : y 라면, A 분자 1개와 B 분자 1개가 충돌하여 생성되는 충돌 횟수는 x : y 이다. 따라서, A 분자 1개와 B 분자 1개가 충돌하여 생성되는 충돌 횟수가 같아지려면, x:y = 2:1 이어야 한다.
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