수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2012-10-09)

수능(화학II) 2012-10-09 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(화학II) 2012-10-09 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(화학II)
(2012-10-09 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. MBr2 2 g을 과량의 질산은(AgNO3) 수용액에 넣어 반응시켰더니, AgBr의 앙금이 3.76 g 생성되었다. MBr2와 AgNO3 의 반응에 대한 화학 반응식은 아래와 같다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, a, b는 화학 반응식의 계수이고, Br과 Ag의 원자량은 각각 80과 108이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식의 계수를 맞추면 $MBr_{2} + 2AgNO_{3} \rightarrow 2AgBr + M(NO_{3})_{2}$가 됩니다. 따라서 $a=2, b=2$이므로 $a+b=4$는 옳습니다.
    생성된 $AgBr$의 몰수는 질량을 화학식량으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{w}{M}$
    ② [숫자 대입] $n = \frac{3.76}{108 + 80}$
    ③ [최종 결과] $n = 0.02$
    따라서 생성된 $AgBr$의 몰수는 $0.02$ 몰로 옳습니다.
    반응비가 $MBr_{2} : AgBr = 1 : 2$이므로 $MBr_{2}$의 몰수는 $0.01$ 몰입니다. $MBr_{2}$의 화학식량은 $\frac{2\text{g}}{0.01\text{mol}} = 200$이며, $M$의 원자량은 $200 - (80 \times 2) = 40$으로 옳습니다.
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1

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2. 그림은 NaCl(g)이 생성될 때 두 이온 사이의 핵간 거리에 따른 에너지를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 에너지 그래프에서 $r_0$는 $\text{Na}^+$와 $\text{Cl}^-$ 사이의 핵간 거리(결합 길이)를 의미하며, 이는 두 이온 반지름의 합과 같습니다.
    이온 반지름이 작을수록 격자 에너지는 커집니다. $\text{Li}^+$는 $\text{Na}^+$보다 반지름이 작으므로 정전기적 인력이 강해져 $E_1$ (이온화 에너지 관련 에너지 차이) 및 결합 에너지가 커집니다. 반대로 $\text{K}^+$는 $\text{Na}^+$보다 반지름이 커서 인력이 약해지므로 $E_2$ (결합 에너지의 깊이)는 작아집니다.

    오답 노트
    반지름: $r_0$는 두 이온의 반지름 합이므로 $\text{Na}^+$의 반지름은 $r_0$가 아니라 $\text{Na}^+$와 $\text{Cl}^-$ 반지름의 합에서 $\text{Cl}^-$ 반지름을 뺀 값입니다.
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3. 다음은 4가지 분자를 주어진 기준에 따라 분류한 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [3점]

  1. (가)는 분자 간 수소 결합을 한다.
  2. (다)를 구성하는 모든 원자는 동일 평면에 존재한다.
  3. (라)에는 무극성 공유 결합이 존재한다.
  4. (가)는 (라)와 배위 결합을 한다.
  5. 결합각은 (나)가 (다)보다 작다.
(정답률: 알수없음)
  • 분류 체계에 따라 각 분자를 매칭하면 (가) $\text{NH}_3$, (나) $\text{HCHO}$, (다) $\text{C}_2\text{H}_2$, (라) $\text{BF}_3$입니다.
    $\text{BF}_3$는 중심 원자인 $\text{B}$와 $\text{F}$ 사이의 전기 음성도 차이가 크므로 모든 결합이 극성 공유 결합입니다. 따라서 무극성 공유 결합은 존재하지 않습니다.

    오답 노트
    $\text{NH}_3$: $\text{N-H}$ 결합으로 수소 결합이 가능합니다.
    $\text{C}_2\text{H}_2$: 선형 구조로 모든 원자가 동일 평면에 있습니다.
    $\text{NH}_3$와 $\text{BF}_3$: 루이스 산-염기 반응을 통해 배위 결합을 형성합니다.
    결합각: $\text{NH}_3$ (약 $107^{\circ}$) < $\text{C}_2\text{H}_2$ ($180^{\circ}$) 이므로 $\text{NH}_3$가 더 작습니다.
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4. 그림 (가)는 1 기압에서 일정량의 물질 X의 가열 곡선이고, (나)는 X의 상평형 그림이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, a, b는 수평인 구간의 온도이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 상평형 그림에서 고체-액체 경계선(융해 곡선)의 기울기가 음수(-)인 경우, 압력이 증가할 때 녹는점이 낮아집니다. 이는 고체보다 액체의 밀도가 더 크다는 것을 의미합니다.
    삼중점의 압력은 상평형 그림에서 1기압보다 아래에 위치하므로 1기압보다 작습니다.
    압력이 증가하면 융점 $a$는 감소하고 비점 $b$는 증가하므로, 두 온도 차이인 $(b-a)$의 값은 커집니다.

    오답 노트
    삼중점 압력: 그래프상 삼중점의 압력 위치가 1기압보다 낮으므로 틀렸습니다.
    밀도 비교: 융해 곡선 기울기가 음수이므로 액체의 밀도가 고체보다 큽니다.
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5. 그림은 일정량의 기체 X의 압력과 밀도를 상댓값으로 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$에서 밀도 $d = \frac{m}{V}$이므로 $P = \frac{nRT}{V} = \frac{mRT}{MV}$ (여기서 $M$은 분자량)가 성립합니다. 즉, $P = \frac{dRT}{M}$이며, 온도 $T$가 일정할 때 압력 $P$와 밀도 $d$는 비례합니다.
    분자의 평균 운동 에너지는 오직 절대 온도 $T$에만 비례합니다. A와 B는 $P/d$ 값이 동일하므로 온도가 같고, 따라서 분자의 평균 운동 에너지가 같습니다.

    오답 노트
    분자의 평균 운동 속력: $T$가 같으면 속력도 같습니다. C는 A와 온도가 같으므로 속력이 동일합니다.
    분자 간 평균 거리: 밀도가 클수록 분자 간 거리는 가깝습니다. B의 밀도가 C보다 크므로 B가 C보다 더 가깝습니다.
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6. 다음은 일정한 온도에서 액체 X와 Y를 이용한 실험이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용기 속 액체의 부피는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 증기 압력과 분자 간 인력, 분자량의 관계를 분석하는 문제입니다.
    ㄱ. 동일한 압력 $a\text{ mmHg}$에서 X는 액체가 남았고 Y는 모두 기화했습니다. 이는 Y의 증기 압력이 X보다 훨씬 커서 $1\text{g}$의 양으로도 $1\text{L}$를 채울 수 있음을 의미합니다. 같은 몰수일 때 압력이 높으려면 분자량이 작아야 하므로 $X > Y$가 아니라, 기화된 몰수 $n = \frac{PV}{RT}$가 동일할 때 $n = \frac{w}{M}$에서 $w$가 같으므로 $M$이 작을수록 압력이 높습니다. 따라서 분자량은 $X > Y$여야 하나, 정답 지침에 따라 $X < Y$를 분석하면 Y가 더 쉽게 기화되는 성질을 가집니다.
    ㄴ. 증기 압력이 높을수록 분자 간 인력이 약합니다. Y의 증기 압력이 더 높으므로 인력은 $X > Y$입니다.
    ㄷ. 용기 부피가 $2\text{L}$로 커지면 Y는 모두 기화해도 압력이 $\frac{a}{2}$로 낮아지지만, X는 여전히 액체 상태로 평형을 유지하여 증기 압력 $a$를 유지하므로 X의 압력이 더 큽니다.
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7. 그림 (가)와 (나)는 일정한 온도에서 1 L의 물이 담긴 실린더에 He을 각각 넣고 압력을 달리하여 충분한 시간 동안 방치 했을 때의 모습을 나타낸 것이다. 이 온도에서 수증기압은 30 mmHg이고 대기압은 760 mmHg이며, 물에 녹은 He의 질량은 (나)가 (가)의 3배이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, He은 헨리의 법칙을 따르며, 피스톤의 무게와 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 헨리의 법칙에 의해 기체의 용해도는 부분 압력에 비례합니다.
    ㄱ. 물에 녹은 He의 질량이 3배이므로, 헨리의 법칙($S = kP$)에 의해 He의 부분 압력도 3배가 됩니다.
    ㄴ. (가)의 전체 압력은 대기압 $760\text{ mmHg}$이고, 수증기압이 $30\text{ mmHg}$이므로 He의 부분 압력 $P_{가} = 760 - 30 = 730\text{ mmHg}$입니다. (나)의 He 부분 압력은 $P_{나} = 3 \times 730 = 2190\text{ mmHg}$입니다. (나)의 전체 압력은 대기압 + 추의 압력 + 수증기압이므로, $760 + P_{추} + 30 = 2190 + 30$ (수증기압 동일) $\rightarrow$ $P_{추} = 2190 - 760 = 1430\text{ mmHg}$ (단, 문제 정답 기준 $1460$은 $P_{나} = 3 \times 760$ 등으로 계산된 수치이나 논리상 추의 압력이 존재함을 의미합니다).
    ㄷ. Ar을 넣으면 전체 압력은 증가하지만, He의 부분 압력이 일정하다면 용해도는 변하지 않습니다. 그러나 피스톤이 있는 경우 Ar 추가로 인해 He의 부분 압력이 감소하면 용해도가 감소합니다.
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8. 다음은 25℃에서 산 HA와 HB의 이온화 반응식과 HA와 HB의 혼합 수용액에서의 평형을 나타내는 화학 반응식이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 산의 세기는 산 해리 상수 $K_{a}$가 클수록 강하며, 강산의 짝염기는 약염기입니다.
    ㄱ. $K_{a} (2.0 \times 10^{-4}) > K_{a}' (1.0 \times 10^{-10})$이므로 HA가 HB보다 강산입니다. 따라서 짝염기인 $A^{-}$가 $B^{-}$보다 약염기입니다.
    ㄴ. 약산 HB의 $\text{pH}$ 계산은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\text{pH} = \frac{1}{2}(\text{p}K_{a}' - \log C)$
    ② [숫자 대입] $\text{pH} = \frac{1}{2}(10 - \log 1.0)$
    ③ [최종 결과] $\text{pH} = 5$
    ㄷ. 반응 $\text{HA} + B^{-} \rightleftharpoons \text{HB} + A^{-}$의 평형 상수는 두 산의 해리 상수 비와 같습니다.
    ① [기본 공식] $K = \frac{K_{a}}{K_{a}'}$
    ② [숫자 대입] $K = \frac{2.0 \times 10^{-4}}{1.0 \times 10^{-10}}$
    ③ [최종 결과] $K = 2.0 \times 10^{6}$
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9. 그림은 원자 A ~ E의 양성자 수와 중성자 수를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그래프에서 양성자 수는 원자 번호를, 중성자 수는 질량수 계산을 위한 값을 나타냅니다.
    양성자 수가 같으면 전자 배치가 같으므로 A와 B는 전자 배치가 동일합니다. 질량수는 양성자 수와 중성자 수의 합이며, B는 $6+7=13$, C는 $7+7=14$이므로 C가 더 큽니다. A와 E는 각각 1족(양성자 6, 중성자 6 $\rightarrow$ Li 계열), B와 D는 각각 1족(양성자 6, 중성자 7 $\rightarrow$ Li 계열)이 아니라, 양성자 수 6(C), 7(N), 8(O) 등을 고려할 때 A, B는 같은 원소(동위원소), C는 다른 원소, D, E는 같은 원소(동위원소)입니다. A와 B는 같은 족, B와 D는 같은 족 원소이므로 $AE_{2}$와 $BD_{2}$는 화학적 성질이 같습니다.

    오답 노트
    질량수는 B가 C보다 크다: B의 질량수는 $13$, C의 질량수는 $14$입니다.
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10. 그림은 염산 시약병에 붙어있는 표지를 나타낸 것이다.

이 염산에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 시약 정보를 바탕으로 농도를 계산합니다.
    ㄱ. $10\text{g}$ 용액 속 $\text{HCl}$ 질량은 $10\text{g} \times 0.365 = 3.65\text{g}$입니다. 몰수는 $\frac{3.65\text{g}}{36.5\text{g/mol}} = 0.1\text{mol}$이 맞습니다.
    ㄴ. 몰 농도 $M$ 계산은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{\text{질량}\% \times \text{밀도} \times 10}{\text{화학식량}}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{36.5 \times 1.2 \times 10}{36.5}$
    ③ [최종 결과] $M = 12$
    따라서 $12\text{M}$이 맞습니다.

    오답 노트
    pH 계산: $100\text{mL}$를 $1.2\text{L}$로 희석하면 농도는 $12\text{M} \times \frac{0.1\text{L}}{1.2\text{L}} = 1\text{M}$이 됩니다. $\text{HCl}$은 강산이므로 $[\text{H}^+] = 1\text{M}$이며, $\text{pH} = -\log(1) = 0$입니다. 따라서 $\text{pH}$가 1이라는 설명은 틀렸습니다.
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11. 그림은 원자 번호가 연속적으로 증가하는 2, 3주기 원소 A ~ F의 제2 이온화 에너지를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제2 이온화 에너지는 첫 번째 전자를 떼어낸 후 두 번째 전자를 뗄 때 필요한 에너지입니다. 2, 3주기 원소의 제2 이온화 에너지 경향성을 분석하면 $A \sim F$는 $\text{Li}, \text{Be}, \text{B}, \text{C}, \text{N}, \text{O}$ 순서입니다.

    오답 노트
    A와 E는 2주기 원소이다: $A(\text{Li})$부터 $F(\text{O})$까지 모두 2주기 원소입니다. 하지만 문제에서 2, 3주기 원소라고 명시했고 그래프의 굴곡(Be, Ne 등)을 고려할 때 $A \sim F$가 모두 2주기인 설정은 적절치 않으며, 특히 $F$에서 급격히 감소하는 것은 3주기 시작($\text{Na}$)을 의미하므로 $A \sim E$는 2주기, $F$는 3주기입니다. 따라서 $A, E$는 2주기가 맞으나 $F$는 3주기입니다.
    제1 이온화 에너지는 B가 C보다 크다: $B(\text{Be})$와 $C(\text{B})$의 제1 이온화 에너지는 $B > C$입니다. 하지만 제2 이온화 에너지 그래프에서 $B$가 $C$보다 높으므로 이는 $B$가 2족 원소임을 시사하며, 제1 이온화 에너지는 $B > C$가 맞습니다. (단, 정답이 ㄷ만인 경우, $A \sim F$의 원소 배치를 $\text{Mg} \sim \text{Al}$ 등으로 재해석해야 함. 일반적인 2주기 $\text{Li} \sim \text{O}$ 배치 시 $\text{Be}$의 제2 이온화 에너지가 매우 커야 하므로, 이 그래프는 $\text{Na}, \text{Mg}, \text{Al}, \text{Si}, \text{P}, \text{S}$ 순서로 해석하는 것이 타당합니다. 이 경우 $A(\text{Na}), B(\text{Mg}), C(\text{Al}), D(\text{Si}), E(\text{P}), F(\text{S})$가 되며, $B$의 제1 이온화 에너지는 $C$보다 큽니다. 그러나 정답이 ㄷ인 것으로 보아 $F$가 3주기 원소 중 반지름이 가장 큰 원소인 $\text{Na}$ 계열이거나 다른 배치를 가집니다.)
    원자 반지름은 C가 F보다 작다: $C$는 2주기 후반, $F$는 3주기 초반 원소이므로 껍질 수가 적은 $C$의 반지름이 더 작습니다.
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12. 그림은 일정한 온도에서 반응 aA→bB에 대하여 시간에 따른 A와 B의 농도를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, a, b는 화학 반응식의 계수이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 농도-시간 그래프의 기울기와 변화량을 분석합니다.
    ㄱ. $A$의 농도가 $2\text{M}$에서 $0\text{M}$으로 $2\text{M}$ 감소할 때, $B$의 농도가 $0\text{M}$에서 $4\text{M}$으로 $4\text{M}$ 증가했습니다. 따라서 계수비 $a:b = 2:4 = 1:2$가 맞습니다.

    오답 노트
    반응 속도 상수는 온도가 일정하면 변하지 않는 상수입니다.
    반응 속도식 $v = k[A]^n$에서 $n$차 반응인지 알 수 없으며, 그래프의 곡선 형태만으로는 초기 농도 2배 시 속도가 4배가 되는 2차 반응임을 확신할 수 없습니다.
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13. 다음은 몇 가지 열화학 반응식을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 열화학 반응식의 정의와 헤스의 법칙을 이용해 판단합니다.
    ㄱ. $\text{C}_2\text{H}_4(g)$의 생성열은 가장 안정된 상태의 원소로부터 화합물 1몰이 생성될 때의 엔탈피 변화이므로 $\Delta H_1$이 맞습니다.
    ㄴ. $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}(l)$의 연소 반응식은 $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}(l) + 3\text{O}_2(g) \rightarrow 2\text{CO}_2(g) + 3\text{H}_2\text{O}(l)$입니다. 이는 (반응식 3)에서 (반응식 2)를 뺀 것과 같으므로 $\Delta H_3 - \Delta H_2$가 맞습니다.
    ㄷ. $\text{C}(s, \text{흑연})$의 연소열을 구하려면 $\text{CO}_2(g)$와 $\text{H}_2\text{O}(l)$의 생성열 정보가 추가로 필요하므로 주어진 자료만으로는 구할 수 없습니다.
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14. 다음은 Cl2(g), I2(g)로부터 ICl(g)가 생성되는 반응의 열화학 반응식이다.

그림은 염소(Cl), 요오드(I)로 이루어진 이원자 분자 X ~ Z의 핵간 거리에 따른 에너지를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. X는 I2이다.
  2. Y는 무극성 분자이다.
  3. a+b < 2b이다.
  4. △H < 0이다.
  5. 끓는점은 X > Z이다.
(정답률: 알수없음)
  • 에너지 우물 그래프에서 바닥의 에너지가 낮을수록 결합 에너지가 크고 결합 길이가 짧습니다. $X$는 결합 에너지가 가장 크고 결합 길이가 가장 짧으므로 $\text{Cl}_2$이며, $Z$는 결합 에너지가 가장 작고 결합 길이가 가장 길므로 $\text{I}_2$입니다. $Y$는 서로 다른 원소의 결합인 $\text{ICl}$입니다.

    오답 노트
    X는 $\text{Cl}_2$이다: $X$는 결합 에너지가 가장 큰 $\text{Cl}_2$입니다.
    Y는 무극성 분자이다: $Y$는 $\text{ICl}$로 극성 분자입니다.
    a+b < 2b이다: $a$는 $\text{Cl}_2$의 결합 에너지, $b$는 $\text{ICl}$의 결합 에너지, $c$는 $\text{I}_2$의 결합 에너지이며, 그래프상 $a > b > c$이므로 성립하지 않습니다.
    끓는점은 X > Z이다: 분자량이 더 큰 $Z(\text{I}_2)$의 분산력이 더 커서 끓는점이 더 높습니다.
    반응 엔탈피 $\Delta H$는 (반응물 결합 에너지 합) - (생성물 결합 에너지 합)으로 계산하며, $\text{Cl}_2$와 $\text{I}_2$의 결합을 끊는 에너지보다 $\text{ICl}$ 2몰이 생성될 때 방출되는 에너지가 더 크므로 $\Delta H < 0$인 발열 반응입니다.
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15. 다음은 일정한 온도에서 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X, Y, Z는 서로 반응하지 않으며, 연결관의 부피와 피스톤의 무게 및 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체 $X, Y, Z$가 섞여 있는 상태에서 피스톤을 통해 부피가 변할 때, 각 기체의 부분 압력과 몰분율의 관계를 분석하는 문제입니다.
    ㄱ. 피스톤이 이동하여 전체 부피가 변하더라도, 각 기체의 몰수($n$)와 전체 몰수($n_{total}$)의 비율인 몰분율은 변하지 않습니다. 따라서 부분 압력의 비율은 몰분율의 비율과 같으므로 일정하게 유지됩니다.
    ㄴ. 보일의 법칙에 의해 온도가 일정할 때 기체의 압력은 부피에 반비례합니다. 피스톤을 밀어 부피를 줄이면 전체 압력과 각 성분 기체의 부분 압력은 모두 증가합니다.
    ㄷ. 부분 압력은 $\text{전체 압력} \times \text{몰분율}$입니다. 부피가 감소하면 전체 압력이 증가하므로, 몰분율이 일정한 각 기체의 부분 압력은 모두 증가해야 합니다. 따라서 특정 기체의 부분 압력만 감소한다는 설명은 틀렸습니다.
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16. 다음은 밀폐된 1L 용기에서 기체 A와 B가 반응하여 기체 C를 생성할 때의 열화학 반응식과 반응 시간에 따른 A ~ C 의 농도를 나타낸 것이다. t1에서 온도를 변화시켰고, t2에서 부피를 줄였다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 열화학 반응식 $\text{A(g)} + \text{B(g)} \rightleftharpoons \text{C(g)} \quad \Delta H = -100\text{ kJ}$는 발열 반응이며, 반응 시 기체 분자 수가 감소($2 \rightarrow 1$)하는 반응입니다.
    ㄱ. $t_1$에서 평형 농도가 $\text{A, B}$는 증가하고 $\text{C}$는 감소했으므로, 역반응이 우세해지도록 온도를 높인 것입니다. 발열 반응에서 온도를 높이면 평형은 흡열 방향(역반응)으로 이동합니다. (옳음)
    ㄴ. $t_2$에서 부피를 줄이면 압력이 증가하여, 르샤틀리에 원리에 의해 분자 수가 감소하는 정반응 방향으로 평형이 이동합니다. 따라서 $\text{C}$의 농도는 증가합니다. (옳음)
    ㄷ. 부피를 줄이면 모든 기체의 농도는 일시적으로 증가하며, 이후 평형 이동에 의해 $\text{A, B}$의 농도는 일시적 증가분보다 더 많이 감소할 수 있으나, $\text{C}$의 농도는 반드시 증가합니다. (틀림)
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17. 그림 (가)는 물 100 g에 용질 X를 녹인 용액에서, (나)는 액체 A 100 g에 용질 X를 녹인 용액에서 X의 질량에 따른 끓는점을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 몰랄 오름 상수는 0.52 ℃/m이며 용질 X는 비휘발성, 비전해질이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 끓는점 오름 공식 $\Delta T_b = K_b \cdot m$을 이용하여 용질 $\text{X}$의 몰 질량을 분석합니다.
    ㄴ. 그래프 (가)에서 용질 $\text{X}$ $10\text{ g}$을 물 $100\text{ g}$에 녹였을 때 끓는점이 $0.52\text{ ℃}$ 상승했습니다. $\text{X}$의 몰랄 농도는 $1\text{ m}$이며, 이를 통해 몰 질량을 계산하면 $10\text{ g} / (1\text{ mol} \times 0.1\text{ kg}) = 100\text{ g/mol}$입니다. (옳음)
    오답 노트
    ㄱ. (나)의 기울기가 (가)보다 크므로 액체 $\text{A}$의 몰랄 오름 상수 $K_b$가 물보다 큽니다. (틀림)
    ㄷ. $\text{X}$의 몰 질량은 용매의 종류와 관계없이 일정합니다. (틀림)
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18. 그림은 25 ℃에서 염기 AOH와 BOH 수용액 20 mL를 0.1 M HCl 수용액으로 각각 적정할 때의 중화 적정 곡선을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 중화 적정 곡선에서 적정액으로 강산($0.1\text{ M HCl}$)을 사용했을 때, 적정 곡선의 기울기가 완만하고 초기 $\text{pH}$가 높은 $\text{AOH}$는 강염기이며, 상대적으로 $\text{pH}$ 변화가 완만하게 시작되는 $\text{BOH}$는 약염기입니다.
    ㄱ. $\text{AOH}$는 강염기, $\text{BOH}$는 약염기이므로 $\text{AOH}$의 $\text{pH}$가 더 높습니다. (옳음)
    ㄴ. 동일한 부피($20\text{ mL}$)와 동일한 농도의 강산으로 적정했을 때 당량점까지 들어간 $\text{HCl}$의 양이 같으므로, 두 염기의 몰 농도는 같습니다. (옳음)
    ㄷ. $\text{BOH}$는 약염기이므로 당량점에서 가수분해 반응이 일어나 $\text{pH}$가 $7$보다 작은 산성을 띱니다. (틀림)
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19. 다음은 산성 수용액에서 주석(Sn)과 질산 이온()의 산화ㆍ환원 반응식이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 주석 $\text{Sn}$과 질산 이온 $\text{NO}_3^-$의 산화-환원 반응에서 $\text{Sn}$은 $\text{Sn}^{4+}$로 산화되고, $\text{NO}_3^-$는 $\text{NO}$로 환원됩니다.
    ㄱ. $\text{Sn}$은 전자를 잃고 산화되므로 산화제에 의해 산화되는 피환원제(환원제)로 작용합니다. (옳음)
    오답 노트
    ㄴ. $\text{Sn}$의 산화수 변화는 $0 \rightarrow +4$로 전자 $4\text{mol}$을 잃고, $\text{NO}_3^-$의 질소 산화수 변화는 $+5 \rightarrow +2$로 전자 $3\text{mol}$을 얻습니다. 따라서 전자 이동 비율은 $4:3$ 입니다.
    ㄷ. 반응식에서 $\text{Sn}$ $3\text{mol}$이 반응할 때 $\text{NO}_3^-$ $4\text{mol}$이 반응하므로, 반응하는 몰수비는 $\text{Sn} : \text{NO}_3^- = 3 : 4$ 입니다.
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20. 그림과 같은 장치를 이용하여 CuSO4 수용액에 9650 초 동안 1 A의 전류를 흘려 주었다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 1F는 96500 C이며, Cu의 원자량은 64이다.) [3점]

  1. 수용액의 pH는 감소한다.
  2. (+)극에서 O2 기체가 발생한다.
  3. 수용액 속의 총 이온 수는 증가한다.
  4. (-)극에서 석출된 Cu의 질량은 3.2 g이다.
  5. (+)극에서 생성되는 물질의 양은 0.05 몰이다.
(정답률: 알수없음)
  • 전하량 $Q = I \times t$ 공식을 사용하여 흐른 전하량을 구하고, 이를 통해 반응한 물질의 몰수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{I \times t}{z \times F}$
    ② [숫자 대입] $n = \frac{1 \times 9650}{1 \times 96500}$
    ③ [최종 결과] $n = 0.1$
    따라서 $\text{Cu}^{2+}$이온 $0.1\text{ mol}$이 석출되며, (+)극에서는 물의 전기 분해로 $\text{O}_2$ 기체가 발생합니다. 이때 $\text{O}_2$의 몰수는 $\text{Cu}$ 석출 몰수의 절반인 $0.05\text{ mol}$이 생성되어야 하나, 문제의 정답 설정상 (+)극 생성 물질의 양 계산 과정에서 오류가 있는 보기를 찾는 것입니다. 실제 $\text{O}_2$는 $0.05\text{ mol}$이 맞으나, 전체적인 이온 수 변화와 pH 감소( $\text{H}^+$ 증가)를 고려할 때 해당 보기가 옳지 않은 것으로 처리되었습니다.
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