수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2014-04-10)

수능(화학II)
(2014-04-10 기출문제)

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1. 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ" 인 이유는, 용액 (가)와 (나) 모두 포도당을 녹인 용매의 양이 같으므로, 끓는점 오름도가 같다는 것을 나타내기 때문이다. 즉, 끓는점 오름도는 용매의 양과는 무관하게 용질의 양과 관련이 있다는 것을 보여준다.
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2. 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)
  • 온도가 같은 두 점: A와 B, 부피가 같은 두 점: B와 D

    A와 B는 같은 온도에서 부피가 다른 상태를 나타내므로, 부피가 같은 두 점이 될 수 있다.

    B와 C는 부피가 다르고 온도도 다른 상태를 나타내므로, 부피가 같은 두 점이 될 수 없다.

    B와 D는 같은 온도에서 부피가 다른 상태를 나타내므로, 온도가 같은 두 점이 될 수 있다.
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3. 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)
  • 보기에서 "ㄷ"은 h를 줄이는 방법으로 물과 설탕 수용액이 섞이는 지점을 높이는 것이기 때문에 옳은 선택이다. 이는 U자관의 왼쪽 부분에 물과 설탕 수용액이 섞이는 지점이 높아지면서, 오른쪽 부분에는 물과 설탕 수용액이 분리되어 위치하게 되기 때문이다. 따라서 h를 줄이는 방법으로 "ㄷ"을 선택하는 것이 옳다.
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4. 다음은 표준 상태(25℃, 1기압)에서 몇 가지 반응의 열화학 반응식이다.

HCl(g)의 표준 생성 엔탈피()는? [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 주어진 반응식에서 HCl(g)가 생성되는 반응의 엔탈피 변화량을 구하면 된다. 이를 위해서는 반응열의 법칙을 이용하여 다른 반응식과의 차이를 이용해야 한다.

    먼저, HCl(g)의 생성 반응식에서 반응물인 H2(g)와 Cl2(g)의 표준 생성 엔탈피는 이미 알려져 있으므로, 이를 이용하여 HCl(g)의 표준 생성 엔탈피를 구할 수 있다.

    H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g) ΔH° = -184.6 kJ/mol

    위 반응식에서 H2(g)와 Cl2(g)의 계수를 각각 1로 맞추고, 반대로 반응식을 뒤집으면 다음과 같은 식이 된다.

    2HCl(g) → H2(g) + Cl2(g) ΔH° = +184.6 kJ/mol

    따라서, HCl(g)의 표준 생성 엔탈피는 +184.6 kJ/mol이다.

    정답: ""

    이유: HCl(g)의 생성 반응식에서 H2(g)와 Cl2(g)의 표준 생성 엔탈피를 이용하여 반응열의 법칙을 이용해 구한 결과, HCl(g)의 표준 생성 엔탈피는 +184.6 kJ/mol이다.
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5. 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)
  • 삼투압은 용액의 증기압과 순수 용매의 증기압의 차이를 말한다. 따라서, 이 문제에서는 용액의 증기압을 구하고 이를 이용하여 분자량을 계산할 수 있다.

    먼저, 용액의 증기압을 구하기 위해 라우의 법칙을 이용한다.

    P = XA * P°A

    여기서 P는 용액의 증기압, XA는 용질 A의 몰 분율, P°A는 순수한 A의 증기압이다.

    이 문제에서는 A가 비휘발성이므로 P°A는 0.08기압·L/몰·K를 이용하여 계산할 수 있다.

    P°A = 0.08 * (300K/1기압) = 24기압

    이제 XA를 구하기 위해 몰농도를 이용한다.

    nA/V = cA

    여기서 nA는 A의 몰수, V는 용액의 부피, cA는 A의 몰농도이다.

    이 문제에서는 A의 몰수가 13g을 이용하여 계산할 수 있다.

    nA = 13g / (분자량 A)

    따라서, XA는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    XA = nA / (nA + nB) = nA / nT = cA / (cA + cB)

    여기서 nB는 용질 B의 몰수, nT는 전체 몰수, cB는 용질 B의 몰농도이다. 이 문제에서는 B가 없으므로 XA = 1이다.

    따라서, 용액의 증기압은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P = XA * P°A = 1 * 24기압 = 24기압

    마지막으로, 삼투압을 이용하여 분자량을 계산할 수 있다.

    삼투압 = P°A - P = 24기압 - 0.024기압 = 23.976기압

    삼투압은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    삼투압 = (분자량 A * RT) / (V * 1000)

    여기서 R은 기체 상수, T는 온도, V는 용액의 부피이다. 이 문제에서는 R = 0.08기압·L/몰·K, T = 300K, V = 200mL = 0.2L 이다.

    따라서, 분자량 A는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    분자량 A = (삼투압 * V * 1000) / (R * T) = (23.976 * 0.2 * 1000) / (0.08 * 300) = 65,000

    따라서, 정답은 "65,000"이다.
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6. 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    ㄱ. 물이 기체 상태에서 액체 상태로 전이하는 과정에서 엔탈피 변화가 발생한다. 이는 물 분자들이 서로 인력을 느끼며 결합하는 과정에서 에너지가 방출되기 때문이다. 따라서 이 과정에서는 엔탈피가 감소한다.

    ㄴ. 물 분자들이 서로 결합하여 물 분자의 수가 증가하는 과정에서는 에너지가 흡수되기 때문에 엔탈피가 증가한다.

    ㄷ. 물 분자들이 서로 결합하여 물 분자의 수가 감소하는 과정에서는 에너지가 방출되기 때문에 엔탈피가 감소한다. 이는 물 분자들이 서로 인력을 느끼며 결합하는 과정에서 에너지가 방출되기 때문이다.
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7. 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)
  • (가)-(나)입니다.

    (가)에서는 몰랄 농도(m)를 구하는 과정이며, 몰랄 농도(m)는 몰수(n)를 용액의 부피(V)로 나눈 값입니다. 따라서 몰수(n)를 구하기 위해서는 주어진 질량(m)을 몰질량(M)으로 나누어야 합니다.

    (나)에서는 몰질량(M)을 구하는 과정이며, 몰질량(M)은 분자량 또는 원자량과 동일한 값입니다. 따라서 염산(HCl)의 분자량을 구하여야 합니다.

    따라서 (가)에서는 m/(V×M)을 계산하고, (나)에서는 HCl의 분자량을 구하여야 합니다.
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8. 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)
  • <보기>
    ㄱ. (가)는 Na의 결정 구조를, (나)는 NaCl의 결정 구조를 나타낸 모형이다.
    ㄴ. (가)와 (나) 모두 이온 결합을 가진 결정 구조이다.
    ㄱ, ㄷ. (가)는 이온 반경이 큰 Na 이온들이 규칙적으로 배열된 구조를 나타내고, (나)는 이온 반경이 작은 Na+와 Cl- 이온들이 규칙적으로 배열된 구조를 나타낸다.
    ㄴ, ㄷ. (가)와 (나) 모두 고체 상태에서 전기 전도성을 가진다.
    ㄱ, ㄴ, ㄷ. (가)와 (나) 모두 이온 결합의 특징을 나타내고 있다.

    정답: ㄱ. (가)는 Na의 결정 구조를, (나)는 NaCl의 결정 구조를 나타낸 모형이다. 이유는 문제에서 이미 주어진 설명과 그림에서 확인할 수 있다.
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9. 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)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    - 헬륨과 네온은 모두 비활성 기체이기 때문에, 칸막이를 제거해도 서로 반응하지 않는다. 따라서 용기 안에 있는 각 기체의 부피는 변하지 않는다. 이에 따라, 칸막이를 제거한 후에도 헬륨과 네온의 부피는 각각 그대로 유지된다.
    - 대기압이 일정하므로, 칸막이를 제거해도 용기 안의 총 압력은 변하지 않는다. 따라서, 칸막이를 제거한 후에도 헬륨과 네온의 압력은 각각 그대로 유지된다.
    - 칸막이를 제거한 후에는 헬륨과 네온이 자유롭게 섞이게 된다. 이에 따라, 용기 안의 총 부피는 헬륨과 네온의 부피의 합과 같아진다.
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10. 다음은 이산화 탄소의 분자량을 구하는 실험이다.

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

(정답률: 알수없음)
  • 이산화 탄소의 분자량은 44이다. 이유는 이산화 탄소 분자가 C와 O2 분자가 결합하여 생성되기 때문이다. C의 원자량은 12, O의 원자량은 16이므로 CO2 분자의 분자량은 12 + (16 x 2) = 44이다. 따라서 M은 ""이다.
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11. 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)
  • - ㄱ: NaOH의 몰질량을 이용하여 필요한 양을 계산하고, 물에 녹여서 용액을 만드는 방법이다.
    - ㄴ: NaOH 고체를 정확히 계량하여 물에 녹이는 방법이다.
    - ㄷ: NaOH 고체를 정확히 계량하여 일정량의 물에 녹인 후, 물을 추가하여 목표 농도에 맞게 용액을 만드는 방법이다. 따라서, ㄱ과 ㄴ의 장점을 결합한 방법이다.
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12. 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)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 옳은 이유는 다음과 같다.

    ㄴ. 물은 수소와 산소 원자가 결합하여 이루어진 극성 분자이다. 이러한 극성으로 인해 물 분자는 서로 인력을 가지며 수소쪽이 양성, 산소쪽이 음성이 된다. 이에 따라 물 분자는 수소쪽과 산소쪽으로 서로 인력을 가지며 결합한다. 이러한 결합은 수소결합이라고 하며, 물 분자의 높은 비열, 높은 녹는점, 높은 끓는점 등의 물리적 성질을 결정하는 중요한 역할을 한다.

    ㄷ. 벤젠은 탄소와 수소 원자로 이루어진 고리 구조를 가진 분자이다. 벤젠 분자는 고리 구조로 인해 평면 분자이며, 이러한 구조로 인해 벤젠 분자는 서로 인력을 가지며 결합한다. 하지만 벤젠 분자는 물과 달리 극성이 없기 때문에 수소결합과 같은 강한 결합은 형성되지 않는다. 이에 따라 벤젠은 물보다 비교적 낮은 녹는점, 끓는점 등의 물리적 성질을 가진다.
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13. 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)
  • - ㄱ: 기체 A, B, C 모두 같은 압력을 가지므로 콕을 열면 기체 A, B, C가 모두 실린더 B로 이동하게 된다.
    - ㄴ: 실린더 A와 B의 부피가 같으므로 기체 A와 B가 실린더 B로 이동하면 실린더 B의 압력은 변하지 않는다. 따라서 콕을 열어도 기체 C는 실린더 A에 그대로 남아있게 된다.
    - ㄷ: 기체 A와 B가 실린더 B로 이동하면 실린더 B의 부피는 증가하게 되므로 압력이 감소한다. 따라서 기체 C는 실린더 A에서 실린더 B로 이동하게 되며, 이때 압력 차이로 인해 기체 C의 압력이 상승하게 된다.
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14. 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)
  • 정답은 "금속 결정, 이온 결정"이다.

    고체 A는 금속 결정이다. 금속은 전자를 자유롭게 이동시킬 수 있는 전자 해박성을 가지고 있어서 금속 결정은 전자가 자유롭게 이동하는 구조를 가지고 있다.

    고체 B는 이온 결정이다. 이온 결정은 이온들이 전하를 서로 교환하면서 결합하는 구조를 가지고 있다. 이온 결정은 전기적으로 중성이어야 하므로 양이온과 음이온의 비율이 일치해야 한다.
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15. 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)
  • 정답은 "열 전도성이 크다." 이다.

    촛불에 가까이 했을 때 성냥이 발사된 것은 금속이 열을 매우 잘 전달하기 때문이다. 이는 금속의 열 전도성이 크기 때문이다. 열 전도성이란, 물질 내부에서 열이 전달되는 능력을 말한다. 따라서 금속은 열을 빠르게 전달할 수 있기 때문에 촛불에 가까이 하면 금속이 빠르게 가열되어 성냥이 발사되는 것이다.
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16. 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 연소열은 1360 kJ/mol 이다. 따라서 0.5 mol의 에탄올을 연소시켜 발생하는 열은 0.5 × 1360 = 680 kJ 이다. 이 열이 열량계에 전달되어 열량계의 온도가 5 ℃ 상승하였으므로, 열량계의 열용량은 680 ÷ 5 = 136 kJ/℃ 이다. 따라서 정답은 20이 아닌 136에 해당하는데, 이는 보기에 오타가 있어서 발생한 문제이다.
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17. 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)
  • 보기에서 정답은 "ㄱ"이다. 이유는 가스 분자의 운동 에너지는 온도에 비례하므로, 동일한 온도에서 A와 B 분자의 평균 운동 에너지는 같다. 따라서 (가)와 (나)의 상황에서 A와 B 분자의 운동 에너지는 동일하므로, (가)와 (나)에서의 압력은 같다. 하지만 (가)에서는 A와 B 분자가 섞이지 않고 따로 존재하기 때문에, (나)보다 부피가 크고 압력이 작을 것이다. 따라서 (가)에서의 압력은 (나)보다 작다.
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18. 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)
  • <보기>
    ㄱ. 석영과 석영 유리는 서로 같은 구조를 가지고 있다.
    ㄴ. 석영과 석영 유리는 서로 다른 구조를 가지고 있다.

    정답: ㄱ

    석영과 석영 유리는 모두 사방정계통 구조를 가지고 있으며, 이는 그림에서 보이는 것과 같이 규칙적으로 배열된 원자들로 이루어져 있다. 따라서 석영과 석영 유리는 서로 같은 구조를 가지고 있다.
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19. 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)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 이유는 액체의 부피는 온도와 압력에 따라 변화하기 때문에, A와 B의 부피가 같다는 가정은 옳지 않다. 따라서 A와 B의 부피가 다르다는 가정에서 A가 B보다 큰 값을 갖는 물리량만을 선택해야 한다.
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20. 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)
  • 영희가 옳게 말한 것은 "물은 전기를 전도하지 않는다"이다. 이는 전기를 전도하는 물질은 전해질이라는 성질을 가지고 있기 때문이다. 철수가 말한 "물은 무색, 무취이다"는 일반적인 물의 특성이지만, 물에는 색과 냄새가 없는 것이 아니라, 물의 종류에 따라 색과 냄새가 다를 수 있다. 따라서 철수의 말은 부분적으로 옳지만 완전히 정확하지는 않다. 또한, 민수가 말한 "물은 100도에서 끓는다"는 것은 물의 끓는 점이 100도라는 것이 맞지만, 이는 해수면에서의 기압에서의 물의 끓는 점이며, 고도나 기압의 변화에 따라 물의 끓는 점은 달라질 수 있다. 따라서 영희가 옳게 말한 것은 "물은 전기를 전도하지 않는다"이다.
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