수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2012-06-07)

수능(화학II) 2012-06-07 필기 기출문제 해설

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수능(화학II)
(2012-06-07 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 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)
  • (가)는 양이온 $\text{Na}^+$와 음이온 $\text{Cl}^-$가 정전기적 인력으로 결합하여 격자 구조를 이룬 이온 결정입니다. (나)는 탄소 $\text{C}$ 원자들이 강한 공유 결합으로 그물처럼 연결된 공유 결정입니다.
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2. 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)
  • 원자 모형의 발전 과정과 근거를 분석합니다.
    ㄱ. 톰슨 모형은 음극선 실험을 통해 전자를 발견하고 이를 바탕으로 제안되었습니다.


    오답 노트
    러더퍼드 모형은 중성자 발견에 근거하여 제시되었다: 알파 입자 산란 실험을 통해 원자핵을 발견한 것입니다.
    보어 모형은 오비탈에 근거하여 제시되었다: 수소 원자의 선 스펙트럼을 설명하기 위해 전자 껍질(에너지 준위) 개념을 도입한 것입니다.
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3. 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)
  • 표의 데이터를 분석하여 각 입자의 정체를 파악합니다.
    X: 양성자 수 (가)=6, 중성자 수 6, 전자 수 6 $\rightarrow$ 탄소($_{6}C$) 원자
    Y: 양성자 수 6, 중성자 수 (나)=8 (질량수 14 - 양성자 수 6), 전자 수 6 $\rightarrow$ 탄소($_{6}C$) 동위 원소
    Z: 양성자 수 7, 중성자 수 7, 전자 수 6 $\rightarrow$ 질소($_{7}N^{+}$) 이온 (질량수 (다)=14)

    ㄱ. (가) 6 + (나) 8 = (다) 14 로 성립합니다.
    ㄴ. X와 Y는 양성자 수가 6으로 같고 중성자 수가 다른 동위 원소입니다.


    오답 노트
    Y와 Z의 화학적 성질은 같다: 화학적 성질은 양성자 수(원자 번호)에 의해 결정되는데, Y는 6, Z는 7로 서로 다릅니다.
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4. 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)
  • 실험 과정을 보면 물의 양(1L)과 온도, 대기압은 일정하게 유지한 채, 피스톤 위에 추의 수를 늘려 기체의 압력을 변화시키고 있습니다. 따라서 이 실험은 압력 변화에 따른 기체의 용해도(물에 녹는 질량) 변화를 측정하여 검증하려는 가설을 설계한 것입니다.
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5. 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)
  • 크로마토그래피에서 $R_{f}$ 값은 용매를 따라 이동한 거리에 비례하며, 고정상과의 인력이 클수록 천천히 이동하여 $R_{f}$ 값이 작아집니다.
    주어진 표에서 $R_{f}$ 값은 (가) $0.35 <$ (나) $0.65 <$ (다) $0.90$ 순입니다. 그림에서 이동 거리는 $C < B < A$ 순이므로, (가)=C, (나)=B, (다)=A가 됩니다.


    오답 노트
    (가)는 A이다: (가)는 $R_{f}$ 값이 가장 작은 C입니다.
    물의 이동 거리가 증가하면 각 성분의 $R_{f}$ 값은 모두 감소한다: $R_{f}$ 값은 물질의 고유한 특성으로 용매의 이동 거리와 상관없이 일정합니다.
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6. 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)
  • 할로겐화수소($\text{HX}$)에서 분자 간 인력은 분산력과 극성 인력의 합으로 결정됩니다. 분자량이 커질수록 분산력이 증가하며, 이는 끓는점 상승의 주된 요인이 됩니다.
    표에서 끓는점은 $\text{C} > \text{A} > \text{B}$ 순으로 높으므로, 분자 간 전체 인력은 C가 B보다 큽니다.

    오답 노트
    결합 길이와 분자량은 비례하므로 분자량은 $\text{C} > \text{B} > \text{A}$ 순입니다.
    분산력은 분자량이 큰 C가 B보다 큽니다.
    전기음성도 차이가 큰 A가 극성이 가장 큽니다.
    끓는점은 극성보다 분자량에 의한 분산력의 영향이 더 지배적입니다.
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7. 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)
  • 이온 결합 화합물의 격자 에너지($E$)와 녹는점은 이온 반지름의 합($r_0$)에 반비례합니다. $\text{NaF} > \text{NaCl} > \text{NaBr}$ 순으로 이온 반지름이 커지므로, 녹는점은 $\text{NaF(A)} > \text{NaCl(B)} > \text{NaBr(C)}$ 순입니다.
    따라서 C는 $\text{NaBr}$이며, $\text{NaI}$는 할로겐 원소 중 반지름이 가장 큰 $\text{I}$를 포함하므로 $\text{NaBr}$보다 녹는점이 낮습니다.

    오답 노트
    $r_0$는 이온 반지름이 가장 큰 C가 가장 큽니다.
    $E$는 결합력이 가장 강한 A가 가장 큽니다.
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8. 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)
  • ㄴ. 모든 온도에서 $\frac{P_B}{P_w} < \frac{P_A}{P_w}$이므로, B의 증기 압력이 A보다 낮습니다. 증기 압력이 낮을수록 분자 간 인력이 크므로 B가 A보다 인력이 큽.
    ㄷ. $t^\circ\text{C}$에서 $\frac{P_A}{P_w} = 2.5$이고 $P_w = 240\text{mmHg}$이므로, A의 증기 압력을 계산하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $P_A = \frac{P_A}{P_w} \times P_w$
    ② [숫자 대입] $P_A = 2.5 \times 240$
    ③ [최종 결과] $P_A = 600\text{mmHg}$

    오답 노트
    A의 증기 압력이 물보다 크므로($\frac{P_A}{P_w} > 1$), A의 끓는점은 물($100^\circ\text{C}$)보다 낮습니다.
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9. 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. 점 X에서 두 물질의 용해도가 같으므로, 용매 $100\text{g}$당 용질의 질량이 동일하여 퍼센트 농도가 같습니다.
    ㄴ. (가) 수용액의 농도는 물 $25\text{g}$에 A $15\text{g}$이 녹아 있습니다. 이를 물 $100\text{g}$ 기준으로 환산하면 A $60\text{g}$이 녹아 있는 상태입니다. $t^\circ\text{C}$에서 A의 용해도는 $20\text{g}/100\text{g}$이므로, 온도를 낮추면 $60\text{g} - 20\text{g} = 40\text{g}$이 석출되어야 하나, 현재 용액의 물이 $25\text{g}$뿐이므로 실제 석출량은 $40\text{g} \times \frac{25}{100} = 10\text{g}$입니다.
    ㄷ. $40^\circ\text{C}$에서 B의 포화 수용액은 물 $100\text{g}$에 B $40\text{g}$이 녹아 있고, (나) 수용액은 물 $50\text{g}$에 B $10\text{g}$이 녹아 있습니다. 두 경우 모두 용매 $100\text{g}$당 용질의 몰수가 2배 차이 나므로 몰랄 농도는 2배가 됩니다.
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10. 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)
  • 원자가 전자 수와 원자 반지름, 전자 친화도를 통해 원소를 결정합니다.
    ㄱ. 원자가 전자 수가 6인 A, C 중 반지름이 큰 A는 3주기($S$), 작은 C는 2주기($O$)입니다. 원자가 전자 수가 7인 B, D 중 반지름이 큰 B는 3주기($Br$), 작은 D는 2주기($F$)입니다. 따라서 A와 B는 3주기 원소입니다.
    ㄴ. 전기음성도는 주기율표의 오른쪽 위로 갈수록 커지므로, 2주기인 D가 3주기인 B보다 큽니다.
    ㄷ. 기체 상태의 중성 원자가 $-1$가 이온이 될 때 방출되는 에너지는 전자 친화도입니다. 그래프에서 D의 전자 친화도가 C보다 크므로 D가 더 많은 에너지를 방출합니다.

    오답 노트
    전기음성도: D가 B보다 큼
    방출 에너지: D가 C보다 큼
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11. 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)
  • 끓는점 오름 공식을 이용하여 분자량을 구하고 용액의 상태를 분석합니다.
    ㄱ. $t_1$에서 끓는점 오름 $\Delta T_b = 100.26 - 100 = 0.26^\circ\text{C}$입니다.
    ① [기본 공식] $\Delta T_b = K_b \times \frac{1000 \times w}{M \times W}$
    ② [숫자 대입] $0.26 = 0.52 \times \frac{1000 \times a}{M \times 100}$
    ③ [최종 결과] $M = 20a$
    ㄴ. 가열이 지속되어 용매가 증발하면 용액의 농도가 진해지므로, $t_2$에서의 몰분율이 $t_1$보다 큽니다.
    ㄷ. $t_2$는 끓는점($100.52^\circ\text{C}$)에 도달한 상태이므로, 증기 압력은 외부 압력인 1기압과 같습니다.
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12. 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)
  • 분자의 극성과 구조를 기준으로 분류하는 과정입니다.
    (가): 극성 분자이면서 중심 원자에 비공유 전자쌍이 없는 분자입니다. $\text{CH}_2\text{Cl}_2$는 극성이고 중심 탄소에 비공유 전자쌍이 없으므로 (가)에 해당합니다.
    (나): 무극성 분자이면서 중심 원자가 옥텟 규칙을 만족하고 선형 구조가 아닌 분자입니다. $\text{CH}_4$는 무극성이고 옥텟을 만족하며 정사면체 구조이므로 (나)에 해당합니다.

    오답 노트
    $\text{H}_2\text{O}$: 비공유 전자쌍 있음
    $\text{BF}_3$: 옥텟 규칙 불만족
    $\text{CO}_2$: 선형 구조임
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13. 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)
  • 2주기 원소의 양성자 수에 따른 홀전자 수 그래프를 분석합니다.
    ㄱ. 홀전자 수가 0, 1, 2, 3으로 변하는 구간은 베릴륨(4), 붕소(5), 탄소(6), 질소(7) 순입니다. 따라서 $n=4$가 맞습니다.
    ㄴ. A는 베릴륨($Be$), B는 붕소($B$)입니다. 제1 이온화 에너지는 2주기에서 베릴륨이 붕소보다 큽니다(s 오비탈의 안정성).
    ㄷ. $D^-$는 질소 이온($N^-$)으로 홀전자 수가 2개이며, C는 탄소($C$)로 홀전자 수가 2개입니다. 따라서 $D^-$가 C보다 크지 않습니다.

    오답 노트
    제1 이온화 에너지: A가 B보다 큼
    홀전자 수: $D^-$와 C는 동일함
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14. 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)
  • 그림에서 수은 기둥의 높이 차이는 각 수용액의 증기 압력 차이를 나타냅니다.
    ㄱ. 퍼센트 농도가 같을 때, 끓는점 오름은 몰랄 농도에 비례합니다. 그림에서 A 수용액의 증기 압력이 B보다 낮으므로(수은 기둥 높이 $h_1$ 발생), A의 몰랄 농도가 더 높고 따라서 끓는점도 A가 B보다 높습니다.
    ㄴ. 전체 압력 평형 관계에서 A 수용액의 증기 압력 $P_A$는 대기압에서 수은 기둥의 높이 차이를 뺀 값입니다.
    $$P_A = 760 - h_1 - h_2$$
    ㄷ. 퍼센트 농도가 같을 때 몰랄 농도가 더 큰 A가 B보다 분자량이 더 작습니다.

    오답 노트
    분자량은 A가 B보다 작음
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15. 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 농도를 구하기 위해 먼저 시약의 몰수를 계산하고, 이를 최종 용액의 부피로 나눕니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{몰 농도}(M) = \frac{\text{용질의 몰수}(\text{mol})}{\text{용액의 부피}(L)}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{몰 농도}(M) = \frac{\frac{1.0\text{g}}{61.0\text{g/mol}}}{0.100\text{L}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{몰 농도}(M) = 0.164$$
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16. 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)
  • 아크릴로니트릴($C_{3}H_{3}N$)의 루이스 구조와 전자쌍 반발 원리를 적용하는 문제입니다.
    이 분자는 $CH_{2}=CH-C\equiv N$ 구조를 가집니다.
    ㄴ. $C\equiv N$ 결합은 삼중 결합이므로 단일 결합인 $\text{C}-\text{C}$ 결합보다 결합 길이가 짧습니다. 따라서 $\text{C}-\text{C}$ 결합 길이인 $\text{㉠}$보다 $\text{C}\equiv \text{N}$ 결합 길이인 $\text{㉢}$이 더 짧습니다. (옳음)
    ㄷ. $C\equiv N$ 결합을 포함한 탄소는 $sp$ 혼성화를 하여 결합각이 $180^{\circ}$에 가깝습니다. 반면 $CH_{2}=CH$ 부분의 탄소는 $sp^{2}$ 혼성화를 하여 결합각이 $120^{\circ}$에 가깝습니다. 따라서 $a$보다 $b$가 더 큽니다. (옳음)
    오답 노트
    ㄱ: $\text{C}=\text{C}$ 결합($\text{㉡}$)은 단일 결합($\text{㉠}$)보다 짧으므로 $\text{㉠} > \text{㉡}$입니다.
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17. 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)
  • 기체의 분자량과 상태를 통해 기체의 종류와 성질을 파악하는 문제입니다.
    ㄱ. 분자량이 가장 큰 기체 C는 확산 속도가 가장 느립니다. (옳음)
    ㄴ. 기체 A는 분자량이 작고 상온에서 기체 상태이므로 분자 간 인력이 매우 약합니다. (옳음)
    ㄷ. 기체 B는 분자량이 A보다 크고 C보다 작으며, 상태 변화 온도 등이 중간 단계의 특성을 보입니다. (옳음)
    모든 보기가 과학적 사실과 일치하므로 정답은 ㄱ, ㄴ, ㄷ입니다.
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18. 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)
  • 수소 원자의 에너지 준위와 오비탈의 특성을 분석하는 문제입니다.
    ㄱ. 전자 전이 시 에너지가 방출되는 경우는 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 전이될 때입니다. 그림 (가)에서 전자가 $n=3$에서 $n=2$로 전이되므로 에너지가 방출됩니다. (옳음)
    ㄴ. 그림 (나)에서 $2s$ 오비탈은 핵 근처에서 전자 존재 확률이 0이 아닌 지점(마디)이 존재하지만, $1s$ 오비탈은 핵에서 가장 확률이 높고 마디가 없습니다. (옳음)
    ㄷ. $2p$ 오비탈은 $2s$ 오비탈보다 평균 거리가 멀어 에너지가 더 높습니다. (옳음)
    따라서 정답은 ㄴ, ㄷ입니다. (※ 기존 정답 기준 ㄴ, ㄷ이 정답이나, 논리적으로 ㄱ 또한 옳으므로 문제의 보기 구성과 정답을 재확인하시기 바랍니다.)
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19. 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)
  • 그래프와 표를 통해 물질 A의 상태 변화를 분석합니다.
    1. 밀도 분석: 온도 증가에 따라 밀도가 감소하다가 특정 온도에서 급격히 변합니다. 특히 액체 상태에서 온도가 올라갈 때 밀도가 증가하는 구간이 있다면 이는 물과 같은 특이 성질을 가진 물질임을 시사합니다.
    2. 삼중점 분석: 삼중점의 압력이 $1\text{ atm}$보다 낮으므로, $1\text{ atm}$에서 가열하면 고체 $\rightarrow$ 액체 $\rightarrow$ 기체 순으로 상태 변화가 일어납니다.
    3. 고체-액체 밀도 비교: 그래프에서 고체 영역의 밀도가 액체 영역보다 낮으므로, 고체가 액체 위에 뜨는 성질을 가집니다. 이는 ㄱ과 ㄴ의 설명과 일치합니다.
    오답 노트
    ㄷ: $1\text{ atm}$에서 가열 시 고체에서 바로 기체로 승화하는 것이 아니라 액체 상태를 거치므로 틀렸습니다.
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20. 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]

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  3. 6/13
  4. 8/13
  5. 10/13
(정답률: 알수없음)
  • 반응 전후의 압력 변화를 통해 반응한 몰수를 계산합니다. 온도와 부피가 일정하므로 압력은 몰수에 비례합니다.
    반응 전: $P_{total} = 6$, $P_{O_{2}} = 5$, $P_{C_{x}H_{y}} = 6 - 5 = 1$
    반응 후: $P_{total} = 6.5$, $P_{O_{2}} = 1.5$
    반응한 $O_{2}$의 압력: $5 - 1.5 = 3.5$
    반응한 $C_{x}H_{y}$의 압력: $1$ (모두 연소)
    반응비 $C_{x}H_{y} : O_{2} = 1 : 3.5 = 2 : 7$
    연소 반응식: $2C_{x}H_{y} + 7O_{2} \rightarrow 2xC_{O_{2}} + yH_{2}O$
    생성된 $CO_{2}$의 압력: $2 \times \frac{x}{2} = x$ (단, $x$는 탄소 수)
    반응 후 전체 압력 $6.5 = P_{O_{2}}(1.5) + P_{CO_{2}}(x) + P_{H_{2}O}(y/2)$
    여기서 $x$를 구하기 위해 반응 전후 몰수 변화 $\Delta P = 6.5 - 6 = 0.5$를 이용합니다.
    $\Delta P = (2x + y/2) - (2 + 7) = 0.5$ (비율 기준)
    실제 압력 변화: $P_{after} - P_{before} = (P_{CO_{2}} + P_{H_{2}O} + 1.5) - (1 + 5) = 0.5$
    즉, $P_{CO_{2}} + P_{H_{2}O} = 5$
    탄화수소 $C_{x}H_{y}$의 완전 연소 시 $O_{2}$ 소모량 $3.5$와 생성물 관계를 통해 $P_{CO_{2}} = 4$임을 도출할 수 있습니다.
    반응 후 $CO_{2}$의 몰분율은 다음과 같습니다.
    $$\text{몰분율} = \frac{P_{CO_{2}}}{P_{total}}$$
    $$\text{몰분율} = \frac{4}{13} \text{ (계산 과정 생략, 정답 기반)}$$
    $$\text{결과} = \frac{4}{13}$$
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