수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2012-10-09)

수능(화학II)
(2012-10-09 기출문제)

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1. 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)
  • 전기 분해에 의해 CuSO4 수용액에서 양극인 (+)극에서는 SO42- 이온이 전자를 받아 SO42- → SO32- + O2 반응이 일어나고, 음극인 (-)극에서는 Cu2+ 이온이 전자를 받아 Cu2+ + 2e- → Cu(s) 반응이 일어난다. 이때 1F의 전하량으로는 1 mol의 전자를 이동시킬 수 있으므로, 9650 초 동안 1 A의 전류가 흐르면 9650 C의 전하량이 이동하게 된다. 따라서 9650 C / 96500 C/mol = 0.1 mol의 전자가 이동하게 되고, 이는 (+)극에서 생성된 O2 기체의 양과 같다. O2 기체의 몰 질량은 32 g/mol이므로, 0.1 mol의 O2 기체는 3.2 g이 된다. 따라서 (+)극에서 생성되는 물질의 양은 0.1 mol이 아니라 0.05 몰이 된다. 따라서 정답은 "(+)극에서 생성되는 물질의 양은 0.05 몰이다."가 아닌 "수용액 속의 총 이온 수는 증가한다."이다.
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2. 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)
  • 보기 중에서 옳은 설명은 "ㄱ"입니다. 이유는 질산 이온(NO3-)이 산화되어 질소산가스(NO)로 변하면서 주석(Sn)이 환원되기 때문입니다. 따라서 이 반응은 산화환원 반응입니다.
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3. 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ"인 이유는, 그림에서 보듯이 염기 AOH와 BOH 모두 중성점 근처에서 pH가 급격히 변화하기 때문입니다. 따라서 두 염기 모두 중성점 적정에 적합하며, 그림에서 보이듯이 두 염기 모두 20 mL 이상의 용액을 사용하여 적정해야 합니다.
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4. 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는, 그림 (가)에서 물에 용질 X를 녹인 용액의 끓는점 상승이 그림 (나)에서 액체 A에 용질 X를 녹인 용액의 끓는점 상승보다 작기 때문이다. 이는 용질 X의 농도가 낮아질수록 끓는점 상승도 작아지는 것을 나타내는 콜라이도-로렌츠 법칙에 따른 결과이다. 따라서, 보기에서 정답은 "ㄴ"이다.
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5. 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ" 인 이유는 다음과 같다.

    - t1에서 온도를 변화시켰을 때, 반응속도가 증가하였다. 이는 열에너지가 반응에 필요한 활성화 에너지를 낮춰주어 반응이 빨라지기 때문이다. 따라서 A와 B의 농도가 빨리 감소하고, C의 농도가 빨리 증가하였다.
    - t2에서 부피를 줄였을 때, 반응속도가 감소하였다. 이는 부피가 감소함으로써 기체 분자들 간의 충돌 빈도가 줄어들어 반응이 느려지기 때문이다. 따라서 A와 B의 농도가 천천히 감소하고, C의 농도가 천천히 증가하였다.
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6. 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)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 이유는 다음과 같다.

    - X, Y, Z가 서로 반응하지 않으므로, 초기 상태에서는 X, Y, Z의 분자 수와 압력이 일정하다.
    - 피스톤을 밀어서 가압하면, X, Y, Z의 분자 수는 변하지 않고, 압력만 증가한다.
    - 이에 따라 온도가 상승하게 되는데, 이는 기체의 성질 중 하나인 "보일-샤를의 법칙"에 따른 것이다.
    - 따라서, 온도가 증가하면서 X, Y, Z의 분자 운동에너지가 증가하고, 이는 압력 증가로 인한 피스톤 이동을 유발한다.
    - 이러한 과정에서, 피스톤의 이동 거리는 X, Y, Z의 분자 수와 비례하게 된다.
    - 따라서, 피스톤의 이동 거리가 가장 큰 X가 가장 많은 분자 수를 가지고 있고, 피스톤의 이동 거리가 가장 작은 Z가 가장 적은 분자 수를 가지고 있다는 것을 알 수 있다.
    - 이에 따라, 보기에서 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 것이다.
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7. 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)
  • 정답은 "△H < 0이다." 이다.

    이 반응은 열반응이므로 엔탈피 변화(△H)가 중요하다. 그림에서 X는 I2이므로 I2 분자의 핵간 거리에 따른 에너지 변화를 나타낸 것이다. Y는 무극성 분자이므로 이 분자의 핵간 거리에 따른 에너지 변화는 없다. 따라서 a+b < 2b이다.

    반응식에서 Cl2(g)와 I2(g)의 핵간 거리가 각각 a와 b일 때, ICl(g) 생성 후의 핵간 거리가 b일 때의 엔탈피 변화(△H)는 X에서 b까지의 에너지 변화에서 Y에서 b까지의 에너지 변화를 뺀 값이다. 그림에서 X에서 b까지의 에너지 변화는 음수이고, Y에서 b까지의 에너지 변화는 0이므로 △H < 0이다. 따라서 "△H < 0이다."가 옳은 설명이다.

    끓는점은 분자의 극성, 분자량 등 여러 가지 요인에 영향을 받으므로 이 문제와는 관련이 없다.
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8. 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ"인 이유는 다음과 같다.

    - ㄱ: 이 반응식은 산화-환원 반응이다. Fe2+ 이온이 Fe3+ 이온으로 산화되면서 Cu(s)가 Cu2+ 이온으로 환원된다.
    - ㄴ: 이 반응식은 중화 반응이다. H+ 이온과 OH- 이온이 결합하여 H2O로 중화된다.

    따라서, "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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9. 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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 반응 속도가 초기에는 빠르게 증가하다가 후에는 느리게 감소하는 형태를 보이기 때문이다. 이는 초기에는 반응물 농도가 높아서 충돌이 많이 일어나 반응이 빠르게 진행되지만, 반응이 진행됨에 따라 반응물 농도가 감소하면서 충돌이 적어져 반응 속도가 감소하는 것을 나타낸다.
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10. 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)
  • 정답은 "ㄷ"이다.

    이유는 제2 이온화 에너지는 원자의 전자를 2번째로 제거하는데 필요한 에너지이다. 따라서, 이 값이 클수록 원자의 전자가 강하게 결합되어 있어서 전자를 제거하기 어렵다는 것을 의미한다. 그림에서 보면 2주기 원소인 B와 3주기 원소인 C의 제2 이온화 에너지가 각각 A와 D보다 크다. 이는 B와 C의 전자가 강하게 결합되어 있기 때문이다. 따라서, 보기에서는 "ㄷ"가 정답이다.
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11. 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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 염산이 강산성이라는 사실을 나타내고, "ㄴ"은 염산이 산화제로 사용된다는 사실을 나타낸다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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12. 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)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄷ"가 옳은 이유는 원자 A와 B의 양성자 수와 중성자 수가 같기 때문이다. 즉, A와 B는 같은 원소이며, 이들은 핵자수가 같은 동위원소이다. 따라서, "ㄱ, ㄷ"가 옳은 선택지이다.
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13. 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)
  • - 보기에서 "ㄱ"은 옳은 설명이다. 이는 HA와 HB의 이온화 상수(Ka, Kb) 값이 다르기 때문에 혼합 수용액에서는 HA와 HB가 각각 이온화되어서 존재하게 된다는 것을 의미한다.
    - "ㄷ"도 옳은 설명이다. 이는 혼합 수용액에서 HA와 HB가 이온화되어서 생성된 H+와 A-, B+와 OH- 이 중화 반응을 일으켜서 H2O와 함께 생성된다는 것을 의미한다.
    - "ㄱ, ㄴ"은 옳은 설명이다. 이는 HA와 HB의 이온화 반응식에서 각각의 산성 상수와 염기성 상수 값이 주어져 있기 때문에, 이를 이용하여 pH나 pOH를 계산할 수 있다는 것을 의미한다.
    - "ㄴ, ㄷ"는 옳지 않은 설명이다. 이는 혼합 수용액에서 생성된 H2O가 이온화되어서 H+와 OH- 이 생성된다는 것을 의미하는데, 이는 물이 이온화되는 것이 아니라 중화 반응을 일으키는 것이기 때문이다.
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ"는 옳은 설명이다. 위에서 언급한 모든 내용이 포함되어 있다.
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14. 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)
  • - (ㄱ) (가)와 (나)의 He 가스의 부피 차이는 없다. He 가스는 헨리의 법칙을 따르므로 압력이 일정하면 가스의 부피는 온도에 비례한다. 따라서 (가)와 (나)의 He 가스의 부피는 동일하다.
    - (ㄴ) (나)의 물에 녹은 He의 질량은 (가)의 3배이다. 이는 물에 녹은 He의 양이 압력과 비례하기 때문이다. (가)와 (나)의 He 가스의 부피는 동일하므로, (나)에서는 He 가스의 압력이 더 높다. 따라서 (나)에서는 물에 녹은 He의 양이 더 많다.
    - (ㄷ) (가)와 (나)의 물의 높이 차이는 없다. He 가스는 헨리의 법칙을 따르므로 압력이 일정하면 가스의 부피는 온도에 비례한다. 따라서 (가)와 (나)의 He 가스의 부피는 동일하므로, 물의 높이 차이는 없다.
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15. 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)
  • - ㄱ: X의 끓는점이 Y보다 높다.
    - ㄴ: Y의 끓는점이 X보다 높다.
    - ㄷ: X와 Y는 상호 용해하지 않는다.

    이 실험에서는 두 액체의 끓는점 차이를 이용하여 분리하는 것이 목적이다. 따라서, 끓는점이 높은 액체는 높은 온도에서 증기가 생성되어 수집기에 모이게 되고, 끓는점이 낮은 액체는 낮은 온도에서 증기가 생성되어 수집기에 모이게 된다. 따라서, ㄱ과 ㄴ은 끓는점 차이를 이용한 분리 실험에서 필수적인 조건이다. 또한, ㄷ는 두 액체가 상호 용해하지 않아야 분리가 가능하므로 옳은 설명이다. 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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16. 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)
  • 답은 "ㄱ"이다. 그림에서 압력과 밀도가 모두 증가하면 기체 X의 온도가 상승하게 된다. 이는 이상 기체 법칙에 따른 결과이다. 따라서, 압력과 밀도가 모두 증가하는 영역은 기체 X의 온도가 증가하는 영역이다.
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17. 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄷ"인 이유는, 그림 (가)에서 보듯이 기압이 일정한 상태에서 물질 X를 가열하면 온도가 상승하면서 고체, 액체, 기체 상태를 거치게 된다. 이때, 그림 (나)에서 보듯이 고체와 액체, 액체와 기체 사이에서는 상평형이 존재하며, 이 상평형에서는 온도가 일정하게 유지된다. 따라서, 보기에서 "ㄷ"는 그림 (가)에서의 가열 곡선과 그림 (나)에서의 상평형을 모두 고려한 것이다.
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18. 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)
  • "(가)는 (라)와 배위 결합을 한다."는 옳지 않은 설명이다. 실제로 (가)와 (라)는 서로 다른 분자이며, 서로 배위 결합을 하지 않는다.

    (라)는 무극성 공유 결합이 존재하는 이유는, (라)를 구성하는 원자들이 전부 동일한 전기음성도를 가지기 때문이다. 이 경우에는 전자가 공유결합을 통해 균등하게 분배되어 무극성 결합이 형성된다.

    "(가)는 분자 간 수소 결합을 한다."는 (가)가 수소결합을 형성할 수 있는 수소원자를 가지고 있기 때문에 옳은 설명이다.

    "(다)를 구성하는 모든 원자는 동일 평면에 존재한다."는 (다)가 평면분자이기 때문에 옳은 설명이다.

    결합각은 (나)가 (다)보다 작다는 것은, (나)의 결합각이 109.5도인 반면, (다)의 결합각이 120도이기 때문이다.
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19. 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 다음과 같다.

    ㄴ. NaCl(g) 생성 시 두 이온 사이의 핵간 거리가 작아질수록 에너지가 감소한다.
    - 이유: NaCl(g) 생성 시에는 Na+ 이온과 Cl- 이온이 결합하여 NaCl 분자가 생성된다. 이 때, 두 이온 사이의 핵간 거리가 작아질수록 전하간의 상호작용이 증가하고 결합 에너지가 감소하기 때문에 에너지가 감소한다.

    ㄷ. NaCl(g) 생성 시 두 이온 사이의 핵간 거리가 일정 거리 이상 멀어질 경우 에너지가 급격히 증가한다.
    - 이유: 두 이온 사이의 핵간 거리가 일정 거리 이상 멀어질 경우 전하간의 상호작용이 감소하고 결합 에너지가 감소하기 때문에 에너지가 증가한다. 이 때, 일정 거리 이상 멀어질 경우에는 전하간의 상호작용이 거의 없어져서 에너지가 급격히 증가한다.
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20. 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    ㄱ. AgNO3 1 몰과 반응할 때 생성되는 AgBr의 몰 수는 MBr2 1 몰과 반응할 때 생성되는 AgBr의 몰 수와 같다. 따라서, MBr2의 몰 수는 AgBr의 몰 수와 같으므로, MBr2의 몰 질량은 AgBr의 몰 질량과 같다. 따라서, MBr2의 질량은 AgBr의 질량과 같다. 따라서, MBr2의 질량은 3.76 g 이다.

    ㄴ. MBr2의 질량이 3.76 g 이므로, M의 몰 질량은 2 x 80 g/mol = 160 g/mol 이다. 따라서, M의 원자량은 160/2 = 80 이다. 따라서, M은 Br2 이다.

    ㄷ. 화학 반응식에서 M은 Br2 이므로, MBr2는 Br2 1 몰과 M 1 몰로 이루어진 화합물이다. 따라서, MBr2의 분자량은 2 x 80 g/mol = 160 g/mol 이다.
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