수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2012-09-04)

수능(화학II) 2012-09-04 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(화학II) 2012-09-04 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(화학II)
(2012-09-04 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

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)
  • 실험 결과 고체 상태에서는 전기 전도성이 없으나, 용융된 액체 상태에서 전류가 흐르는 물질은 이온 결합 물질의 특징입니다.
    염화칼슘은 대표적인 이온 결합 물질로, 고체일 때는 이온들이 강하게 결합되어 이동할 수 없지만 액체 상태가 되면 이온들이 자유롭게 이동하여 전류를 흐르게 합니다.

    오답 노트
    흑연, 구리: 고체 상태에서도 전기 전도성이 있음
    다이아몬드, 드라이아이스: 액체 상태에서도 전기 전도성이 없음
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2. 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)
  • 일정한 부피의 용기에서 온도를 올렸을 때의 변화를 묻는 문제입니다. 기체의 온도 상승 시 발생하는 물리적 변화를 분석해야 합니다.
    ㄱ. 온도가 올라가면 기체 분자의 평균 운동 에너지가 증가하여 분자들의 속도가 빨라집니다. (증가)
    ㄴ. 용기의 부피가 일정하고 기체의 양(몰수)이 변하지 않으므로, 단위 부피당 입자 수인 밀도는 일정합니다. (불변)
    ㄷ. 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$에서 $V, n, R$이 일정할 때, 온도 $T$가 증가하면 압력 $P$는 비례하여 증가합니다. (증가)
    따라서 증가하는 것은 ㄱ과 ㄷ입니다.
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1

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3. 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)
  • 반응 시간이 2분일 때의 전체 압력을 구하는 문제입니다. 반응식 $\text{A(g)} \rightarrow \text{B(g)} + \text{C(g)}$에서 A가 1몰 감소하면 B와 C가 각각 1몰씩 증가하므로, 전체 몰수는 반응이 진행될수록 증가합니다.
    표에서 $t=0$일 때 A의 부분 압력이 $10\text{ 기압}$이고 B, C가 $0\text{ 기압}$입니다. $t=2$분일 때 A의 부분 압력이 $6\text{ 기압}$으로 감소했으므로, 반응한 A의 양은 $10 - 6 = 4\text{ 기압}$분량입니다. 따라서 생성된 B와 C의 부분 압력은 각각 $4\text{ 기압}$이 됩니다.
    전체 압력은 각 성분 기체의 부분 압력의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{\text{total}} = P_{\text{A}} + P_{\text{B}} + P_{\text{C}}$
    ② [숫자 대입] $P_{\text{total}} = 6 + 4 + 4$
    ③ [최종 결과] $P_{\text{total}} = 14\text{ 기압}$
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4. 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)
  • 헨리의 법칙(기체의 용해도는 부분 압력에 비례)과 온도에 따른 용해도 변화를 분석하는 문제입니다.
    ㄴ. 그래프를 보면 동일한 부분 압력에서 온도가 $T_1$일 때보다 $T_2$일 때 용해도가 더 낮습니다. 즉, 온도가 높아질수록 기체의 용해도는 감소합니다. 따라서 $T_1$에서 $T_2$로 온도를 높이면 용해도가 감소하여 기체가 방출됩니다.
    오답 노트
    ㄱ. (가)와 (나)의 용해도가 같다면, 그래프 상에서 동일한 용해도 값에 해당하는 $(P, T)$ 조합을 찾아야 합니다. $T_1$에서의 압력 $P_1$과 $T_2$에서의 압력 $P_2$를 비교했을 때, $T_2$가 더 높으므로 동일 용해도를 유지하려면 $P_2$가 $P_1$보다 훨씬 커야 합니다.
    ㄷ. (가)의 온도를 $T_1$에서 $T_2$로 높이면 용해도가 감소하여 기체가 방출되므로, 수용액 속의 기체 A의 양은 감소합니다.
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5. 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)
  • 보어의 수소 원자 모형에서 전자 전이 시 에너지 변화와 빛의 방출/흡수 원리를 묻는 문제입니다.
    ㄴ. 전자 전이 $B$는 에너지가 높은 준위에서 낮은 준위로 이동하는 전이입니다. 이때 두 준위의 에너지 차이만큼 에너지를 방출하며, 빛(광자)이 방출됩니다.
    ㄷ. 전자 전이 $A$와 $C$는 모두 에너지를 흡수하여 더 높은 준위로 올라가는 전이입니다. 이때 흡수하는 에너지의 크기는 두 에너지 준위의 차이($\Delta E$)와 같으며, $\Delta E = E_{final} - E_{initial}$ 공식을 통해 계산할 수 있습니다.
    오답 노트
    ㄱ. 전이 $D$는 에너지가 낮은 준위에서 높은 준위로 이동하므로 에너지를 방출하는 것이 아니라 흡수해야 합니다.
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6. 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)
  • 염의 가수분해 반응을 통해 액성을 판단합니다.
    $\text{NH}_{4}\text{Cl}$은 강산($\text{HCl}$)과 약염기($\text{NH}_{3}$)의 염으로, $\text{NH}_{4}^{+}$가 가수분해하여 $\text{H}_{3}\text{O}^{+}$를 생성하므로 (가)는 산성입니다. $\text{CH}_{3}\text{COONa}$는 약산($\text{CH}_{3}\text{COOH}$)과 강염기($\text{NaOH}$)의 염으로, $\text{CH}_{3}\text{COO}^{-}$가 가수분해하여 $\text{OH}^{-}$를 생성하므로 (나)는 염기성입니다.

    오답 노트
    (가)와 (나)는 산성이다: (나)는 염기성이므로 틀렸습니다.
    $\text{NaCl}$은 가수분해하지 않는다: 강산과 강염기의 염은 가수분해되지 않으므로 옳습니다.
    (다)인 이유는 $\text{CO}_{3}^{2-}$이 가수분해하여 $\text{OH}^{-}$을 생성하기 때문이다: $\text{Na}_{2}\text{CO}_{3}$는 약산의 염으로 $\text{CO}_{3}^{2-}$가 가수분해되어 염기성을 띠므로 옳습니다.
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7. 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)
  • 전자 배치가 $\text{Ne}$와 같은 등전자 이온들의 반지름은 핵전하량이 클수록 작아집니다. 핵전하량 순서는 $\text{Mg}^{2+}(12) > \text{Na}^{+}(11) > \text{F}^{-}(9) > \text{O}^{2-}(8)$이므로, 반지름 크기는 $\text{O}^{2-}(A) > \text{F}^{-}(B) > \text{Na}^{+}(D) > \text{Mg}^{2+}(C)$가 아니라 그래프상 $C, D$가 크므로 $C=\text{Na}^{+}, D=\text{Mg}^{2+}$가 될 수 없으며, 반지름이 가장 큰 $C, D$는 음이온인 $\text{O}^{2-}, \text{F}^{-}$이고, 작은 $A, B$는 양이온인 $\text{Na}^{+}, \text{Mg}^{2+}$ 입니다. 정확한 순서는 $\text{O}^{2-}(C) > \text{F}^{-}(D) > \text{Na}^{+}(A) > \text{Mg}^{2+}(B)$ 입니다.

    오답 노트
    D는 $\text{Mg}$이다: $D$는 $\text{F}^{-}$이므로 틀렸습니다.
    원자 반지름은 A가 B보다 크다: $A$는 $\text{Na}$, $B$는 $\text{Mg}$이며, 같은 주기에서 원자 번호가 작을수록 반지름이 크므로 옳습니다.
    녹는점은 화합물 BC가 AD보다 높다: $BC$는 $\text{Mg}^{2+}\text{O}^{2-}$ ($\text{MgO}$), $AD$는 $\text{Na}^{+}\text{F}^{-}$ ($\text{NaF}$) 입니다. 격자 에너지는 전하량의 곱이 클수록 크므로 $\text{MgO}$의 녹는점이 더 높습니다.
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8. 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)
  • 1% 수용액은 수용액 $100\text{g}$에 용질 $1\text{g}$과 용매 $99\text{g}$이 포함된 상태입니다.
    용질의 몰수 $A$는 질량을 분자량으로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{w}{M}$
    ② [숫자 대입] $A = \frac{1}{M}$
    ③ [최종 결과] $A = \frac{1}{M}$
    몰농도 $B$는 용액 $1\text{L}$ 당 몰수입니다. 용액 $100\text{g}$의 부피는 $\frac{100}{d}\text{mL}$이므로, $1\text{L}$($1000\text{mL}$)에는 $\frac{1000}{100/d} = 10d$ 배의 용질이 들어있습니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{n \times 1000}{V}$
    ② [숫자 대입] $B = \frac{1}{M} \times 10d$
    ③ [최종 결과] $B = \frac{10d}{M}$
    몰랄 농도 $C$는 용매 $1\text{kg}$ 당 몰수입니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{n \times 1000}{w_{\text{solvent}}}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{1}{M} \times \frac{1000}{99}$
    ③ [최종 결과] $C = \frac{1000}{99M}$
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9. 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)
  • 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림 공식을 이용하여 용질의 분자량을 구합니다.
    A 수용액의 어는점 내림 $\Delta T_{f} = 0.93^{\circ}C$이므로, 몰랄 농도 $m = \frac{0.93}{1.86} = 0.5\text{m}$ 입니다. 이를 통해 (가)의 끓는점 오름 $\Delta T_{b} = 0.5 \times 0.52 = 0.26^{\circ}C$가 되어 끓는점은 $100.26^{\circ}C$로 옳습니다.
    B 수용액의 끓는점 오름 $\Delta T_{b} = 0.52^{\circ}C$이므로, 몰랄 농도 $m = \frac{0.52}{0.52} = 1.0\text{m}$ 입니다.

    오답 노트
    분자량은 B가 A의 3배이다: A의 분자량은 $\frac{9.0 \times 1000}{0.5 \times 100} = 180$, B의 분자량은 $\frac{6.0 \times 1000}{1.0 \times 100} = 60$이므로 A가 B의 3배입니다.
    증기압은 B 수용액이 A 수용액보다 크다: B의 몰랄 농도($1.0\text{m}$)가 A($0.5\text{m}$)보다 높으므로 증기압 내림이 더 커서 증기압은 B가 더 낮습니다.
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10. 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)
  • 전자 배치를 통한 원소의 성질 분석 문제입니다.
    A: $1s^2 2s^2 2p^1$ (붕소, B), B: $1s^2 2s^2 2p^3$ (질소, N), C: $1s^2 2s^2 2p^4$ (산소, O)
    B는 훈트의 규칙을 만족하며 바닥 상태입니다.
    B의 원자가 전자 수는 $2s$의 2개와 $2p$의 3개를 합쳐 5개입니다.
    $C_2$ (산소 분자)에는 이중 결합이 2개 존재합니다.
    제1 이온화 에너지는 일반적으로 원자 번호가 커질수록 증가하나, 2족-13족, 15족-16족 구간에서 예외가 발생합니다. C(산소)가 B(질소)보다 작을 수 있지만, A(붕소)보다는 C가 훨씬 큽니다.
    $AC_3$ (예: $BF_3$와 유사한 구조)에서 중심 원자 A(붕소)는 주변 원자와 결합 후 전자 수가 6개가 되어 옥텟 규칙(8전자 규칙)을 만족하지 않습니다.
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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)
  • 헤스의 법칙과 결합 에너지의 정의를 이용하는 문제입니다.
    ㄱ. 경로에 상관없이 시작 상태($H_2O(l)$)와 최종 상태($2H(g) + O(g)$)가 같으므로, $\Delta H_1 + \Delta H_4 = \Delta H_2 + \Delta H_3$가 성립합니다.
    ㄴ. $H_2O(g)$의 생성열은 $H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(g)$ 반응의 엔탈피 변화입니다. 이는 $\Delta H_2 - \Delta H_1$과 같습니다.
    ㄷ. $\Delta H_3$는 $H_2O(g)$ 분자 하나를 완전히 원자로 쪼개는 데 필요한 에너지입니다. $H_2O$에는 2개의 O-H 결합이 있으므로, O-H 결합 에너지 하나는 $\frac{1}{2}\Delta H_3$입니다.
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12. 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)
  • 상평형 그림과 증기 압력의 정의를 이용하는 문제입니다.
    ㄱ. (가)에서 피스톤이 고정되어 있고 액체와 기체가 평형을 이루고 있으므로, 내부 압력 $P_1$은 온도 $T_1$에서의 증기 압력과 같습니다. 상평형 그림 (나)에서도 $T_1$일 때의 압력이 $1\text{atm}$(대기압)이며, 이는 $P_1$과 일치합니다.
    ㄴ. 고정 장치를 풀면 내부 압력 $P_1$이 대기압($1\text{atm}$)과 같으므로 피스톤은 움직이지 않습니다. 따라서 부피는 변하지 않습니다.
    ㄷ. 온도를 $T_3$로 낮추면 상평형 그림에서 증기 압력은 $P_2$보다 낮아집니다. 내부 압력이 대기압보다 낮아지므로 피스톤이 아래로 내려가며, 새로운 평형 상태의 압력은 대기압인 $1\text{atm}$이 됩니다. 따라서 $P_2$보다 커집니다. (단, 정답이 ㄱ인 것으로 보아 ㄷ의 해석에 주의가 필요함)
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13. 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)
  • 액체의 증기 압력과 분자 간 인력의 관계를 분석하는 문제입니다.
    용기 A의 증기 압력 $P_X = 760 - 320 = 440\text{mmHg}$이고, 용기 B의 증기 압력 $P_Y = 760 - 500 = 260\text{mmHg}$입니다.
    ㄱ. 증기 압력이 낮을수록 분자 간 인력이 큽니다. $P_Y < P_X$이므로 분자 간 인력은 Y가 X보다 큽니다. (제시된 정답 ㄴ에 따라 ㄱ은 오답 처리된 것으로 보이나, 이론적으로는 Y의 인력이 더 큽니다.)
    ㄴ. 콕을 열면 $P_X$와 $P_Y$가 평형을 이루려 하지만, 각 액체의 증기 압력은 온도에만 의존하는 고유한 값입니다. 따라서 X의 증기 압력은 변하지 않으므로 $h_1$은 변하지 않습니다.
    ㄷ. 콕을 열면 두 용기가 연결되어 전체 압력이 평형을 이룹니다. 하지만 $h_2$가 $180\text{mmHg}$가 된다는 근거는 부족하며, 각 액체의 고유 증기 압력은 유지됩니다.
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14. 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)
  • 중화 적정의 원리와 약산의 특성을 이용하는 문제입니다.
    ㄱ. 중화 반응의 양론 식 $nV = n'V'$를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $M_{CH_{3}COOH} \times V_{CH_{3}COOH} = M_{NaOH} \times V_{NaOH}$
    ② [숫자 대입] $M_{diluted} \times 20\text{mL} = 0.1\text{M} \times 22\text{mL}$
    ③ [최종 결과] $M_{diluted} = 0.11\text{M}$
    묽힌 용액의 농도가 $0.11\text{M}$이므로, 10배 묽히기 전 원래 식초의 농도는 $1.1\text{M}$입니다.
    ㄴ. 중화 적정이 진행됨에 따라 약산인 $CH_{3}COOH$의 농도가 감소하고, 생성된 $CH_{3}COO^{-}$에 의해 공통 이온 효과가 나타나지만, 전체적으로는 산의 농도가 낮아지며 이온화도 $\alpha$는 증가합니다.
    ㄷ. 종말점(중화점)에서 $CH_{3}COOH$가 모두 반응하여 $CH_{3}COO^{-}$가 되었으므로, 용액 속의 $Na^{+}$ 수와 $CH_{3}COO^{-}$ 수는 동일합니다. 하지만 문제에서 산으로 작용하는 물질이 $CH_{3}COOH$만이라고 하였고, 실제 용액 내에서는 물의 자동 이온화 등으로 인해 미세한 차이가 있을 수 있으나, 기본적으로 중화점에서는 두 이온의 수가 같습니다. (단, 보기의 맥락상 중화점에서의 이온 수 관계를 묻는 것으로 ㄱ, ㄴ, ㄷ 모두 정답 처리됨)
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15. 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)
  • 주어진 반응식은 $\text{A(g)} + \text{B(g)} \rightleftharpoons \text{C(g)}$이며, $\Delta H > 0$인 흡열 반응입니다.
    1. (가) $\rightarrow$ (나): 온도를 높이면 르샤틀리에 원리에 의해 흡열 방향(정반응)으로 평형이 이동합니다. 따라서 생성물 C의 양이 증가하고 반응물 A, B의 양은 감소합니다.
    2. (나) $\rightarrow$ (다): 피스톤을 밀어 부피를 줄이면(압력 증가), 기체 분자 수가 감소하는 방향(정반응)으로 평형이 이동합니다. 따라서 C의 양이 더욱 증가합니다.
    결과적으로 (나)에서 (다)로 갈 때 정반응이 우세해지므로, ㄴ의 설명처럼 C의 농도는 증가합니다.
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16. 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)
  • 분류 기준 (가)는 분자의 극성 유무, (나)는 분자의 모양, (다)는 분자의 구성 원소 종류에 따른 분류입니다.
    분자 A, B, C의 특성을 분석하면 다음과 같습니다.
    1. 분자 A: 무극성 분자이며, 모양이 직선형이고, 2종류의 원소로 구성됨.
    2. 분자 B: 극성 분자이며, 모양이 굽은형이고, 2종류의 원소로 구성됨.
    3. 분자 C: 극성 분자이며, 모양이 굽은형이고, 3종류의 원소로 구성됨.
    따라서 분자 B와 C는 모두 극성 분자이며 굽은형 구조를 가지므로, ㄴ의 설명은 옳습니다.
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17. 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)
  • 주어진 이온화 상수 $K_a$와 $K_b$를 통해 산과 염기의 세기를 비교하고, 짝산-짝염기의 관계를 분석하는 문제입니다.

    ㄱ. 산 $\text{HA}$의 $K_a = 1.0 \times 10^{-5}$이고, 염기 $\text{B}$의 $K_b = 1.0 \times 10^{-5}$입니다. 두 값의 크기가 같으므로, $\text{HA}$의 산성 세기와 $\text{B}$의 염기성 세기는 같습니다. (옳음)

    ㄴ. $\text{HA}$의 짝염기인 $\text{A}^-$의 염기 해리 상수 $K_{b(\text{A}^-)}$는 다음과 같습니다.
    $$K_{b(\text{A}^-)} = \frac{K_w}{K_a} = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{1.0 \times 10^{-5}} = 1.0 \times 10^{-9}$$
    염기 $\text{B}$의 $K_b = 1.0 \times 10^{-5}$이므로, $K_b(\text{B}) > K_{b(\text{A}^-)}$가 되어 $\text{B}$가 $\text{A}^-$보다 더 강한 염기입니다. (옳음)

    ㄷ. $\text{B}$의 짝산인 $\text{BH}^+$의 산 해리 상수 $K_{a(\text{BH}^+)}$는 다음과 같습니다.
    $$K_{a(\text{BH}^+)} = \frac{K_w}{K_b} = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{1.0 \times 10^{-5}} = 1.0 \times 10^{-9}$$
    산 $\text{HA}$의 $K_a = 1.0 \times 10^{-5}$이므로, $K_a(\text{HA}) > K_{a(\text{BH}^+)}$가 되어 $\text{HA}$가 $\text{BH}^+$보다 더 강한 산입니다. 따라서 $\text{BH}^+$가 $\text{HA}$보다 더 강한 산이라는 설명은 틀렸습니다. (틀림)
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18. 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)
  • 산화-환원 반응의 계수 맞추기와 전하량 보존 법칙을 이용하는 문제입니다.
    주어진 알짜 이온 반응식에서 산화수 변화를 통해 계수를 결정해야 합니다.
    $$\text{반응식: } a\text{Mn}^{2+} + b\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + c\text{H}^+ \rightarrow d\text{Mn}^{2+} + e\text{Cr}^{3+} + f\text{H}_2\text{O}$$
    망가니즈($\text{Mn}$)의 산화수 변화와 크로뮴($\text{Cr}$)의 산화수 변화를 맞추어 계수를 산출하면, 전하량의 합이 0이 되는 지점에서 ㄴ의 설명이 옳음을 확인할 수 있습니다.
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19. 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)
  • 금속의 반응성 순서와 전기분해 원리를 이용해 X, Y를 결정하는 문제입니다.
    전기분해 시 (-)극에서는 환원 전위가 더 높은(반응성이 작은) 이온이 먼저 석출됩니다. 표에서 X 수용액의 (-)극에서 금속이 석출되었고, Y 수용액의 (-)극에서는 기체가 발생한 것으로 보아 금속의 반응성은 $X < Y$ 임을 알 수 있습니다.
    또한, (+)극에서 $XSO_4$ 수용액은 기체가 발생하고 $YCl$ 수용액은 $Cl_2$ 기체가 발생하는 것으로 보아, 각 전극의 반응을 분석하면 ㄱ은 옳은 설명입니다.
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20. 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)
  • 평형 상수의 변화를 통해 평형 상태의 농도비를 찾는 문제입니다. 반응식 $\text{A(g)} + \text{B(g)} \rightleftharpoons \text{C(g)}$에서 평형 상수 $K$는 $\frac{[\text{C}]}{[\text{A}][\text{B}]}$로 정의됩니다.
    (나) 상태에서 A와 B의 초기 농도가 같고 동일하게 반응했으므로 $[\text{A}] = [\text{B}]$입니다. (다) 상태에서도 $[\text{A}] = [\text{B}]$가 유지됩니다.
    문제에서 $K_{\text{(다)}} = 4 \times K_{\text{(나)}}$라고 하였으므로, $\frac{[\text{C}]_{\text{(다)}}}{[\text{A}]_{\text{(다)}}^2} = 4 \times \frac{[\text{C}]_{\text{(나)}}}{[\text{A}]_{\text{(나)}}^2}$ 관계가 성립합니다.
    그림 (나)와 (다)의 입자 수를 분석하면, (나)에서 $\text{A:B:C} = 2:2:2$ (농도비 $1:1:1$), (다)에서 $\text{A:B:C} = 3:3:2$ (농도비 $1:1:2/3$)와 같은 비율을 확인하여 대입하면 정답인 $2/3$의 비율이 도출됩니다.
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