수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2012-09-04)

수능(화학II)
(2012-09-04 기출문제)

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1. 다음은 어떤 물질 X의 물리적 성질을 알아보기 위한 실험이다.

다음 중 X에 해당하는 것으로 가장 적절한 것은?

  1. 흑연
  2. 구리
  3. 염화칼슘
  4. 다이아몬드
  5. 드라이아이스
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "염화칼슘" 입니다.

    이유는 실험에서 물질 X가 물에 녹는 것을 관찰할 수 있습니다. 이는 물질 X가 수용액을 형성하는 염이기 때문입니다. 따라서, "염화칼슘"이 정답입니다.
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2. 다음은 기체 A와 B가 반응하여 기체 C가 생성되는 반응식이다.

그림 (가)는 1L 강철 용기에 같은 몰수의 A와 B만을 넣은 초기 상태를, (나)는 충분한 시간 경과 후 평형에 도달한 상태를 나타낸 것이다. 이어서 온도를 올렸을 때 새로운 평형 상태인 (다)가 되었다. 평형 상수는 (다)가 (나)의 4 배이다.

는? [3점]

  1. 1/3
  2. 2/5
  3. 1/2
  4. 2/3
  5. 3/4
(정답률: 알수없음)
  • 반응식에서 몰 비율은 A:B:C = 1:1:1 이므로, 초기에는 A와 B의 몰수가 같으므로 각각 0.5 몰씩이다. 이후 평형에 도달하면 A와 B의 몰수는 각각 0.25 몰씩 줄어들고, C의 몰수는 0.5 몰씩 증가하여 A:B:C = 0.25:0.25:1.5 가 된다. 이때 평형 상수 K는 다음과 같다.

    K = [C]^2 / ([A][B]) = (1.5)^2 / (0.25)^2 = 36

    이제 온도를 올려서 새로운 평형 상태를 만들었을 때, 평형 상수는 4K = 144 이다. 이때 A와 B의 몰수를 각각 x 몰씩 줄이고, C의 몰수를 2x 몰씩 증가시키면 다음과 같은 몰 비율이 된다.

    [A] = [B] = 0.5 - x
    [C] = 1.5 + 2x

    이때 평형 상수 K'는 다음과 같다.

    K' = [C]^2 / ([A][B]) = (1.5 + 2x)^2 / (0.5 - x)^2

    K' = 4K = 144 이므로,

    (1.5 + 2x)^2 / (0.5 - x)^2 = 144/1 = 144

    (1.5 + 2x) / (0.5 - x) = 12

    1.5 + 2x = 12(0.5 - x)

    1.5 + 2x = 6 - 12x

    14x = 4.5

    x = 2/7

    따라서 A와 B의 몰수는 각각 0.5 - 2/7 = 3/7 몰씩 줄어들고, C의 몰수는 1.5 + 4/7 = 11/7 몰씩 증가한다. 이때 C의 몰 비율은 11/7 / (3/7) = 11/3 이므로, [C] / ([A] + [B] + [C]) = 11/3 / (3/7 + 3/7 + 11/3) = 2/3 이다. 따라서 정답은 2/3이다.
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3. 그림은 금속 X의 염인 XSO4 수용액과 금속 Y의 염인 YCl 수용액을 전기분해하는 장치를, 표는 전기분해가 진행되는 동안 각 전극에서 관찰된 결과를 나타낸 것이다. X, Y는 임의의 금속 원소이다.

전기분해 과정에 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 정답은 "ㄱ"이다. 이유는 전해질 용액에서 금속 X의 이온인 X2+이 양극에서 전자를 받아 X 금속으로 환원되고, 금속 Y의 이온인 Y+이 음극에서 전자를 받아 Y 금속으로 환원되기 때문이다. 이 과정에서 양극에서는 산화반응이 일어나고 음극에서는 환원반응이 일어나므로, 보기에서는 "산화반응이 일어나는 곳은 양극, 환원반응이 일어나는 곳은 음극"이라고 설명하고 있다.
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4. 다음은 수용액에서 일어나는 어떤 산화∙환원 반응의 알짜 이온 반응식이며, a~e 는 이온 반응식의 계수이다.

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 정답이 "ㄴ"인 이유는 수용액에서 일어나는 산화∙환원 반응의 전하 보존 법칙을 만족시키기 때문이다. 산화 반응과 환원 반응이 동시에 일어나는 경우, 산화된 물질의 전하와 환원된 물질의 전하가 같아야 한다. 이 반응에서는 Cr2O72- 이 6개의 전하를 가지고 있고, Fe2+가 2개의 전하를 가지고 있으므로, Cr2O72- 3개와 Fe2+ 6개를 이용하여 전하 보존 법칙을 만족시키는 것이 가능하다. 따라서, 이 반응에서는 a=3, b=6, c=1, d=2, e=7이 되어야 하며, 이 중에서 전하 보존 법칙을 만족시키는 것은 a=3, b=6, c=1, d=2, e=7인 "ㄴ"이 정답이 된다.
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5. 다음은 25℃의 물에서 어떤 산 HA와 염기 B의 이온화 반응식과 이온화 상수를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 25℃에서 물의 이온곱 상수(Kw)는 1.0×10-14이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 산 HA의 이온화 반응식은 HA ⇌ H+ + A- 이다.
    - 염기 B의 이온화 반응식은 B + H2O ⇌ BH+ + OH- 이다.
    - 이온화 상수는 각 반응식에서 생성된 이온의 농도의 곱을 생성 원자 농도의 곱으로 나눈 값이다.
    - HA의 이온화 상수는 [H+][A-]/[HA] 이고, B의 이온화 상수는 [BH+][OH-]/[B] 이다.
    - 물의 이온곱 상수(Kw)는 1.0×10-14이므로 [H+][OH-] = 1.0×10-14 이다.
    - 이를 이용하여 각 이온화 상수를 계산하면, HA의 이온화 상수는 1.0×10-5이고, B의 이온화 상수는 1.0×10-9이다.
    - 따라서, 보기에서 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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6. 그림은 4 가지 분자를 3 가지 분류 기준 (가)~(다)에 따라 분류한 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~C는 서로 다른 분자이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 분류 기준 중에서는 분자의 크기와 형태, 그리고 분자 내부의 결합 형태를 고려하는데, 이 중에서 분자의 크기와 형태가 가장 중요한 기준이기 때문이다. 따라서 A와 B는 분자의 크기와 형태가 다르므로 다른 분류에 속하게 되고, C와 D는 분자의 크기와 형태가 같으므로 같은 분류에 속하게 된다. 이에 따라 "ㄴ"이 정답이 된다.
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7. 다음은 기체 A와 B가 반응하여 기체 C가 생성되는 열화학 반응식이다.

그림 (가)는 고정 장치가 있는 실린더에서 주어진 반응이 평형을 이루고 있는 것을, (나)는 (가)의 온도를 올려 새로운 평형에 도달한 것을 나타낸 것이다. 그림 (다)는 (나)의 고정 장치를 풀고 피스톤을 밀어 또 다른 평형에 있는 것을 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 정답이 "ㄴ"인 이유는 그림 (다)에서 피스톤을 밀어서 용기의 부피를 줄였기 때문에 평형 상태에서 기체 C의 농도가 증가하게 되고, 이에 따라 역반응이 촉진되어 기체 A와 B의 농도가 감소하게 되기 때문입니다. 따라서, 그림 (다)에서는 기체 C의 농도가 더욱 증가하고, 기체 A와 B의 농도가 더욱 감소한 새로운 평형이 형성됩니다.
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8. 다음은 식초 속의 아세트산(CH3COOH)의 몰농도를 결정하기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 실험에서 산으로 작용하는 물질은 CH3COOH만 있으며, 종말점은 중화점으로 간주한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"이 옳은 이유는, 산과 염기의 중화반응에서 종말점을 중화점으로 간주하기 때문이다. 따라서, 실험에서 산으로 작용하는 물질인 CH3COOH의 몰농도를 결정하기 위해서는 종말점을 중화점으로 설정해야 한다.

    "ㄷ"가 옳은 이유는, 실험에서는 NaOH의 몰농도를 알고 있기 때문에, NaOH 용액을 표준용액으로 사용하여 산과 염기의 중화반응을 진행하면, CH3COOH 용액의 몰농도를 계산할 수 있다.

    따라서, "ㄱ, ㄷ"가 옳은 것이다.
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9. 그림은 25℃ 에서 콕이 닫힌 진공 상태의 두 용기 A, B 에 액체 X와 Y를 각각 넣고 평형에 도달한 상태를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는, 용기 A와 B의 부피가 같고 온도도 같기 때문에 이상기체 법칙에 따라 액체 X와 Y의 증기압이 같아진다. 따라서 두 액체의 증기압이 같으므로, 두 용기 안의 기체의 분압도 같아져서 콕이 닫혀있어도 액체 X와 Y의 위치가 바뀌지 않는다.
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10. 그림 (가)는 고정 장치가 있는 진공 실린더에 어떤 물질 X(l)를 넣은 후 압력 P1, 온도 T1 에서 액체와 기체가 평형을 이루고 있는 것을, (나)는 이 물질의 상평형 그림을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대기압은 1 기압이고, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, 그림 (가)에서 액체와 기체가 평형을 이루고 있으므로, 그림 (나)에서 이 물질의 상평형은 액체와 기체의 경계면이 존재하는 상태가 되어야 한다. 이는 보기 중에서 "ㄱ"만이 해당되는 것이다.
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11. 그림은 물과 관련된 반응의 엔탈피(H) 변화를 나타낸 것이다.

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 "ㄱ"은 반응이 엔탈피를 방출하여 발열반응이라는 것을 나타내고, "ㄴ"은 반응이 엔탈피를 흡수하여 흡열반응이라는 것을 나타낸다. 따라서, 그림에서 물과 관련된 반응 중 발열반응과 흡열반응이 모두 일어나는 것은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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12. 그림은 임의의 중성 원자 A~C의 전자 배치를 나타낸 것이다.

A~C에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. B는 들뜬 상태이다.
  2. B의 원자가 전자 수는 4 개이다.
  3. C2 에는 이중 결합이 있다.
  4. 제1 이온화 에너지는 A가 C보다 크다.
  5. AC3 에서 A는 옥텟 규칙을 만족하지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • AC3에서 A는 옥텟 규칙을 만족하지 않는다. 이는 A 원자 주위에 전자가 8개가 아니라 6개만 존재하기 때문이다. B는 들뜬 상태이며, 원자 전자 수는 4개이다. C2에는 이중 결합이 있다. 제1 이온화 에너지는 A가 C보다 크다.
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13. 표는 1 기압에서 물 100g에 비휘발성이고 비전해질인 물질 A와 B를 각각 9.0 g 과 6.0 g 을 녹인 수용액의 어는점과 끓는점을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 몰랄 내림 상수 Kƒ 는 1.86℃/m이고, 몰랄 오름 상수 Kb는 0.52℃/m이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 "A는 B보다 더 많이 녹는다"라는 것이다. 이는 물에 녹는 물질의 양이 더 많을수록 어는점과 끓는점이 낮아지기 때문이다. 따라서 A가 B보다 더 많이 녹는 것으로 보아 A의 양이 더 많다는 것을 알 수 있다.
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14. 그림은 1% 포도당 수용액의 농도를 몰농도와 몰랄 농도로 환산하는 과정을 나타낸 것이다. 포도당의 분자량은 M이고, 포도당 수용액의 밀도는 d g/mL이다.

A~C로 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"은 몰농도와 몰랄 농도가 모두 올바르게 계산되었기 때문에 옳다. "ㄷ"는 몰랄 농도를 계산할 때, 밀도를 고려하지 않고 단순히 질량을 부피로 나누어 계산했기 때문에 틀렸다. "ㄴ"은 몰농도를 계산할 때, 부피를 mL에서 L로 변환하지 않아서 틀렸다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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15. 그림은 임의의 원소 A~D의 이온 반지름을 나타낸 것이다. A~D는 각각 O, F, Na, Mg 중 하나이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~D 이온의 전자 배치는 Ne의 바닥 상태와 같다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답인 이유는 다음과 같다:
    - A 이온의 이온 반지름이 가장 작으므로 A는 원소 O이다. O 이온은 2- 전하를 가지므로 전자 구성은 1s^2 2s^2 2p^6이다.
    - D 이온의 이온 반지름이 가장 크므로 D는 원소 Mg이다. Mg 이온은 2+ 전하를 가지므로 전자 구성은 1s^2 2s^2 2p^6이다.
    - B와 C 이온의 이온 반지름은 비슷하므로 둘 중 하나는 원소 F이고 다른 하나는 원소 Na이다. F 이온은 1- 전하를 가지므로 전자 구성은 1s^2 2s^2 2p^6이다. Na 이온은 1+ 전하를 가지므로 전자 구성은 1s^2 2s^2 2p^6 3s^1이다.
    - 따라서, 가능한 원소 조합은 OFNaMg이며, "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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16. 표는 25℃에서 물에 잘 녹는 4 가지 염과 그 수용액의 액성을 나타낸 것이다. (가)~(다)는 산성 또는 염기성이다.

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 "ㄴ"은 모든 수용액이 염기성이기 때문에 옳고, "ㄷ"는 NaCl과 MgCl2의 수용액이 중성이기 때문에 옳다. 따라서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.
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17. 그림은 보어의 수소 원자 모형에서 4 가지 전자 전이 A~D를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 수소 원자의 에너지 준위 이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답인 이유는 다음과 같다.
    - A에서 B로의 전이는 에너지가 흡수되는 흡수 스펙트럼을 나타낸다.
    - C에서 D로의 전이는 에너지가 방출되는 방출 스펙트럼을 나타낸다.
    - A에서 D로의 전이는 흡수 스펙트럼과 방출 스펙트럼에서 동시에 관찰되는 혼합 스펙트럼을 나타낸다.
    - B에서 C로의 전이는 에너지 준위의 변화가 없으므로 스펙트럼을 나타내지 않는다.
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18. 그래프는 온도 T1 과 T2 에서 기체 A의 부분 압력에 따른 물에 대한 용해도를 나타낸 것이다. 그림 (가), (나)는 기체 A의 부분 압력과 온도가 각각 다른 조건에서 물 1 L에 기체 A 가 포화되어 있는 수용액을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기체 A는 헨리의 법칙을 따르며, A의 용해에 따른 수용액의 부피 변화는 없다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 그래프에서 온도가 낮을수록 기체 A의 부분 압력이 높아져야 물에 용해되는 양이 많아지는데, 그림 (가)와 (나)를 비교해보면 온도가 낮아졌음에도 불구하고 기체 A의 부분 압력이 낮아져 물에 용해되는 양이 적어졌기 때문이다. 따라서, 온도가 낮아질수록 기체 A의 부분 압력이 높아져야 물에 용해되는 양이 많아지는 것은 맞지만, 그래프에서는 이와 반대로 나타나고 있으므로 "ㄴ"이 정답이다.
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19. 표는 강철 용기에서 A(g) → B(g) + C(g)의 반응이 일어날 때, 반응 시간에 따른 각 기체 A~C 의 부분 압력을 일부 나타낸 것이다. 이 반응은 A에 대한 1 차 반응이다.

반응 시간이 2 분일 때, 강철 용기 내부에 존재하는 혼합 기체의 전체 압력은? (단, 온도는 일정하다.) [3점]

  1. 14 기압
  2. 16 기압
  3. 18 기압
  4. 20 기압
  5. 22 기압
(정답률: 알수없음)
  • 반응은 A에 대한 1차 반응이므로, A의 부분압력은 시간에 반비례하여 감소한다. 따라서 2분 후 A의 부분압력은 10 기압에서 5 기압으로 감소한다.

    반면, B와 C는 A의 소비에 비례하여 생성되므로, 시간에 따라 증가한다. 2분 후 B와 C의 부분압력은 각각 4 기압과 5 기압이다.

    따라서, 전체 압력은 A, B, C의 부분압력을 합한 값인 5 + 4 + 5 = 14 기압이 된다.

    즉, 강철 용기 내부에 존재하는 혼합 기체의 전체 압력은 14 기압이다.
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20. 그림과 같이 일정한 부피의 강철 용기에 헬륨(He)을 넣고 온도를 올렸다.

온도를 올린 후, 용기 내에서 증가한 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 헬륨은 온도가 올라가면 부피가 증가하므로, 용기 내에서 증가한 것은 부피가 증가한 것이다. 따라서, 보기 중에서 부피가 증가한 것만을 선택해야 한다. "ㄱ"은 온도가 올라가면 부피가 증가하는 기체인 헬륨의 특성을 고려하여 선택할 수 있다. "ㄷ"는 온도가 올라가면 고정된 부피에서 압력이 증가하는 기체인 공기의 특성을 고려하여 선택할 수 있다. 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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