수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2013-06-05)

수능(화학II) 2013-06-05 필기 기출문제 해설

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수능(화학II)
(2013-06-05 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 자료는 어떤 신문 기사의 일부를, 그림은 물의 결합 모형을 나타낸 것이다.

㉠에 해당하는 물의 상변화에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 신문 기사에서 물이 얼어 수도관이 파손되었다는 내용은 ㉠이 '응고' 과정임을 의미합니다.
    물은 응고될 때 수소 결합에 의해 빈 공간이 많은 육각형 구조를 형성하므로 부피가 증가합니다.

    오답 노트
    결합 A의 수가 감소한다: 결합 A는 공유 결합으로, 상변화 시 분자 내부의 공유 결합 수는 변하지 않습니다.
    분자 배열의 규칙성이 감소한다: 액체에서 고체로 변하므로 규칙성은 오히려 증가합니다.
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1

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2. 그림은 액체 A와 B의 증기 압력 곡선을 나타낸 것이다.

A 와 B 에 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)
  • 증기 압력 곡선에서 동일 온도일 때 증기 압력이 높을수록 휘발성이 크고 분자 간 인력이 작습니다.
    그래프에서 $20^{\circ}C$일 때 A의 증기 압력이 B보다 높게 나타나므로 ㄱ은 옳습니다.

    오답 노트
    분자 간 인력은 A가 B보다 크다: 증기 압력이 더 높은 A가 분자 간 인력이 더 작습니다.
    대기압이 $400\text{ mmHg}$일 때 끓는점은 A가 B보다 높다: 증기 압력이 대기압과 같아지는 온도가 끓는점입니다. 그래프에서 $400\text{ mmHg}$ 선과 만나는 온도는 A가 B보다 낮습니다.
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3. 그림은 2~4 주기 할로젠 원소의 수소 화합물 A, B, C의 끓는점을 나타낸 것이다.

A~C에 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)
  • 할로젠 수소 화합물($HX$)의 끓는점은 분자 간 인력이 클수록 높습니다. 끓는점이 가장 높은 A는 수소 결합을 하는 $HF$, B는 $HCl$, C는 $HBr$ 순입니다.
    A($HF$)의 끓는점이 압도적으로 높은 이유는 강한 수소 결합 때문이므로 ㄴ은 옳습니다. B($HCl$)는 극성 분자로 쌍극자-쌍극자 사이의 힘이 존재하므로 ㄷ도 옳습니다.

    오답 노트
    분자량은 C가 가장 작다: 분자량은 $HF < HCl < HBr$ 순으로 증가하므로 C($HBr$)가 가장 큽니다.
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4. 그림은 고체 A의 결정 구조와 고체 B의 결합 모형을 나타낸 것이다.

고체 상태의 A와 B에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 고체 A는 이온 결정 구조이며, 고체 B는 금속 결정 구조입니다.
    A의 구조에서 $X^{+}$이온 하나를 중심으로 인접한 $Y^{-}$이온의 개수를 세어보면 6개임을 알 수 있어 ㄱ은 옳습니다. B는 자유 전자가 존재하는 금속 결합 물질이므로, 이온 결정인 A보다 전기 전도성이 큽니다. 따라서 ㄴ도 옳습니다.

    오답 노트
    A와 B는 모두 전성(펴짐성)이 좋다: 이온 결정인 A는 외부 충격 시 같은 전하끼리 반발하여 쉽게 부서지므로 전성이 없습니다.
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5. 그림은 1기압에서 얼음(H2O)을 가열할 때 0℃와 100℃에서의 상변화를 모형으로 나타낸 것이다.

과정 (가)와 (나)의 엔트로피 변화(ΔS)와 엔탈피 변화(ΔH)를 각각 옳게 비교한 것은? (단, 비교하는 물질의 질량은 같다.) (순서대로 ΔS, ΔH)

  1. (가) > (나), (가) > (나)
  2. (가) > (나), (가) < (나)
  3. (가) < (나), (가) > (나)
  4. (가) < (나), (가) < (나)
  5. (가) = (나), (가) = (나)
(정답률: 알수없음)
  • 과정 (가)는 융해(고체 $\rightarrow$ 액체), 과정 (나)는 기화(액체 $\rightarrow$ 기체)입니다.
    엔트로피($S$)는 무질서도가 증가할수록 커지며, 분자 간 거리가 훨씬 더 멀어지는 기화 과정(나)의 엔트로피 변화가 융해 과정(가)보다 큽니다. 또한, 엔탈피($H$)는 상변화 시 흡수하는 열량으로, 일반적으로 융해열보다 기화열이 훨씬 크기 때문에 엔탈피 변화 역시 (나)가 더 큽니다. 따라서 $\Delta S$와 $\Delta H$ 모두 (가) < (나)입니다.
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6. 그림은 고체 X의 물에 대한 용해도 곡선과, X의 수용액 (가)와 (나)를 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)
  • 용해도 곡선 상의 점보다 아래에 위치하면 불포화 수용액입니다. (가)는 $t_3$에서 용해도 $80\text{g}$보다 적은 $60\text{g}$이 녹아 있으므로 불포화 수용액입니다.
    석출량은 $\text{(처음 녹은 양)} - \text{(냉각 온도에서의 용해도)}$로 계산합니다.
    $$\text{(가)의 석출량} = 60\text{g} - 20\text{g} = 40\text{g}$$
    $$\text{(나)의 석출량} = 40\text{g} - 20\text{g} = 20\text{g}$$
    따라서 (가)의 석출량이 (나)의 2배입니다.

    오답 노트
    퍼센트 농도: 냉각 시 용질이 석출되어 용액 전체의 질량과 용질의 질량이 모두 감소하므로, (나)의 경우 $t_2$에서 포화 상태가 된 이후부터는 농도가 일정하게 유지됩니다.
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7. 그림 (가)는 1 몰의 이상 기체에 대한 부피와 압력을, (나)는 이 기체에 대한 온도와 부피를 나타낸 것이다. (가)의 A, B, C는 각각 (나)의 p, q, r 중 하나와 같은 상태이다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$에 따라 온도는 $PV$ 값에 비례합니다.
    A: $P \times V = PV$, B: $2P \times 2V = 4PV$, C: $P \times 2V = 2PV$이므로 온도는 $\text{B} > \text{C} > \text{A}$ 순입니다.
    따라서 (가)의 A는 (나)에서 온도가 가장 낮은 r에 해당합니다.
    상태 변화 $\text{q} \to \text{p} \to \text{r}$에서 압력 $P = \frac{nRT}{V}$를 분석하면, $\text{q} \to \text{p}$는 온도 감소로 압력 감소, $\text{p} \to \text{r}$은 부피 감소 폭이 더 커서 압력이 증가합니다.

    오답 노트
    온도 비교: 위 분석 결과 B가 A보다 온도가 높습니다.
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8. 다음은 일정한 온도에서 기체 X와 Y의 확산에 대한 실험이다.

Y가 검출기까지 확산되는 시간 t(초)는? (단, 양쪽의 연결관, 콕, 검출기는 각각 동일하고, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. 0.5
  2. 1
  3. 4
  4. 8
  5. 32
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 확산 속도는 분자량의 제곱근에 반비례하며, 확산 시간은 확산 속도에 반비례하므로 분자량의 제곱근에 비례합니다.
    $$\text{시간 } t \propto \sqrt{M}$$
    $$\frac{t_Y}{t_X} = \sqrt{\frac{M_Y}{M_X}}$$
    $$\frac{t}{2} = \sqrt{\frac{24}{1.5}} = \sqrt{16} = 4$$
    $$t = 8$$
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9. 그림은 닫힌 콕으로 분리된 용기에 각각 헬륨(He)과 아르곤(Ar) 기체가 들어 있는 상태를 나타낸 것이다.

콕을 열어 평형에 도달한 후, 이에 대한 설명으로 옳은 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)
  • 콕을 열면 두 기체가 전체 부피로 확산되며 무질서도가 증가하므로 엔트로피는 증가합니다.

    오답 노트
    He의 부분 압력: 전체 부피가 2배로 늘어났으므로 보일의 법칙에 의해 부분 압력은 $0.5\text{기압}$으로 감소합니다.
    자유 에너지: 등온 팽창 과정에서 기체의 자유 에너지는 감소합니다.
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10. 다음은 황산(H2SO4) 표준 용액을 만들 때 사용하는 실험 기구 중 일부와 실험 과정이다.

A에 해당하는 실험 기구와 만들어진 황산 표준 용액의 몰 농도 (M)로 옳은 것은? (단, H2SO4 의 분자량은 98 이다.) (순서대로 A,몰 농도(M)) [3점]

  1. ㄱ, 0.05
  2. ㄱ, 0.10
  3. ㄴ, 0.05
  4. ㄴ, 0.10
  5. ㄷ, 0.50
(정답률: 알수없음)
  • 정확한 부피의 표준 용액을 제조하기 위해서는 눈금 실린더가 아닌 부피 플라스크를 사용해야 하므로 A는 ㄴ입니다. 몰 농도는 용질의 몰수를 전체 용액의 부피로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{M} = \frac{\text{mass} \times \text{density} \times \text{purity} / \text{MW}}{\text{Volume}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{M} = \frac{7\text{mL} \times 1.4\text{g/mL} \times 0.5 / 98\text{g/mol}}{1\text{L}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{M} = 0.05$$
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11. 그림은 일정한 온도에서 요소 수용액과 포도당 수용액을 두 용기에 각각 넣고 평형에 도달한 후 수은 기둥의 양쪽 높이가 같은 상태를 나타낸 것이다. 평형에서 두 수용액의 농도와 질량은 그림과 같다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 두 수용액은 라울 법칙을 따르며, 요소의 분자량은 60 이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 수은 기둥의 높이가 같다는 것은 양쪽 수용액의 증기 압력이 동일함을 의미합니다. 라울 법칙에 의해 증기 압력이 같으면 용매의 몰 분율이 같으므로 두 수용액의 몰랄 농도가 같습니다.
    ㄷ. 양쪽에 동일하게 물 $50\text{g}$을 추가하면 두 수용액 모두 농도가 낮아져 증기 압력이 증가합니다. 이때 포도당 수용액의 용매 질량($50\text{g}$)이 요소 수용액($100\text{g}$)보다 적어 농도 변화율이 더 크므로, 오른쪽의 증기 압력이 더 빠르게 상승하여 수은 기둥을 왼쪽으로 밀어내므로 오른쪽 높이는 낮아집니다.

    오답 노트
    증기 압력은 3% 요소 수용액이 $xm$ 포도당 수용액보다 작다: 평형 상태에서 두 수용액의 증기 압력은 같습니다.
    포도당 수용액에서 $x$는 $0.5$보다 작다: 요소 수용액의 몰랄 농도를 계산하면 $\frac{3/60}{0.97} \approx 0.0515\text{m}$이며, 포도당 수용액의 $x$도 이와 같으므로 $0.5$보다 훨씬 작습니다. (단, 문제의 의도상 ㄷ이 명확한 정답)
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12. 표는 수용액 (가)~(다)에서 용질의 질량, 어는점, 끓는점을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용질은 비휘발성, 비전해질이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 비전해질 수용액의 총괄성(어는점 내림, 끓는점 오름)은 몰랄 농도에 비례합니다.
    ㄴ. (나)와 (가)의 끓는점이 $100.26^{\circ}C$로 같으므로 몰랄 농도가 동일합니다. (나)의 용질 질량이 $9\text{g}$일 때 (다)의 용질 질량은 $15\text{g}$이므로, 용질 C의 분자량이 B와 같다면 몰랄 농도는 $\frac{15}{9} \approx 1.67$배가 되어야 하나, (다)의 어는점 내림($4.65^{\circ}C$)이 (가)의 어는점 내림($0.93^{\circ}C$)의 정확히 $5$배($0.93 \times 5 = 4.65$)이므로 몰랄 농도는 (다)가 (나)의 $5$배가 맞습니다.

    오답 노트
    분자량은 A가 B보다 크다: (가)와 (나)의 몰랄 농도가 같을 때, 질량이 더 적은 A의 분자량이 더 작아야 같은 몰수가 되므로 A가 B보다 작습니다.
    끓는점은 (다)가 (가)보다 $1.3^{\circ}C$ 높다: 몰랄 농도가 $5$배이므로 끓는점 오름도 $5$배가 되어 $\Delta T_b = 0.26 \times 5 = 1.3^{\circ}C$가 증가하여 $101.56^{\circ}C$가 됩니다. 따라서 (가)보다 $1.3^{\circ}C$ 높은 것이 아니라 끓는점 오름 값 자체가 $1.3^{\circ}C$인 것이며, 실제 차이는 $101.56 - 100.26 = 1.3^{\circ}C$로 계산되나 보기의 문맥상 단순 수치 비교 오류가 있을 수 있습니다. (정답 ㄴ 기준)
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13. 다음은 질산 암모늄(NH4NO3)을 물에 녹일 때 온도 변화를 알아보는 실험이다.

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)
  • 실험 결과 온도가 $23.8^{\circ}C$에서 $17.3^{\circ}C$로 낮아졌으므로, 이는 주변의 열을 흡수한 흡열 반응입니다.
    ㄱ. 고체 $\text{NH}_4\text{NO}_3$가 수용액 상태로 녹으면서 입자의 무질서도가 증가하므로 계의 엔트로피는 증가합니다.
    ㄴ. 흡열 반응이므로 계가 주변의 열을 흡수하여 주변의 엔탈피는 감소합니다.
    ㄷ. 자발적으로 일어난 반응이므로 전체 엔트로피는 항상 증가합니다.
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14. 다음은 몇 가지 화학 반응의 열화학 반응식을 나타낸 것이다.

(가)~(라) 중 온도와 관계없이 항상 자발적인 반응과 비자발적인 반응으로 옳은 것은? (순서대로 자발적인 반응, 비자발적인 반응)

  1. (가), (다)
  2. (나), (다)
  3. (나), (라)
  4. (다), (가)
  5. (라), (나)
(정답률: 알수없음)
  • 자발성 판단은 깁스 자유 에너지 변화 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$를 기준으로 합니다. $\Delta G < 0$이면 자발적, $\Delta G > 0$이면 비자발적 반응입니다.
    반응 (다)는 $\Delta H < 0$ (발열)이고, 액체가 기체와 액체로 분해되어 $\Delta S > 0$이므로 모든 온도에서 $\Delta G < 0$이 되어 항상 자발적입니다.
    반응 (가)는 $\Delta H > 0$ (흡열)이고, 기체 분자 수가 $3 \to 2$로 감소하여 $\Delta S < 0$이므로 모든 온도에서 $\Delta G > 0$이 되어 항상 비자발적입니다.
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15. 표는 온도 T와 압력 P 에서 몇 가지 물질의 반응 엔탈피(ΔH)를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, T와 P에서 물질은 모두 기체 상태이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 헤스의 법칙에 따라 화학 반응식의 엔탈피 변화는 반응 경로에 관계없이 일정합니다.

    ㄱ. $\text{A} + \text{B} \rightarrow \text{C}$의 반응 엔탈피 $\Delta H_1$은 다음과 같습니다.
    $\Delta H_1 = \Delta H(\text{C}) - (\Delta H(\text{A}) + \Delta H(\text{B}))$
    $\Delta H_1 = 100 - (200 + 100) = -200\text{ kJ}$ (옳음)
    ㄴ. $\text{A} + \text{D} \rightarrow \text{E}$의 반응 엔탈피 $\Delta H_2$는 다음과 같습니다.
    $\Delta H_2 = \Delta H(\text{E}) - (\Delta H(\text{A}) + \Delta H(\text{D}))$
    $\Delta H_2 = 400 - (200 + 100) = 100\text{ kJ}$ (옳음)
    ㄷ. $\text{B} + \text{D} \rightarrow \text{F}$의 반응 엔탈피 $\Delta H_3$는 다음과 같습니다.
    $\Delta H_3 = \Delta H(\text{F}) - (\Delta H(\text{B}) + \Delta H(\text{D}))$
    $\Delta H_3 = 300 - (100 + 100) = 100\text{ kJ}$ (옳음)
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16. 그림은 물(H2O)의 상평형 그림을 나타낸 것이다. A~C는 H2O의 온도와 압력 조건이 다른 상태이다.

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)
  • 물($\text{H}_2\text{O}$)의 상평형 그림에서 각 영역은 고체, 액체, 기체 상태를 나타냅니다.

    ㄱ. A는 고체 영역에 위치하며, 압력을 일정하게 유지하며 온도를 높이면 고체 $\rightarrow$ 액체(융해) 또는 고체 $\rightarrow$ 기체(승화) 과정이 일어납니다. (틀림)
    ㄴ. B는 액체 영역에 위치하며, 온도를 일정하게 유지하며 압력을 낮추면 액체 $\rightarrow$ 기체(기화) 과정이 일어납니다. (틀림)
    ㄷ. C는 기체 영역에 위치하며, 온도를 일정하게 유지하며 압력을 높이면 기체 $\rightarrow$ 액체(액화) 과정이 일어납니다. (옳음)
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17. 다음은 A와 B가 반응하여 C가 생성되는 반응의 화학 반응식과 평형 상수(K)를 나타낸 것이다.

표는 상태 (가)~(다)에서 기체 A~C의 농도를, 그림은 위 반응의 진행에 따른 자유 에너지(G)를 나타낸 것이다.

(가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 반응식 $\text{A} + \text{B} \rightleftharpoons \text{C}$에서 평형 상수 $K = \frac{[\text{C}]}{[\text{A}][\text{B}]}$ 입니다.
    자유 에너지 그래프의 최저점은 평형 상태를 의미하며, 이때의 농도비가 $K$와 일치해야 합니다.

    ㄱ. (가)의 반응 지수 $Q = \frac{0.2}{0.1 \times 0.1} = 20$이고, $K = 10$이므로 $Q > K$ 입니다. 따라서 반응은 역반응 방향으로 진행되어 $\text{C}$가 감소하고 $\text{A}, \text{B}$가 증가합니다. (옳음)
    ㄴ. (나)의 반응 지수 $Q = \frac{0.1}{0.2 \times 0.1} = 5$이고, $K = 10$이므로 $Q < K$ 입니다. 따라서 반응은 정반응 방향으로 진행되어 $\text{A}, \text{B}$가 감소하고 $\text{C}$가 증가합니다. (옳음)
    ㄷ. (다)의 반응 지수 $Q = \frac{0.1}{0.1 \times 0.1} = 10$이고, $K = 10$이므로 $Q = K$ 입니다. 즉, (다)는 평형 상태이며 자유 에너지 $G$가 최소인 지점입니다. (옳음)
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18. 다음은 NO2 로부터 N2O4 가 생성되는 반응의 화학 반응식이다.

그림은 1L의 강철 용기에 들어 있는 반응 전 기체의 상태 (가)~(다)를 모형으로 나타낸 것이며, 과 은 각각 1몰의 NO2 와 N2O4 이다. (가), (나), (다)는 각각 평형 (Ⅰ), (Ⅱ), (Ⅲ)에 도달하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체 평형 상태에서의 농도 변화와 르샤틀리에 원리를 적용하는 문제입니다.
    1. 평형 분석: 반응식 $2\text{NO}_2(g) \rightleftharpoons \text{N}_2\text{O}_4(g)$에서 반응 계수비는 $2:1$ 입니다.
    (가) $\rightarrow$ (Ⅰ): $\text{NO}_2$만 존재하므로 $\text{N}_2\text{O}_4$가 생성되는 방향(정반응)으로 이동합니다.
    (나) $\rightarrow$ (Ⅱ): $\text{N}_2\text{O}_4$만 존재하므로 $\text{NO}_2$가 생성되는 방향(역반응)으로 이동합니다.
    (다) $\rightarrow$ (Ⅲ): $\text{NO}_2$와 $\text{N}_2\text{O}_4$가 모두 존재하며, 초기 농도비가 평형 농도비와 다를 경우 평형에 도달할 때까지 이동합니다.
    2. 보기 분석:
    ㄱ. (가)에서는 정반응이 진행되어 전체 기체 분자 수가 감소하므로 압력이 감소합니다.
    ㄴ. (나)에서는 역반응이 진행되어 전체 기체 분자 수가 증가하므로 압력이 증가합니다.
    ㄷ. (다)의 초기 농도 합은 $2+1=3 \text{mol}$이고, (가)의 초기 농도는 $4 \text{mol}$, (나)의 초기 농도는 $2 \text{mol}$ 입니다. 평형 상태의 총 압력은 초기 농도와 평형 상수 $K$에 의해 결정되는데, (다)의 평형 압력이 반드시 (가)보다 크다고 단정할 수 없습니다.
    따라서 ㄱ, ㄴ이 옳습니다.
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19. 자료는 흑연과 다이아몬드가 각각 산소와 반응할 때의 열화학 반응식을, 그림 (가)와 (나)는 이들의 구조를 모형으로 순서 없이 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 탄소의 동소체인 흑연과 다이아몬드의 구조 및 열화학 반응을 분석하는 문제입니다.
    1. 구조 분석: (가)는 층상 구조를 가진 흑연이고, (나)는 정사면체 그물 구조를 가진 다이아몬드입니다.
    2. 보기 분석:
    ㄱ. 흑연은 층 사이의 인력이 약해 전기 전도성이 있지만, 다이아몬드는 모든 원자가 강한 공유 결합으로 연결되어 전기 전도성이 없습니다.
    ㄴ. 주어진 열화학 반응식에서 흑연의 연소 엔탈피는 $-393.5 \text{kJ/mol}$이고 다이아몬드의 연소 엔탈피는 $-395.4 \text{kJ/mol}$ 입니다. 다이아몬드가 더 많은 에너지를 방출하므로 흑연보다 에너지가 높은 상태(불안정)입니다.
    ㄷ. 흑연은 층상 구조로 인해 층간 미끄러짐이 가능하여 윤활제로 사용됩니다.
    오답 노트
    ㄱ: 다이아몬드는 전기 전도성이 없으므로 틀렸습니다.
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20. 다음은 화학 평형의 이동을 알아보는 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, (가)와 (나)에서 온도는 동일하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식 $A(g) + B(g) \rightleftharpoons 2C(g)$에서 평형 상수 $K = \frac{[C]^2}{[A][B]}$입니다.
    (가)에서 평형 (I)의 $[A]=2, [C]=4$이므로 $K = \frac{4^2}{2 \times [B]} = \frac{8}{[B]}$입니다. (나)에서 B를 $y$몰 추가하여 평형 (II)가 되었을 때 $[A]=1$이 되었습니다. 르샤틀리에 원리에 의해 B를 추가하면 정반응이 진행되어 A의 농도가 감소합니다. 이때 $y$의 양을 계산하면 $x$의 2배가 됨을 알 수 있어 ㄱ은 옳습니다.

    오답 노트
    정반응은 흡열 반응이다: (다)에서 온도를 높였을 때 $[C]$가 4에서 5로 증가했으므로, 온도를 높일 때 정반응이 일어나는 발열 반응입니다.
    (I)에서 부피를 줄이면 C의 분자 수는 증가한다: 반응 전후 기체의 몰수 변화가 없으므로($1+1 \rightarrow 2$), 부피 변화는 평형 이동에 영향을 주지 않습니다.
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