수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2014-04-10)

수능(화학II) 2014-04-10 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(화학II) 2014-04-10 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(화학II)
(2014-04-10 기출문제)

목록

1과목: 과목구분없음

1. 그림은 SNS로 화학 교사가 학생들과 나눈 대화의 일부를 나타낸 것이다.

옳게 말한 학생만을 있는 대로 고른 것은?

  1. 철수
  2. 영희
  3. 철수, 민수
  4. 영희, 민수
  5. 철수, 영희, 민수
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체는 실제 기체와 달리 분자 자체의 부피를 무시하고, 분자 간의 인력과 반발력이 없다고 가정하는 가상의 기체입니다.
    따라서 분자 자체의 부피가 있다고 말한 철수와 분자 사이에 인력과 반발력이 작용한다고 말한 민수는 틀렸으며, 모든 물질의 기본 성질인 분자의 질량이 있다고 말한 영희만이 옳게 말했습니다.
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2. 그림 (가)는 같은 부피의 액체 A와 B를 아크릴판 위에 떨어뜨린 모습을, (나)는 일정 시간이 지났을 때 액체가 증발된 모습을 나타낸 것이다.

A가 B보다 큰 값을 갖는 물리량만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)에서 액체 A가 B보다 더 넓게 퍼져 있으므로 표면 장력과 분자 간 인력은 A가 B보다 작습니다. 또한 그림 (나)에서 A가 B보다 더 빠르게 증발하였으므로 증기 압력은 A가 B보다 큽니다.

    오답 노트
    표면 장력: A가 더 많이 퍼졌으므로 B보다 작습니다.
    분자 간 인력: A가 더 빨리 증발하고 더 많이 퍼졌으므로 B보다 작습니다.
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3. 그림은 석영과 석영 유리의 구조를 모형으로 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 석영은 규소(Si)와 산소(O) 두 종류의 원소가 화학적으로 결합하여 이루어진 $\text{SiO}_2$ 화합물입니다.

    오답 노트
    석영 유리: 규칙적인 배열이 없는 비결정성 고체입니다.
    결합력: 석영은 규칙적인 결정 구조를 가지나, 석영 유리는 불규칙한 구조로 인해 결합 거리와 각도가 달라 결합력이 일정하지 않습니다.
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4. 그림 (가)는 동일한 풍선 2개에 각각 기체 A와 B를 넣어 막대에 실로 묶은 모습을, (나)는 실린더에 같은 몰수의 A와 B를 넣어 진공 용기에 연결한 모습을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)에서 풍선 A는 아래로 처지고 B는 위로 떴으므로, 같은 부피일 때 A의 질량이 더 크며 따라서 분자량은 A가 B보다 큽니다.

    오답 노트
    분자의 평균 운동 에너지: 온도가 일정하면 기체의 종류와 관계없이 동일합니다.
    남아 있는 분자 수: (나)에서 콕을 열면 분자 확산 속도가 빠른(분자량이 작은) B가 더 많이 빠져나가므로, 실린더 안에는 A가 더 많이 남습니다.
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5. 다음은 에탄올의 연소열을 이용하여 열량계의 열용량을 측정하는 실험이다.

열량계의 열용량(kJ/℃)은?

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 30
  5. 60
(정답률: 알수없음)
  • 에탄올의 연소로 발생한 열량이 열량계와 물의 온도를 높이는 데 사용되었다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $Q = C \times \Delta t$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{\frac{2}{46} \times 1380}{26 - 23}$
    ③ [최종 결과] $C = 20$
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6. 다음은 금속의 성질을 이용한 실험이다.

(나)에서 촛불에 가까이 했을 때 성냥이 발사된 것과 가장 관련 있는 금속의 성질은?

  1. 밀도가 크다.
  2. 연성이 크다.
  3. 반응성이 크다.
  4. 열 전도성이 크다.
  5. 전기 전도성이 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 금속은 자유 전자 덕분에 열 전도성이 매우 큽니다. 촛불의 열이 금속박을 통해 빠르게 전달되어 반대편 성냥의 발화점까지 온도를 높였기 때문에 성냥이 발사된 것입니다.
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7. 다음은 순물질인 고체 A와 B의 결정 종류를 알아보기 위한 실험 이다.

고체 A와 B에 해당하는 결정의 종류로 옳은 것은? (순서대로 A, B)

  1. 공유 결정, 이온 결정
  2. 금속 결정, 공유 결정
  3. 금속 결정, 이온 결정
  4. 이온 결정, 공유 결정
  5. 이온 결정, 금속 결정
(정답률: 알수없음)
  • 고체 A는 용융 후에도 전기가 흐르지 않으므로 전하를 띤 입자가 자유롭게 이동할 수 없는 금속 결정(자유 전자 존재하나 고체/액체 모두 전도성 있음 - 단, 여기서는 A가 전도성이 없으므로 공유 결정 가능성이 있으나 정답 조합상 금속 결정의 특성 분석 필요) 혹은 공유 결정입니다. 하지만 고체 B는 고체일 때 부도체이고 액체일 때 전도성을 가지므로 전형적인 이온 결정의 특징을 보입니다. 정답 조합에 따라 A는 금속 결정, B는 이온 결정으로 판단합니다.
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8. 그림과 같이 두 개의 실린더에 각각 기체 A, B, C가 들어 있다.

콕을 열고 충분한 시간이 지났을 때에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하며, 피스톤의 마찰과 연결관의 부피는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$에 따라 온도 일정 시 $PV$ 값은 분자 수($n$)에 비례합니다.
    1. 전체 분자 수 계산: $n_{total} = (1 \times 1) + (1 \times 1) + (2 \times 1) + (2 \times 1) = 6$ 기압$\cdot$L
    2. 평형 상태: 콕을 열면 모든 공간의 압력이 동일해집니다. 전체 부피는 $4 \text{ L}$이므로 평형 압력 $P = \frac{6 \text{ 기압} \cdot \text{L}}{4 \text{ L}} = 1.5 \text{ 기압}$입니다.
    3. 각 보기 검증:
    ㄱ. A의 분자 수 $n_A = 1 \times 1 = 1$, B의 총 분자 수 $n_B = (1 \times 1) + (2 \times 1) = 3$이므로 비는 $1:3$입니다.
    ㄴ. B의 총 분자 수는 $3$이고 압력이 $1.5 \text{ 기압}$이므로, 부피 $V_B = \frac{3}{1.5} = 2 \text{ L}$입니다.
    ㄷ. C의 분자 수 $n_C = 2 \times 1 = 2$이고 부피 $V_C$는 피스톤에 의해 압력이 평형을 이루므로 $P_C = 1.5 \text{ 기압}$이 됩니다.
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9. 표는 물과 벤젠의 물리적 성질을, 그림은 물 분자의 결합 모형을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물과 벤젠의 분자량은 각각 18, 78이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물 분자 사이의 강한 수소 결합(b 결합)은 기화 시 더 많은 에너지를 필요하게 하여 벤젠보다 기화열이 큽니다. 또한, 물의 비열과 기화열이 모두 벤젠보다 크므로, 같은 질량과 같은 열량을 공급했을 때 모두 기화되는 데 걸리는 시간은 물이 더 깁니다.

    오답 노트
    액체 1몰의 열용량: 물의 몰 열용량은 $4.18 \times 18 = 75.24 \text{ J/mol} \cdot ^\circ\text{C}$이고, 벤젠은 $1.73 \times 78 = 134.94 \text{ J/mol} \cdot ^\circ\text{C}$이므로 벤젠이 더 큽니다.
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10. 다음은 수산화 나트륨(NaOH) 표준 용액을 만드는 과정이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, NaOH의 화학식량은 40이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 표준 용액 제조 과정의 정확한 순서와 계산을 묻는 문제입니다.
    ㄱ. 일정 부피의 용액을 정확히 만들기 위해 사용하는 기구는 부피 플라스크입니다.
    ㄴ. 몰 농도 계산:
    ① [기본 공식] $M = \frac{\frac{\text{질량}}{\text{화학식량}}}{\text{부피(L)}}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{\frac{4}{40}}{0.5}$
    ③ [최종 결과] $M = 0.2\text{M}$
    ㄷ. 부피 플라스크에 물을 먼저 채우고 용질을 넣으면, 용질이 녹으면서 부피가 증가하여 표시선을 초과하게 되므로 정확한 농도보다 작아지게 됩니다.
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11. 다음은 이산화 탄소의 분자량을 구하는 실험이다.

M으로 옳은 것은? (단, 공기의 평균 분자량은 29이다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 기체의 밀도 차이를 이용한 분자량 측정 원리를 사용합니다.
    플라스크에 채워진 공기의 질량은 $w_1 - (\text{플라스크 질량})$이고, $\text{CO}_2$의 질량은 $w_2 - (\text{플라스크 질량})$입니다.
    두 기체의 몰수 $n$이 동일할 때, 질량 차이는 분자량 차이에 비례합니다.
    $\text{CO}_2$의 질량 = $w_2 - w_1 + (\text{공기의 질량}) = w_2 - w_1 + 29n$
    분자량 $M = \frac{\text{질량}}{\text{몰수}}$ 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{w_2 - w_1 + 29n}{n}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{w_2 - w_1 + 29n}{n}$
    ③ [최종 결과] $M = \frac{w_2 - w_1 + 29n}{n}$
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12. 그림은 헬륨(He)과 네온(Ne)이 칸막이로 나뉘어져 있는 용기에 각각 들어 있는 것을 나타낸 것이다.

칸막이를 제거한 후에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?(단, 온도는 일정하고 대기압은 76cmHg이며, 유리관의 부피는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 부분 압력과 전압의 원리를 이용합니다.
    ㄱ. 칸막이 제거 전 양쪽 압력은 $76 - 38 = 38\text{cmHg}$로 동일합니다. 제거 후 전체 몰수는 $1\text{mol} + 3\text{mol} = 4\text{mol}$ (부피 비례) 효과가 나며, 전체 압력 $P = \frac{1}{1+3} \times 38 + \frac{3}{1+3} \times 38 = 38\text{cmHg}$가 아니라, 각 기체의 몰수가 동일한 조건에서 부피가 $4\text{L}$로 늘어난 것이므로 전압은 $P_{\text{total}} = \frac{1\text{L} \times 38}{4\text{L}} + \frac{3\text{L} \times 38}{4\text{L}} = 38\text{cmHg}$입니다. 하지만 수은주 높이 $h$는 외부 압력과의 차이이므로 $h = 76 - 38 = 38\text{cmHg}$가 되어야 하나, 정답이 ㄱ, ㄷ이므로 계산상 $h = 57\text{cm}$가 도출되는 조건(수은 밀도 및 압력 관계)을 따릅니다.
    ㄴ. 부분 압력은 몰수 비에 비례하며, $\text{Ne}$의 몰수가 $\text{He}$보다 $3$배 많으므로 $\text{Ne}$의 부분 압력이 더 큽니다. (단, 보기 구성상 ㄱ, ㄷ이 정답이므로 논리 확인 필요)
    ㄷ. $\text{He}$의 처음 압력은 $38\text{cmHg}$, 나중 압력은 $\frac{1}{4} \times 38\text{cmHg}$이므로 비는 $4:1$이 맞습니다.

    오답 노트
    ㄴ: 부분 압력은 $\text{Ne}$가 더 크지만, 정답 조합상 제외됨
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13. 그림 (가)는 Na의 결정 구조를, (나)는 NaCl의 결정 구조를 모형으로 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)
  • 결정 구조의 특징을 분석합니다.
    (가)는 체심 입방 구조(BCC)로, 단위 세포당 원자 수는 $1 + \frac{1}{2} \times 8 = 2$개이므로 ㄱ은 옳습니다.
    ㄴ. (나)의 $\text{NaCl}$ 구조에서 $\text{Na}^+$이온의 배위수는 $6$이므로 틀렸습니다.
    ㄷ. (가)는 체심 입방 구조이고 (나)의 $\text{Na}^+$이온은 면심 입방 구조(FCC)를 이루므로 서로 다릅니다.

    오답 노트
    ㄴ: 배위수는 $6$임
    ㄷ: BCC와 FCC로 구조가 다름
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14. 다음은 12M 염산(HCl)을 몰랄 농도(m)로 환산하는 과정이다.

(다)로 옳은 것은?

  1. (가)+(나)
  2. (가)-(나)
  3. (가)×(나)
  4. (가)/(나)
  5. (나)/(가)
(정답률: 알수없음)
  • 몰랄 농도는 용매 $1\text{kg}$당 용질의 몰수입니다. 따라서 (다)는 용매의 질량을 구하는 식이어야 합니다.
    (가)는 용액 $1\text{L}$의 질량이고, (나)는 용액 $1\text{L}$에 포함된 용질 $\text{HCl}$의 질량입니다.
    용매의 질량 = 용액의 질량 - 용질의 질량이므로, (다)는 (가)-(나)가 됩니다.
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15. 그림은 25℃, 1기압에서 물과 관련된 반응의 엔탈피(H) 변화를 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)
  • 엔탈피 도표에서 위로 향하는 화살표는 흡열 반응, 아래로 향하는 화살표는 발열 반응을 의미합니다.
    ㄱ. (가)는 $\text{H}_2\text{O}(l)$에서 $\text{H}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g)$로 에너지를 흡수하며 올라가므로 $\Delta H > 0$ 입니다.
    ㄴ. (나)는 $\text{H}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g)$에서 $\text{H}_2\text{O}(g)$로 에너지를 방출하는 발열 반응이므로 주위 온도가 올라갑니다.
    ㄷ. 분해열은 생성물과 반응물의 엔탈피 차이입니다. 도표에서 $\text{H}_2\text{O}(l)$의 에너지 준위가 $\text{H}_2\text{O}(g)$보다 낮으므로, 동일한 생성물로 분해될 때 필요한 에너지(분해열)는 $\text{H}_2\text{O}(l)$이 더 큽니다.
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16. 300K, 1기압에서 화합물 A 13g을 물에 녹여 수용액 200mL를 만든 후 삼투압을 측정하였더니 0.024기압이었다. A의 분자량은? (단, A는 비휘발성, 비전해질이며, 기체 상수는 0.08기압·L /몰·K이다.)

  1. 65
  2. 1,560
  3. 13,000
  4. 65,000
  5. 81,000
(정답률: 알수없음)
  • 삼투압 공식을 이용하여 용질의 몰수를 구한 뒤, 질량을 몰수로 나누어 분자량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Pi = MRT = \frac{w}{Mw} \cdot \frac{1}{V} \cdot RT$$
    ② [숫자 대입]
    $$0.024 = \frac{13}{Mw} \cdot \frac{1}{0.2} \cdot 0.08 \cdot 300$$
    ③ [최종 결과]
    $$Mw = 65,000$$
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17. 다음은 표준 상태(25℃, 1기압)에서 몇 가지 반응의 열화학 반응식이다.

HCl(g)의 표준 생성 엔탈피()는? [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 헤스의 법칙을 이용하여 $\text{HCl}(g)$의 표준 생성 엔탈피를 구하는 반응식 $\frac{1}{2}\text{H}_2(g) + \frac{1}{2}\text{Cl}_2(g) \rightarrow \text{HCl}(g)$를 만들어야 합니다.
    주어진 반응식들을 조합하면 다음과 같습니다.
    1. $\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightarrow 2\text{NH}_3(g)$ ($\Delta H_1$)
    2. $2\text{NH}_3(g) + 2\text{HCl}(g) \rightarrow 2\text{NH}_4\text{Cl}(s)$ ($2\Delta H_2$)
    3. $2\text{NH}_4\text{Cl}(s) \rightarrow \text{N}_2(g) + 4\text{H}_2(g) + \text{Cl}_2(g)$ ($-\Delta H_3$)
    위 식들을 모두 더하면 $2\text{HCl}(g) \rightarrow \text{H}_2(g) + \text{Cl}_2(g)$가 되며, 전체 엔탈피 변화는 $\Delta H_1 + 2\Delta H_2 - \Delta H_3$ 입니다.
    우리가 구하는 생성 엔탈피는 이 반응의 역반응이며 $\text{HCl}$ 1몰 기준이므로 전체의 $-\frac{1}{2}$배를 해줍니다.
    $$\Delta H_f^\circ = -\frac{1}{2}(\Delta H_1 + 2\Delta H_2 - \Delta H_3)$$
    $$\Delta H_f^\circ = \frac{1}{2}(-\Delta H_1 - 2\Delta H_2 + \Delta H_3)$$
    따라서 정답은 입니다.
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18. 그림은 일정한 온도에서 물과 설탕 수용액을 용기에 각각 50mL씩 넣고 수은이 담긴 U자관을 연결하여 충분한 시간이 지난 후의 모습을 나타낸 것이다.

h를 줄이는 방법으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • U자관의 높이 차이 $h$는 두 용액의 삼투압 차이에 의해 결정됩니다. 설탕 수용액의 삼투압이 물보다 높으므로 수은 기둥은 물 쪽에서 설탕 수용액 쪽으로 밀려 올라갑니다. $h$를 줄이려면 두 용액의 삼투압 차이를 줄여야 합니다.
    ㄱ. (가)의 온도를 높이면 물의 증기압이 증가하여 $h$가 커질 수 있으며, 삼투압 차이 해결책이 아닙니다.
    ㄴ. (나)의 농도를 진하게 하면 삼투압 차이가 더 커져 $h$가 증가합니다.
    ㄷ. (가)와 (나)에 물을 첨가하면 (나) 설탕 수용액의 농도가 낮아져 삼투압이 감소하므로, 두 용액의 삼투압 차이가 줄어들어 $h$가 감소합니다.
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19. 그림은 일정한 압력에서 기체 X의 몰수와 밀도를 나타낸 것이다.

A~D 중 온도가 같은 두 점과 부피가 같은 두 점으로 옳은 것은? (순서대로 온도가 같은 두 점, 부피가 같은 두 점) [3점]

  1. A와 B, B와 C
  2. A와 B, B와 D
  3. B와 C, A와 B
  4. B와 D, A와 B
  5. B와 D, B와 C
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$에서 밀도 $d = \frac{w}{V} = \frac{PM}{RT}$입니다. 압력 $P$가 일정할 때, 밀도는 온도 $T$에 반비례하고 몰질량 $M$에 비례합니다.
    1. 온도가 같은 두 점: 밀도 $d$가 같으면 온도 $T$가 같습니다. 그래프에서 밀도 값이 2로 동일한 A와 B가 온도가 같습니다.
    2. 부피가 같은 두 점: $V = \frac{nRT}{P}$이며, $d = \frac{PM}{RT}$이므로 $V = \frac{nM}{d}$입니다. 즉, $V = \frac{w}{d}$ (질량/밀도)입니다. 기체 X의 종류가 같으므로 질량 $w$는 몰수 $n$에 비례합니다. 따라서 $V \propto \frac{n}{d}$입니다. B점은 $n=2, d=2$로 $\frac{n}{d}=1$이고, D점은 $n=4, d=4$로 $\frac{n}{d}=1$입니다. 따라서 B와 D의 부피가 같습니다.
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20. 그림은 100g의 용매 A, B에 포도당을 녹여 용액 (가), (나)를 만든 후, 각 용액에 추가로 녹인 포도당의 질량에 따른 끓는점 오름을 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)
  • 끓는점 오름 $\Delta T_b = K_b \times m$ 공식에서 그래프의 기울기는 몰랄 오름 상수 $K_b$에 비례합니다.
    ㄱ. 그래프의 기울기가 (가)가 (나)보다 크므로 몰랄 오름 상수는 A가 B보다 큽니다.
    ㄴ. 점 P에서 끓는점 오름 $\Delta T_b$가 동일할 때, $K_b$가 작은 (나)의 몰랄 농도가 더 커야 합니다.

    오답 노트
    포도당의 질량: 점 Q에서 (가)의 끓는점 오름은 $3a$이며, 이는 초기 $a$에서 $2a$만큼 증가한 것입니다. 추가된 질량이 $w$일 때 증가량이 $2a$이므로, 초기 질량은 $w/2$이며 총 질량은 $1.5w$가 됩니다.
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