수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2013-10-08)

수능(화학II)
(2013-10-08 기출문제)

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1. 그림은 질산 은(AgNO3) 수용액의 전기 분해 장치를, 표는 반쪽 반응의 표준 환원 전위(E°)를 나타낸 것이다.

전류를 흘려주어 (-)극의 질량이 1.08 g 증가했을 때, 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, Ag의 원자량은 108이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.

    - "ㄱ"은 Ag+ 이온이 전기 분해되어 Ag(s)로 환원되는 반응의 반쪽 반응이다. 이 반응은 전기 분해 셀의 양극에서 일어난다.
    - "ㄴ"은 NO3- 이온이 전기 분해되어 O2(g)와 NO(g)로 산화되는 반응의 반쪽 반응이다. 이 반응은 전기 분해 셀의 음극에서 일어난다.
    - "ㄷ"는 Ag+ 이온과 NO3- 이온이 반응하여 AgNO3(s)로 결합하는 반응의 반쪽 반응이다. 이 반응은 전기 분해 셀의 용액에서 일어난다.

    따라서, (-)극에서 질량이 증가하였으므로, 이는 NO3- 이온이 O2(g)와 NO(g)로 산화되어 전기 분해 셀의 음극에서 일어난 "ㄴ" 반응이 일어났음을 의미한다. 또한, 질량 증가량을 계산하여 Ag(s)의 생성량으로 나누면 0.01 몰이 생성되었음을 알 수 있다. 따라서, Ag+ 이온이 전기 분해되어 Ag(s)로 환원되는 "ㄱ" 반응도 일어났을 것이고, 이는 전기 분해 셀의 양극에서 일어난다.
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2. 그림 (가)는 반투막으로 나누어진 실린더에 농도가 다른 설탕물 A와 B를 넣은 것을, (나)는 시간이 충분히 지난 후의 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 설탕물의 온도는 일정하고 피스톤의 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ① A는 더 높은 농도의 설탕물이며, B는 더 낮은 농도의 설탕물이다.
    ② 시간이 지남에 따라 A는 반투막 위쪽으로, B는 반투막 아래쪽으로 이동한다.
    ③ 시간이 지남에 따라 A와 B의 경계면은 점점 더 위쪽으로 올라간다.

    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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3. 다음은 금속 A ~ C를 이용하여 전지 전위를 측정하는 실험이다.

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 "ㄷ"인 이유는, 금속 A와 C 사이에는 전위차가 발생하지 않기 때문이다. 이는 전지의 양극과 음극이 연결되어 있지 않기 때문에 전류가 흐르지 않아 전위차가 발생하지 않는다. 따라서, A와 C 사이의 전위차는 0V이며, B와 A, B와 C 사이의 전위차를 측정하여 전지의 전위를 구할 수 있다.
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4. 다음은 25 ℃에서 산 H2A의 단계별 이온화 과정과 이온화 상수를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 25 ℃에서 물의 이온곱 상수(Kw)는 1.0 × 10-14이다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄷ"은 H2A가 2차 이온화되는 과정에서 생성되는 H+ 이온의 농도가 1.0 × 10-9 M 이상이기 때문에 옳은 설명이다. 이는 2차 이온화 상수인 Ka2 값이 1.0 × 10-9보다 크기 때문에 나타나는 것이다. 다른 보기들은 H2A의 이온화 과정과 관련이 없거나, 잘못된 정보를 제공하고 있기 때문에 옳지 않다.
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5. 그림은 A(g) + B(g) ⇄ C(g)의 반응에 대해 초기 상태와 평형 상태에서 기체 A ~ C의 몰수를 나타낸 것이다.

평형 상태에서 x + y의 값과 평형 상수(K)로 옳은 것은? (단, 온도는 일정하다.) (순서대로 x + y, K)

  1. 0.4, 5
  2. 0.4, 50
  3. 0.6, 5
  4. 0.6, 50
  5. 0.6, 500
(정답률: 알수없음)
  • 평형 상태에서 A, B, C의 몰수는 각각 0.2 mol, 0.3 mol, 0.1 mol 이다. 따라서 x + y = 0.2 + 0.3 + 0.1 = 0.6 이다.

    평형 상수(K)는 K = [C]/([A][B]) 이므로, K = 0.1/(0.2 x 0.3) = 50 이다.

    따라서 정답은 "0.6, 50" 이다.
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6. 그림 (가)는 압력 P1에서 질량이 ag인 기체 A와 B의 온도에 따른 부피를, (나)는 압력 P1과 P2에서 질량이 bg인 기체 A의 온도에 따른 부피를 나타낸 것이다.

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

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

    ㄴ. 기체 A와 B는 같은 압력에서 온도가 낮아질수록 부피가 작아진다.
    - 그림 가에서 기체 A와 B의 등압선은 모두 왼쪽으로 기울어져 있으므로, 온도가 낮아질수록 부피가 작아진다는 것을 알 수 있다.

    ㄷ. 압력이 같은 상태에서 기체 A의 부피가 기체 B의 부피보다 작다면, 기체 A의 밀도가 더 크다.
    - 그림 가에서 압력 P1에서 기체 A와 B의 등온선을 비교해보면, 기체 A의 등온선이 기체 B의 등온선보다 더 가파르다. 즉, 같은 온도에서 기체 A의 부피가 더 작으므로 기체 A의 밀도가 더 크다는 것을 알 수 있다.
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7. 그림은 25 ℃에서 농도가 다른 포도당 수용액 (가)와 (나)를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 포도당의 분자량은 180이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 설명이다.

    가)와 나)의 농도 차이에 따라 물 분자의 이동 방향이 결정되는데, 이를 이용하여 포도당 분자도 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동하게 된다. 이때, 포도당 분자의 이동은 농도 차이에 비례하므로 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 물 분자보다 느리게 이루어진다. 따라서, 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 물 분자와 포도당 분자가 충돌하여 물 분자의 운동 에너지를 전달받아 포도당 분자의 운동 에너지가 증가하게 된다. 이는 포도당 분자의 운동 에너지가 높아지면서 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동하는 물 분자보다 빠르게 이동하게 되는 것을 의미한다. 이러한 과정이 반복되면서 포도당 분자는 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하게 되며, 이는 그림에서 (가)에서 (나)로 이동하는 것을 보여준다.
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8. 다음은 기체 A와 B가 반응하여 기체 C를 생성하는 반응의 열화학 반응식이다.

그림은 온도 T1, T2에서 압력에 따른 기체 C의 수득률을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, a ~ c 는 반응식의 계수이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, 온도 T1에서는 엔탈피 변화량이 양수이므로 엔트로피 변화량이 양수인 고압에서 기체 C의 생성이 유리하다는 것을 나타내고, 온도 T2에서는 엔탈피 변화량이 음수이므로 엔트로피 변화량이 음수인 저압에서 기체 C의 생성이 유리하다는 것을 나타낸다. 따라서, 기체 C의 생성이 가장 유리한 조건은 T1에서 고압이고, T2에서 저압인 것이다.
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9. 그림은 25 ℃에서 산 HA(aq) 10 mL를 0.5 M NaOH(aq)으로 적정할 때의 중화 적정 곡선과 지시약 (가)와 (나)의 변색 범위를 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)
  • - ㄱ: 적정 시작점에서는 pH가 3.5로 산성이므로, 지시약 (가)를 사용하여 적정의 끝까지 중화되는 지점을 정확하게 파악할 수 있다.
    - ㄷ: 지시약 (나)는 pH 8.0에서 적색으로 변하기 때문에, 적정이 끝나고 남은 NaOH의 양을 측정할 수 있다.
    - ㄱ, ㄴ: 지시약 (가)와 (나)를 함께 사용하면, 적정의 중간 부분에서도 적절한 색 변화를 보여주므로, 적정의 정확도를 높일 수 있다.
    - 나, ㄷ: 지시약 (나)를 사용하여 적정이 끝나고 남은 NaOH의 양을 측정하고, 이를 이용하여 산의 몰농도를 계산할 수 있다. 하지만, 적정의 시작점에서는 지시약 (나)를 사용할 수 없으므로, 적정의 시작점을 정확하게 파악하기 어렵다.
    - ㄱ, ㄴ, ㄷ: 지시약 (가)와 (나)를 함께 사용하여 적정의 정확도를 높이고, 적정이 끝나고 남은 NaOH의 양을 측정하여 산의 몰농도를 계산할 수 있다.
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10. 표는 주어진 반응에서 NO2와 O3의 초기 농도를 달리하여 반응시켰을 때 초기 반응 속도를 측정한 결과이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 NO2의 농도가 증가할수록 초기 반응 속도가 증가하는 것을 나타내고, "ㄷ"는 O3의 농도가 증가할수록 초기 반응 속도가 감소하는 것을 나타낸다. 이는 반응식에서 NO2는 반응물로서 반응에 참여하고, O3는 생성물로서 반응에서 소모되기 때문이다. 따라서 NO2의 농도가 증가하면 반응물의 농도가 증가하여 초기 반응 속도가 증가하고, O3의 농도가 증가하면 생성물의 농도가 증가하여 초기 반응 속도가 감소한다.
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11. 표는 1차 반응 X → Y에 대해 농도와 온도가 다른 조건에서의 반감기를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 농도가 변화해도 반응 속도가 변하지 않기 때문이다. 즉, 이 반응은 농도에 대한 1차 반응이 아니라 온도에 대한 1차 반응이다. 따라서 농도가 변해도 반응 속도는 변하지 않고, 온도만 변화할 때 반응 속도가 변화한다.
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12. 다음은 2가지 열화학 반응식을 나타낸 것이다.

반응 (가)와 (나)에 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)
  • - 반응 (가)는 산화-환원 반응이다. 이 반응에서 Cu2+ 이온이 Fe2+ 이온을 환원시키면서 자신은 산화되어 Cu(s)로 전이된다. 따라서 Cu2+ 이온은 산화제 역할을 하고 Fe2+ 이온은 환원제 역할을 한다.
    - 반응 (나)는 침전반응이다. 이 반응에서는 두 가지 이온인 Ba2+와 SO42-가 반응하여 불용성의 BaSO4(s) 침전물이 생성된다. 따라서 이 반응에서는 Ba2+와 SO42-가 이온 결합을 이루어 침전물을 생성하는 것이다.
    - 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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13. 다음은 수산화 나트륨(NaOH)의 용해열을 측정하기 위한 실험이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, NaOH의 화학식량은 40이고, 용액의 비열은 4.2 J/gㆍ℃ 이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는, 실험에서는 NaOH 고체와 물이 반응하여 열이 방출되는 과정을 측정하고자 하지만, 보기에서는 NaOH 고체와 물이 반응하여 열이 흡수되는 과정을 설명하고 있기 때문이다. 따라서, 보기에서는 실험과 반대로 NaOH의 용해열이 양수로 나타나고 있으므로, 정답은 "ㄴ"이다.
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14. 다음은 3가지 열화학 반응식과 이와 관련된 반응의 엔탈피(H) 관계를 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, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    ㄱ. 열화학 반응식에서 반응물들의 엔탈피 합이 생성물들의 엔탈피 합보다 크므로, 이 반응은 엔탈피가 흡열적인 반응이다.
    ㄴ. 열화학 반응식에서 반응물들의 엔탈피 합이 생성물들의 엔탈피 합보다 작으므로, 이 반응은 엔탈피가 방출되는 발열적인 반응이다.
    ㄷ. 열화학 반응식에서 반응물들의 엔탈피 합과 생성물들의 엔탈피 합이 같으므로, 이 반응은 엔탈피 변화가 없는 등온 반응이다.
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15. 그림은 용해 과정을 설명하기 위한 모형이다. (가)와 (나)는 각각 용매 입자와 용질 입자가 분리되는 단계를, (다)는 분리된 용매와 용질 입자가 섞이는 단계를 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 "ㄱ, ㄴ"을 선택해야 한다. 그림에서 (가)와 (나)는 용매 입자와 용질 입자가 분리되는 과정을 나타내고, (다)는 분리된 용매와 용질 입자가 섞이는 과정을 나타낸다. 이에 따라, 용매와 용질이 분리되는 과정과 섞이는 과정이 모두 포함된 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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16. 그림은 반응 A(g) → B(g)에 대해 반응 조건 Ⅰ, Ⅱ를 변화 시켰을 때, A(g)의 분자 운동 에너지 분포를 나타낸 것이다. Ea는 A(g) → B(g)의 활성화 에너지이다.

반응 조건 Ⅰ, Ⅱ에 해당하는 것으로 옳은 것은? (단, 반응 용기의 부피는 일정하다.) (순서대로 조건 Ⅰ, 조건 Ⅱ)

  1. 농도, 촉매
  2. 농도, 온도
  3. 온도, 농도
  4. 온도, 촉매
  5. 촉매, 농도
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "농도, 촉매"이다.

    조건 Ⅰ에서는 A(g)의 농도가 높아서 분자 운동 에너지 분포가 넓어지게 된다. 이는 활성화 에너지 Ea를 가진 분자들이 더 많이 충돌하게 되어 반응 속도가 증가하게 된다.

    조건 Ⅱ에서는 촉매가 존재하여 활성화 에너지를 낮추어준다. 따라서 반응 속도가 증가하게 된다.
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17. 그림 (가)는 온도와 압력에 따른 물(H2O)의 3가지 상태 X ~ Z를, (나)는 X ~ Z 중 한 상태에서 물 분자의 결합 모형을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.

    - "ㄱ"은 그림에서 압력과 온도에 따라 물이 고체, 액체, 기체 상태로 변화하는 것을 보여주고 있으며, 이는 물의 상 전이를 나타내는 것이다.
    - "ㄴ"은 그림에서 액체 상태인 물 분자의 결합 모형을 보여주고 있으며, 이는 물 분자가 서로 수소결합을 이루어 결합하는 모습을 나타내는 것이다.
    - "ㄷ"는 그림에서 물 분자의 결합 모형과 함께 액체 상태에서 물 분자가 서로 교환되는 모습을 보여주고 있으며, 이는 물 분자가 액체 상태에서도 서로 교류하며 이동하는 것을 나타내는 것이다.
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18. 다음은 녹색 화학과 관련된 기사의 일부이다.

A ~ C에 해당하는 것으로 가장 적절한 것은? (순서대로 A, B, C)

  1. 화석 연료, 이산화 탄소, 암모니아
  2. 화석 연료, 암모니아, 이산화 탄소
  3. 화석 연료, 이산화 탄소, 과산화 수소
  4. 이산화 탄소, 화석 연료, 과산화 수소
  5. 이산화 탄소, 화석 연료, 암모니아
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "화석 연료, 이산화 탄소, 암모니아"이다.

    화석 연료는 지구 내부에서 수백만 년 동안 쌓인 유기물의 분해 과정에서 생긴 탄소화합물로, 석유, 천연가스, 석탄 등이 이에 해당한다. 이산화 탄소는 화석 연료를 연소시켜 발생하는 대표적인 온실가스이다. 암모니아는 화석 연료를 이용해 공업적으로 생산되는 질소화합물로, 비료, 폭발물 등에 사용된다. 이들은 모두 대기오염과 기후변화 등의 문제를 야기하는 화학물질로, 녹색 화학에서는 이들 대신 친환경적인 대안을 모색하고 있다.
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19. 그림은 염화 세슘(CsCl)의 결정 구조를 모형으로 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)
  • 보기에서 "ㄴ"은 염화 세슘의 결정 구조가 이온 결합을 이루는 이유를 설명하고 있으며, "ㄷ"는 염화 세슘의 결정 구조가 이온 반지름의 크기 차이로 인해 발생하는 이온 결합의 특징을 설명하고 있다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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20. 표는 3가지 물질의 분자량과 끓는점을 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)
  • 보기에서 3가지 물질의 분자량이 모두 다르고, 끓는점이 높은 물질일수록 분자량이 크다는 것을 알 수 있다. 따라서, 끓는점이 가장 높은 물질인 C의 분자량이 가장 크고, 끓는점이 가장 낮은 물질인 A의 분자량이 가장 작다. 이에 따라, 보기에서 분자량이 큰 순서대로 나열하면 "ㄷ, ㄱ, ㄴ"이 되므로, 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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