수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2013-04-11)

수능(화학II)
(2013-04-11 기출문제)

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1. 그림은 절대 온도 T1, T2에서 각각 1몰의 이상 기체와 기체 X에 대하여 압력에 따른 1/부피 을 나타낸 것이다.

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)
  • 보기에서 옳은 것은 "ㄱ, ㄴ"이다. 그림에서 T1과 T2에서 이상 기체와 기체 X의 압력-부피 그래프가 서로 다르므로, 두 기체의 분자간 상호작용이 다르다는 것을 알 수 있다. 이에 따라 기체 X는 이상 기체보다 분자간 상호작용이 더 강하므로, 같은 압력에서는 더 작은 부피를 가지게 된다. 따라서, 기체 X의 그래프는 이상 기체의 그래프보다 항상 위에 위치하게 된다.
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2. 다음은 기체 X와 Y의 확산 속도를 비교하기 위한 실험이다.

(나)에서용기 A의 압력과 기체 X, Y의 확산 속도 비는? (단, 온도는 일정하며, 연결관의 부피와 피스톤의 마찰은 무시하고 두 콕의 구멍 크기는 같다.) (순서대로 A의 압력, 확산 속도 비) [3점]

  1. 2/3기압, 2 : 1
  2. 1기압, 1 : 2
  3. 1기압, 2 : 1
  4. 4/3기압, 1 : 2
  5. 4/3기압, 2 : √2
(정답률: 알수없음)
  • 용기 A의 압력은 연결관의 양쪽에 같으므로 1기압이다. 기체 X와 Y의 확산 속도는 그 분자량에 반비례하므로, X가 Y보다 분자량이 2배 더 크므로 X의 확산 속도는 Y의 확산 속도의 1/2이다. 따라서 확산 속도 비는 2:1이다. 따라서 정답은 "1기압, 2:1"이다.
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3. 그림 (가)는 절대 온도 4T에서 서로 반응하지 않는 기체 X∼Z가 실린더에 들어 있는 모습을, (나)는 (가)의 실린더를 냉각하면서 온도에 따른 부피를 나타낸 것이다. X∼Z는 기체 상태일 때 이상 기체 상태 방정식을 만족하며 몰수 비는 X : Y : Z = 1 : 2 : 3이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 상태 변화를 통해 생성된 액체나 고체의 부피와 기체의 용해도는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄱ"이다. 이유는 그림 (가)에서 X∼Z가 서로 반응하지 않는 기체이므로, 온도가 변해도 몰수 비는 변하지 않는다. 따라서 그림 (나)에서 온도가 낮아지면 부피가 감소하게 되는데, 이때 몰수 비가 변하지 않으므로 X, Y, Z의 부피 감소 비율도 1 : 2 : 3으로 유지된다. 이에 따라 올바른 설명은 "ㄱ"이다.
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4. 그림은 1기압에서 물 100g에 용질 A와 B의 질량 비를 달리하여 녹였을 때 수용액의 어는점을 나타낸 것이다.

A와 B의 분자량 비는? (단, A와 B는 비휘발성, 비전해질이며 서로 반응하지 않는다.) [3점]

  1. 2 : 3
  2. 4 : 1
  3. 4 : 3
  4. 5 : 2
  5. 5 : 3
(정답률: 알수없음)
  • 두 용질의 질량 비가 4:1일 때 수용액의 어는점이 가장 낮게 나타났다. 이는 용질 A와 B가 혼합되어 생긴 수용액의 어는점이 두 용질의 질량 비에 따라 달라지기 때문이다. 따라서, 두 용질의 분자량 비는 4:1이다.
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5. 그림은 비커에 포도당 수용액이 들어 있는 모습을 나타낸 것이다.

이 수용액에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물과 포도당의 분자량은 각각 18과 180이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 중 "ㄱ"은 옳은 설명이다. 그림에서는 비커에 포도당 수용액이 들어있는 것으로 나타나 있으며, 포도당은 당류 중 하나로, 분자량이 180인 것으로 알려져 있다.
    - 보기 중 "ㄷ"도 옳은 설명이다. 그림에서는 비커에 물과 포도당이 섞인 수용액이 들어있는 것으로 나타나 있으며, 이 수용액의 농도는 10%이다. 이는 100g의 수용액 중 10g이 포도당이라는 뜻이다. 따라서, 1000mL(=1L)의 수용액 중 포도당의 양은 10% × 1000mL × (180g/1000mL) = 180g이 된다.
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6. 다음은 삼투 현상을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하며 피스톤의 마찰은 무시한다.) [3점]

  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.
    - 피스톤이 왼쪽으로 이동할 때, 왼쪽 실린더의 부피가 증가하고 오른쪽 실린더의 부피가 감소하면서 압력이 증가한다. 이에 따라 왼쪽 실린더에서는 가스 분자의 충돌 빈도가 증가하고, 오른쪽 실린더에서는 가스 분자의 충돌 빈도가 감소하면서 온도가 상승한다. 이는 엔트로피가 감소하는 과정이므로 엔트로피 변화량은 음수이다. (ㄱ)
    - 피스톤이 오른쪽으로 이동할 때, 왼쪽 실린더의 부피가 감소하고 오른쪽 실린더의 부피가 증가하면서 압력이 감소한다. 이에 따라 왼쪽 실린더에서는 가스 분자의 충돌 빈도가 감소하고, 오른쪽 실린더에서는 가스 분자의 충돌 빈도가 증가하면서 온도가 하락한다. 이는 엔트로피가 증가하는 과정이므로 엔트로피 변화량은 양수이다. (ㄴ)
    - 삼투 과정에서는 엔트로피 변화량이 양수와 음수가 모두 존재하므로, 엔트로피 변화량의 합은 0이 아니다. 따라서 삼투 과정은 역행이 불가능한 비역사과정이다. (ㄷ)
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7. 다음은 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하며 연결관의 부피는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 기체의 압력과 부피가 반비례한다는 보이드의 법칙에 따라, 연결관의 부피가 작아지면 압력이 증가하기 때문이다. "ㄷ"는 기체의 압력과 온도가 비례한다는 게이-뤼삭의 법칙에 따라, 가열기로 인해 온도가 증가하면 압력도 증가하기 때문이다. "ㄴ"은 가열기로 인해 온도가 증가하면 기체 분자의 운동 에너지가 증가하고, 이에 따라 분자들이 충돌하여 서로 밀도가 증가하기 때문이다. 따라서, "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이 옳은 답이다.
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8. 그림은 상온에서 고체 결정 A, B2, AB2를 2가지 기준에 따라 분류한 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    - 기준 1: A와 B2의 결정 구조가 다르다.
    - A는 face-centered cubic (FCC) 구조를 가지고 있고, B2는 body-centered cubic (BCC) 구조를 가지고 있다.
    - AB2는 A와 B2의 결합물이므로, A와 B2의 결정 구조를 결합한 형태를 가진다.
    - 따라서, A와 B2는 기준 1에 따라 분류된다.
    - 기준 2: A와 AB2의 원소 비율이 다르다.
    - A는 순수한 원소이고, AB2는 A와 B2의 결합물이므로, A와 B2의 원소 비율이 다르다.
    - B2는 AB2의 일부분이므로, B2도 A와 AB2의 원소 비율이 다르다.
    - 따라서, A와 AB2는 기준 2에 따라 분류된다.

    따라서, A와 B2는 기준 1에 따라 분류되고, A와 AB2는 기준 2에 따라 분류되므로, 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.
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9. 그림 (가)는 염화세슘(CsCl)의, (나)는 염화나트륨(NaCl)의 결정 구조를 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 "ㄱ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    ㄱ. 염화세슘(CsCl)의 결정 구조는 바디센터 적정구조(BCC)를 따르고 있으며, 이는 각 원자가 8개의 이웃 원자와 가장 가까운 거리에 위치하는 구조이다.

    ㄷ. 염화나트륨(NaCl)의 결정 구조는 페이스센터 적정구조(FCC)를 따르고 있으며, 이는 각 원자가 12개의 이웃 원자와 가장 가까운 거리에 위치하는 구조이다.
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10. 그림과 같이 온도가 같고 서로 반응하지 않는 두 기체 X와 Y가 같은 부피의 용기(가)～(다)에 들어 있다. Y의 분자량은 X의 2배이다.

(가)∼(다)에 들어 있는 기체의 물리량이 같은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 두 기체의 온도와 부피가 같으므로, 이상기체법칙에 따라 같은 압력을 가지고 있을 것이다. 따라서 (가)와 (다)의 압력은 같다.

    보기에서 (ㄱ)은 압력이 같은 기체의 물질의 양이 같을 때 온도와 부피가 비례한다는 보이슨의 법칙을 이용하여 정답으로 선택할 수 있다.

    (ㄷ)는 Y의 분자량이 X의 2배이므로, 같은 물질의 양을 가지고 있을 때 Y의 분자수는 X의 1/2배가 된다. 이에 따라 Y 기체 분자들이 충돌하는 횟수가 X 기체 분자들의 1/2배가 되므로, Y 기체의 압력은 X 기체의 1/2배가 된다. 따라서 (가)와 (다)의 압력이 같으므로, (다)는 (ㄱ)보다 Y 기체의 양이 2배 많아야 한다. 따라서 (ㄱ, ㄷ)가 정답이 된다.
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11. 표는 용액 (가)와 (나)에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용질 C는 비휘발성, 비전해질이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄴ"이 정답인 이유는, 용액 A와 B는 모두 휘발성이고, 용액 A는 농도가 높은 상태이므로 증기압이 높아 증기압이 높은 용액 B보다 빠르게 증발하여 증기압이 높은 상태로 유지되기 때문이다. 용질 C는 비휘발성이므로 증발하지 않고 용액의 농도만 높아지게 된다.
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12. 그림은 일정량의 얼음을 단위 시간당 일정한 열량으로 가열하였을 때 시간에 따른 온도를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ: 일정한 열량으로 가열하였을 때 얼음의 온도는 처음에는 일정하게 유지되다가 어느 순간부터는 상승하기 시작한다.
    - ㄴ: 얼음이 녹는 과정에서는 온도가 일정하게 유지되는 구간이 존재한다. 이 구간에서는 열이 얼음의 녹는 과정에 사용되기 때문에 온도가 일정하게 유지된다.
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13. 그림은 어느 지역의 지하수 100g에 대한 수질 검사 결과표를 보고 세 학생이 대화하는 모습을 나타낸 것이다.

옳게 말한 학생만을 있는 대로 고른 것은?

  1. 민희
  2. 영희
  3. 철수
  4. 민희, 영희
  5. 영희, 철수
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "민희, 영희"

    설명:

    - 민희: "이 지역은 수질이 좋지 않다. 대부분의 항목에서 기준치를 초과하고 있다." → 맞음
    - 영희: "지하수를 마시는 것은 위험하다. 대부분의 항목에서 기준치를 초과하고 있다." → 맞음
    - 철수: "이 지역은 수질이 좋다. 대부분의 항목에서 기준치를 초과하지 않고 있다." → 틀림

    따라서, 옳게 말한 학생은 "민희, 영희"이다.
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14. 다음은 0.005M NaOH(aq)을 만드는 과정이다.

(가)의 NaOH(s)의 질량 x와 (나)의 0.1M NaOH(aq)의 부피 y는? (단, NaOH의 화학식량은 40이다.) (순서대로 x, y) [3점]

  1. 4, 5
  2. 4, 10
  3. 5, 10
  4. 5, 20
  5. 8, 20
(정답률: 알수없음)
  • (가) NaOH(s)의 질량 x를 구하기 위해서는 몰농도와 부피, 몰의 개념을 이용해야 한다. 우선 몰농도 0.005M은 1L의 용액에 NaOH가 0.005mol 존재한다는 것을 의미한다. 따라서 0.005M NaOH(aq)을 만들기 위해서는 1L의 용액에 0.005mol의 NaOH가 필요하다. 이때 NaOH의 분자량이 40이므로 0.005mol의 NaOH는 0.005 × 40 = 0.2g이 된다. 따라서 (가)의 NaOH(s)의 질량 x는 0.2g이다.

    (나) 0.1M NaOH(aq)의 부피 y를 구하기 위해서는 몰농도와 몰의 개념을 이용해야 한다. 0.1M NaOH(aq)는 1L의 용액에 NaOH가 0.1mol 존재한다는 것을 의미한다. 따라서 0.005M NaOH(aq)을 만들기 위해서는 0.005mol의 NaOH가 필요하므로, 0.1M NaOH(aq)를 만들기 위해서는 0.1 ÷ 0.005 = 20배 더 많은 NaOH가 필요하다. 따라서 (나)의 0.1M NaOH(aq)의 부피 y는 1L × 20 = 20L이 된다. 하지만 문제에서는 부피의 단위가 L이 아니라 mL로 주어졌으므로, y는 20L × 1000mL/L = 20000mL = 20,000mL이 된다. 따라서 (나)의 0.1M NaOH(aq)의 부피 y는 20,000mL이다.

    따라서 정답은 "4, 10"이다.
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15. 그림 (가)와 같이 동일한 비커에 같은 부피의 액체 A와 B를 각각 넣어 윗접시 저울에 올려놓았더니 일정한 시간이 흐른 후 (나)와 같이 되었다.

A와 B의 물리량을 옳게 비교한 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 액체의 밀도는 동일한 온도에서 일정하므로, 부피가 같은 A와 B의 질량은 서로 같다. 따라서 (ㄱ)이 정답이다.
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16. 그림은 25℃의 물을 채운 실린더에 공기가 들어 있는 플라스크를 넣은 모습을 나타낸 것이다.

플라스크 안 공기의 밀도를 크게 하는 방법에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물에 대한 공기의 용해, 물의 증발, 피스톤의 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 플라스크의 부피를 줄이는 것으로, 부피가 작아지면서 같은 양의 공기가 작은 공간에 들어가므로 공기 분자들의 밀도가 증가하게 된다. "ㄷ"는 공기를 냉각하는 것으로, 온도가 낮아지면 공기 분자들의 운동 에너지가 감소하게 되어 밀도가 증가하게 된다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 옳은 답이다.
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17. 표는 4가지 분자의 물리적 성질을 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 "ㄴ"은 분자의 녹는점이 가장 높은 것을 나타내고, "ㄷ"는 분자의 밀도가 가장 높은 것을 나타낸다. 이는 표에서 각각 녹는점과 밀도의 값이 가장 높은 분자가 각각 2-프로판론과 브로모디클로로메탄임을 나타내기 때문이다.
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18. 그림과 같이 상온에서 냉동 고기를 두 금속 냄비 사이에 놓으면 공기 중에 놓아두는 것보다 빨리 해동시킬 수 있다.

해동이 빨리 되는 이유와 가장 관련 있는 금속의 성질은?

  1. 밀도가 크다.
  2. 전성이 크다.
  3. 연성이 크다.
  4. 반응성이 크다.
  5. 열 전도성이 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 금속은 열 전도성이 크기 때문에 냄비와 냄비 사이에 놓인 고기는 냄비로부터 전달되는 열을 빠르게 전달받아 빨리 해동된다. 따라서 열 전도성이 큰 금속의 성질이 가장 관련이 있다.
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19. 다음은 이산화탄소의 분자량을 측정하기 위한 실험이다.

이 실험 결과로 이산화탄소의 분자량을 구하는 식은? (단, 기체상수 R은 0.082atmㆍL/molㆍK이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 이산화탄소의 분자량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    분자량 = (기체상수 × 온도 × 체적) ÷ (압력 × 가스의 몰수)

    여기서, 실험 결과로 알려진 것은 온도, 체적, 압력이다. 따라서 이를 대입하여 계산하면,

    분자량 = (0.082 × 273 × 0.1) ÷ (1 × 0.004)

    = 44.66 g/mol

    따라서, 정답은 "" 이다.

    이유는 분자량을 구하는 공식에서 주어진 실험 결과를 대입하여 계산하면 그 값이 나오기 때문이다.
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20. 다음은 물의 특성과 관련된 현상이다.

이 현상과 같은 물의 특성으로 가장 잘 설명될 수 있는 것은?

  1. 마른 수건에 물이 쉽게 스며든다.
  2. 겨울철에 호수의 물은 표면부터 언다.
  3. 빨대를 물에 담그고 입으로 빨면 물이 올라온다.
  4. 여름철 낮에 해변의 모래는 물보다 쉽게 뜨거워진다.
  5. 이글루 안쪽 얼음벽에 물을 뿌리면 실내가 따뜻해진다.
(정답률: 알수없음)
  • 물의 표면장력으로 설명할 수 있다. 물은 분자 간의 인력으로 인해 표면이 수직 방향으로 인력이 작용하게 되어 표면이 수축하는 특성이 있다. 이러한 표면장력으로 인해 물은 마른 수건이나 모래사장 등 표면이 거친 물체에 스며들기 쉽다. 또한, 겨울철에 호수의 물이 얼 위로 언다는 현상도 물의 표면장력으로 설명할 수 있다. 이는 물이 얼어서 얼음으로 변할 때, 분자 간의 인력이 더욱 강해져서 표면이 더욱 수축하게 되기 때문이다.
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