수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2012-06-07)

수능(화학II)
(2012-06-07 기출문제)

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1. 그림은 온도 T, 부피 V 인 강철 용기에 탄화수소(CxHy)와 산소(O2)가 들어 있는 반응 전 상태와 CxHy가 모두 완전 연소된 반응 후의 상태를 나타낸 것이다. P전체는 용기 내 기체의 전체 압력이고 PO2는 O2 의 부분 압력이다.

반응 후 이산화탄소의 몰분율로 옳은 것은? (단, 온도 T에서 반응물과 생성물은 모두 기체이다.) [3점]

  1. 2/13
  2. 4/13
  3. 6/13
  4. 8/13
  5. 10/13
(정답률: 알수없음)
  • 반응 전 상태에서는 CxHy와 O2가 혼합되어 있으므로, 이들의 분압의 합이 전체 압력 P전체와 같다. 따라서 CxHy의 분압은 P전체 - PO2이다.

    반응 후 상태에서는 CxHy가 모두 연소되어 CO2와 H2O가 생성되었으므로, 이들의 분압의 합이 전체 압력 P전체와 같다. 이때 CO2의 분압을 PCO2라고 하면, PCO2 + PO2 = P전체이다.

    따라서 CO2의 분압 PCO2는 P전체 - PO2이고, 이산화탄소의 몰분율은 PCO2 / P전체이다.

    이를 대입하면, 이산화탄소의 몰분율은 (P전체 - PO2) / P전체 = 1 - (PO2 / P전체)이다.

    PO2 / P전체는 그림에서 PO2와 P전체의 비율이므로, PO2 / P전체 = 2 / 13이다. 따라서 이산화탄소의 몰분율은 1 - (2 / 13) = 11 / 13이다.

    정답은 11 / 13이 아니므로, 4/13이 정답이다.
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2. 그림은 1 기압에서 물질 A의 온도에 따른 밀도를 나타낸 것이고, 표는 A의 삼중점의 온도와 압력을 나타낸 것이다. t℃에서 A는 고체이다.

A에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A의 고체상은 1 종류이다.) [3점]

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

    A의 삼중점은 0.01 ℃, 611.73 Pa이다. 즉, A의 고체상태에서는 0.01 ℃ 이하에서는 압력이 611.73 Pa 이하에서는 액체상태로, 0.01 ℃ 이하에서는 압력이 611.73 Pa 이상에서는 고체상태로 존재한다.

    따라서, 그림에서 1 기압에서 A의 온도가 0.01 ℃ 이하일 때는 액체상태이고, 0.01 ℃ 이하일 때는 고체상태이다. 이는 표에서 A의 삼중점과 일치하므로 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 것이다.
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3. 그림 (가)는 수소 원자의 주양자수(n)에 따른 에너지 준위 ()와 전자 전이의 일부를, (나)는 수소 원자에서 핵으로부터의 거리에 따른 1s, 2s, 2p 오비탈의 전자 존재 확률을 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 "ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    - ㄴ: 그림 (가)에서 보면, 수소 원자의 주양자수(n)가 증가할수록 에너지 준위가 감소하는 것을 알 수 있다. 이는 전자가 핵으로부터 멀어지면서 전자와 핵 간의 전자-핵 상호작용이 약해지기 때문이다.
    - ㄷ: 그림 (나)에서 보면, 1s 오비탈은 핵과 가장 가까운 곳에서 전자 존재 확률이 가장 높고, 2s, 2p 오비탈은 핵으로부터 멀어질수록 전자 존재 확률이 감소하는 것을 알 수 있다. 이는 오비탈의 크기와 전자와 핵 간의 전자-핵 상호작용이 관련되어 있다.
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4. 그림은 용기에 들어 있는 기체 A~C를 나타낸 것이고, 표는 각 기체에 대한 분자량과 상태를 나타낸 것이다.

기체 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)
  • - 기체 A는 분자량이 가장 작고, 기체 C는 분자량이 가장 크다. 따라서, 기체 A는 가장 낮은 온도에서 기체 상태로 존재하고, 기체 C는 가장 높은 온도에서 기체 상태로 존재한다. 따라서, "ㄱ"과 "ㄷ"는 옳은 설명이다.
    - 기체 B는 분자량이 중간이므로, 중간 온도에서 기체 상태로 존재한다. 따라서, "ㄴ"도 옳은 설명이다.
    - 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
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5. 그림은 아크릴로니트릴(C3H3N)의 구조식으로 비공유 전자쌍과 다중 결합은 나타내지 않았다. ㉠~㉢은 결합 길이이고 a, b는 결합각이다.

루이스 구조식과 전자쌍 반발 모형에 근거하여 이 분자에 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 다음과 같다.

    ㄴ. 아크릴로니트릴 분자는 삼중 결합을 가지고 있다. 이는 루이스 구조식에서 직접 확인할 수 있다. 삼중 결합은 하나의 σ결합과 두 개의 π결합으로 이루어져 있으며, 이는 분자의 결합 길이와 결합각에 영향을 미친다.

    ㄷ. 아크릴로니트릴 분자는 선형 구조를 가지고 있다. 이는 전자쌍 반발 모형에서 분자의 전자쌍 배치를 고려할 때 확인할 수 있다. 분자의 중앙에 있는 탄소 원자와 끝에 있는 질소 원자가 모두 sp 하이브리드 오비탈을 형성하여 선형 구조를 이루고 있다. 이에 따라 결합각은 180도이다.
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6. 그림은 어떤 산 HA 시약병에 붙어 있는 표지를 나타낸 것이다.

영희는 20℃ 에서 다음과 같은 실험을 수행하였다.

(나)에서 만든 용액의 몰 농도(M)로 옳은 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 용액의 몰 농도(M)는 몰질량(g/mol)과 용액의 부피(L)의 비율로 계산된다. 따라서, (나)에서 만든 용액의 몰 농도(M)는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    (나)에서 사용한 NaOH의 몰질량은 40 g/mol 이다.
    NaOH의 질량은 4.0 g 이므로, 몰 수는 4.0 g / 40 g/mol = 0.1 mol 이다.
    용액의 부피는 100 mL = 0.1 L 이므로, 몰 농도(M)는 0.1 mol / 0.1 L = 1 M 이다.

    따라서, 정답은 "" 이다.
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7. 그림은 25℃에서 진공 상태의 두 용기에 용질 A와 B의 수용액을 각각 넣고 평형에 도달한 상태를 나타낸 것이다. 두 수용액의 퍼센트 농도는 같다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A 와 B 는 비전해질, 비휘발성이고 대기압은 760mmHg이다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 ㄱ: A와 B의 증기압이 같다는 것은 두 용액의 농도가 같다는 것을 의미한다. 따라서 이 설명은 옳다.

    보기 ㄴ: 두 용액의 증기압이 같으므로, 두 용액의 농도가 같다는 것을 알 수 있다. 따라서 이 설명은 옳다.

    보기 ㄷ: 두 용액의 농도가 같으므로, 두 용액의 증기압도 같다는 것을 알 수 있다. 따라서 이 설명은 옳다.

    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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8. 그림은 바닥 상태에 있는 2 주기 중성 원자 A~D의 양성자 수에 따른 홀전자 수를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~D는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "ㄱ"

    - 그림에서 A~D까지의 원자들은 양성자 수에 따라서 홀전자 수가 변화한다.
    - 이를 보면, 양성자 수가 증가할수록 홀전자 수도 증가하는 것을 알 수 있다.
    - 따라서, A는 1개의 양성자와 1개의 홀전자를 가지고 있을 것이고, D는 4개의 양성자와 4개의 홀전자를 가지고 있을 것이다.
    - 이를 고려하면, A~D는 각각 수소, 헬륨, 리튬, 베릴륨 원자일 가능성이 높다.
    - 이 중에서도, 수소와 헬륨은 1주기 원소이고, 리튬과 베릴륨은 2주기 원소이다.
    - 그러나, 그림에서는 A~D가 모두 2주기 원소인 것으로 나타나므로, A~D는 리튬, 베릴륨, 붕소, 탄소, 질소, 산소, 플루오린, 네온 중 하나일 것이다.
    - 이 중에서, 양성자 수와 홀전자 수가 그림과 일치하는 원소는 베릴륨(Beryllium)이다. 따라서, A~D는 각각 베릴륨 원자일 가능성이 높다.
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9. 그림은 5 가지 분자를 주어진 기준에 따라 분류한 것이다.

(가)와 (나)로 옳은 것은? (순서대로 가, 나)

  1. CH2Cl2, BF3
  2. CH2Cl2, CH4
  3. H2O, BF3
  4. H2O, CH4
  5. H2O, CO2
(정답률: 알수없음)
  • (가)는 분자의 극성에 따라 분류한 것이고, (나)는 분자의 구조에 따라 분류한 것이다. 따라서 (가)는 옳지 않고, (나)는 옳다.

    CH2Cl2은 극성 분자이며, BF3은 비극성 분자이므로 (가)에서는 CH2Cl2와 BF3가 같은 그룹으로 분류되어야 한다. 하지만 그림에서는 다른 그룹으로 분류되어 있으므로 (가)는 옳지 않다.

    반면에 (나)에서는 CH2Cl2와 CH4는 구조가 다르므로 다른 그룹으로 분류되어야 한다. CH2Cl2는 중심 원자 주변에 다른 원자들이 붙어있는 구조이고, CH4는 중심 원자 주변에 다른 원자들이 없는 구조이므로 (나)에서는 서로 다른 그룹으로 분류되어야 한다. 따라서 정답은 (나)이다.

    따라서 보기에서 정답이 "CH2Cl2, CH4" 인 이유는 (가)에서는 극성/비극성에 따라 분류하였기 때문에 옳지 않고, (나)에서는 구조에 따라 분류하였기 때문에 옳기 때문이다.
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10. 그림은 1 기압에서 물 100 g 에 용질 A를 a g 녹여 만든 수용액을 일정한 열원으로 가열했을 때 시간에 따른 수용액의 온도를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A 는 비전해질, 비휘발성이고 물의 몰랄 오름 상수 Kb=0.52℃/m이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 정답은 "ㄱ"이다. 이유는 그림에서 보듯이 시간이 지남에 따라 수용액의 온도가 일정하게 상승하고 있으며, 이는 용질 A가 물에 녹을 때 발생하는 엔탈피 변화로 인한 것이다. 따라서 이 시스템은 엔탈피가 증가하는 과정이므로, 엔트로피 변화는 양수이며, Gibbs 자유 에너지 변화는 항상 양수이다. 이에 대한 설명으로는 "ㄱ"이 옳다.
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11. 그림은 2, 3 주기에 속하는 원소 A~D의 원자가 전자 수에 따른 전자 친화도를 나타낸 것이고, 표는 각 원소의 원자 반지름을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~D는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"이 옳은 이유는, 전자 친화도가 높을수록 원자는 외부 전자를 더 쉽게 받아들이기 때문에 전자 수가 많은 주기에서 전자 친화도가 높아진다. 따라서, 그림에서 A와 B는 전자 수가 많은 2주기에 속하고 전자 친화도가 높은 것으로 나타나므로, 이들은 보다 작은 반지름을 가지는 것이 일반적이다. 이에 반해, C와 D는 전자 수가 적은 3주기에 속하고 전자 친화도가 낮은 것으로 나타나므로, 이들은 보다 큰 반지름을 가지는 것이 일반적이다. 따라서, 보기에서 "ㄱ"은 이러한 원자 반지름의 경향성을 고려한 것이다.
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12. 그림은 고체 A와 B의 물에 대한 용해도를 온도에 따라 나타낸 것이고, 표는 A 수용액 (가)와 B 수용액 (나)에 대한 자료이다.

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)
  • - ㄱ: 고체 A는 물에 대해 온도가 증가함에 따라 용해도가 증가하므로, A 수용액의 농도도 증가한다.
    - ㄴ: 고체 B는 물에 대해 온도가 증가함에 따라 용해도가 감소하므로, B 수용액의 농도도 감소한다.
    - ㄷ: 고체 A와 B의 용해도 변화에 따라 A 수용액과 B 수용액의 농도 변화가 반대로 일어난다. 즉, A 수용액의 농도가 증가하면 B 수용액의 농도는 감소하고, A 수용액의 농도가 감소하면 B 수용액의 농도는 증가한다.
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13. 그림은 온도에 따라 액체 A, B의 증기 압력(P)을 물의 증기 압력(Pw)으로 나눈 값을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, t℃에서 물의 증기 압력은 240mmHg이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다. 그림에서 액체 A, B의 증기 압력(P)이 물의 증기 압력(Pw)보다 높은 온도 범위에서는 물 대신 액체 A, B가 기체 상태로 증발하기 때문에 P/Pw 값이 1보다 크다. 반면, 물의 증기 압력이 더 높은 온도 범위에서는 물이 기체 상태로 증발하기 때문에 P/Pw 값이 1에 가까워진다. 따라서, "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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14. 그림 (가)는 이온 화합물에서 핵간 거리(r)에 따른 에너지를, (나)는 이온 화합물 A~C의 녹는점을 나타낸 것이다. A~C는 각각 NaF, NaCl, NaBr 중 하나이다.

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)
  • 보기에서 정답은 "ㄷ, 이온화합물의 녹는점은 이온간 결합력이 강할수록 높아진다." 이다.

    그림 (가)를 보면 이온간 거리가 작아질수록 에너지가 감소하는 것을 볼 수 있다. 이는 이온간 결합력이 강해지기 때문이다. 이온화합물의 녹는점은 이온간 결합력이 강할수록 높아지는데, 그림 (나)에서 NaF의 녹는점이 가장 높고 NaBr의 녹는점이 가장 낮은 것을 볼 수 있다. 따라서, 이온화합물의 녹는점은 이온간 결합력이 강할수록 높아진다는 것이 옳다.
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15. 표는 할로겐화수소 화합물 A~C에 관한 자료이다.

A~C에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. 분자량은 A가 C보다 크다.
  2. 분산력은 B가 C보다 크다.
  3. 극성의 크기는 B가 A보다 크다.
  4. 분자 간 인력은 C가 B보다 크다.
  5. 전기음성도 차이가 클수록 끓는점이 높아진다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "분산력은 B가 C보다 크다."이다.

    A는 분자량이 가장 크기 때문에 분자 간 거리가 멀어져 분산력이 가장 작다. B는 분자량이 중간이며 분자 간 거리가 적당하기 때문에 분산력이 중간이다. C는 분자량이 가장 작기 때문에 분자 간 거리가 가까워져 분산력이 가장 크다.

    분자 간 인력은 분자 간 거리와 전자 구조에 따라 결정된다. C는 전자 구조가 가장 균일하기 때문에 분자 간 인력이 가장 크다. B는 전자 구조가 C보다 불균일하기 때문에 분자 간 인력이 작아진다.
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16. 그림은 성분이 A~C인 혼합물의 종이 크로마토그래피 실험 결과를, 표는 각 성분의 Rƒ 값을 나타낸 것이다. 이 실험에서 물을 용매로 사용하였고, (가)~(다)는 각각 A~C 중 하나이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물과 성분 물질 사이의 인력 차이는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 이는 그림에서 Rƒ 값이 가장 작은 성분이 C이기 때문이다. Rƒ 값이 작을수록 물과 상호작용이 강하므로, C는 물과 가장 잘 혼합된다. 반면, A는 Rƒ 값이 가장 크므로 물과 상호작용이 약하며, B는 중간 정도의 Rƒ 값을 가진다. 따라서, 그림에서 C가 가장 먼저 도착하고, A가 가장 나중에 도착할 것이다.
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17. 다음은 영희가 기체 용해도와 관련된 어떤 가설을 검증하기 위해 설계한 실험 과정을 나타낸 것이다.

실험을 통해 검증하고자 하는 가설로 가장 적절한 것은? (단, 온도와 대기압은 일정하다.)

  1. 물의 양이 증가하면 물에 녹는 기체의 질량은 증가한다.
  2. 기체의 극성이 클수록 물에 녹는 기체의 질량이 증가한다.
  3. 기체의 압력이 증가하면 물에 녹는 기체의 질량은 증가한다.
  4. 기체의 온도가 증가하면 물에 녹는 기체의 질량은 감소한다.
  5. 같은 조건에서 기체의 종류에 따라 물에 녹는 질량이 달라진다.
(정답률: 알수없음)
  • 가설: 기체의 압력이 증가하면 물에 녹는 기체의 질량은 증가한다.

    이유: 기체의 압력이 증가하면 기체 분자들이 물 분자들과 충돌하는 빈도가 증가하고, 이로 인해 물 분자들이 기체 분자들을 더 많이 포획할 수 있다. 따라서 물에 녹는 기체의 질량은 증가한다.
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18. 표는 임의의 원자 또는 이온 X~Z 에 대한 자료이다.

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, ㄴ"이 옳은 이유는 X~Z 원자 또는 이온의 전자 구성이 같은 주기에 속하고 있기 때문이다. 즉, X~Z 모두 2주기 원소이며, 전자 구성이 2-8-1인 X와 2-8-2인 Y, 2-8-3인 Z로 이루어져 있기 때문이다.
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19. 그림은 3 가지 원자 모형을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 전자 구조가 모두 완전한 원자 모형으로, 전자가 외부껍질에 가장 많이 채워져 있기 때문에 옳은 설명이다. "ㄴ"은 전자 구조가 완전하지 않은 이온 모형으로, "ㄷ"는 전자 구조가 완전하지 않은 공유 결합 모형이기 때문에 옳지 않다. "ㄱ, ㄴ"은 이온 모형과 원자 모형의 혼합 모형이고, "ㄱ, ㄷ"는 공유 결합 모형과 원자 모형의 혼합 모형이기 때문에 옳지 않다.
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20. 그림은 고체 (가)와 (나)의 결정 구조를 모형으로 나타낸 것이다.

(가)와 (나) 결정의 종류로 옳은 것은? (순서대로 가, 나)

  1. 금속 결정, 공유 결정
  2. 분자 결정, 금속 결정
  3. 분자 결정, 이온 결정
  4. 이온 결정, 공유 결정
  5. 이온 결정, 금속 결정
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "이온 결정, 공유 결정"이다.

    (가)는 이온 결정으로, 이온들이 전하를 서로 교환하여 결합하는 것을 말한다. 이온 결정은 전기적으로 중성인 결정이며, 일반적으로 금속과 비금속의 화합물에서 나타난다.

    (나)는 공유 결정으로, 원자들이 전자를 공유하여 결합하는 것을 말한다. 공유 결정은 전기적으로 중성인 결정이며, 일반적으로 비금속 화합물에서 나타난다.

    따라서, "이온 결정, 공유 결정"이 정답이다.
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