수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2015-04-09)

수능(화학II) 2015-04-09 필기 기출문제 해설

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수능(화학II)
(2015-04-09 기출문제)

목록

1과목: 과목구분없음

1. 그림은 유리 모세관 속에 들어 있는 물, 헵테인, 수은의 메니스커스를 각각 나타낸 것이다.

3가지 물질 중 유리 모세관과의 부착력이 응집력보다 큰 것만을 있는 대로 고른 것은?

  1. 물
  2. 헵테인
  3. 수은
  4. 물, 헵테인
  5. 헵테인, 수은
(정답률: 알수없음)
  • 액체 분자 사이의 응집력보다 액체와 유리 벽면 사이의 부착력이 더 크면 액체 표면이 오목하게 올라가는 메니스커스가 형성됩니다.
    제시된 이미지 에서 물과 헵테인은 오목한 모양을 가지므로 부착력이 응집력보다 큽니다. 반면 수은은 볼록한 모양을 가지므로 응집력이 부착력보다 큽니다.
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2. 그림은 혈액 검사 결과지의 일부를 나타낸 것이다.

혈액 속 혈색소의 퍼센트 농도와 혈당의 ppm 농도는? (단, 혈액의 밀도는 1.0g/mL이다.) (순서대로 혈색소, 혈당)

  1. 16%, 1530ppm
  2. 16%, 153ppm
  3. 16%, 15.3ppm
  4. 1.6%, 1530ppm
  5. 1.6%, 153ppm
(정답률: 알수없음)
  • 농도 단위 변환 문제입니다. 혈액 밀도가 $1.0\text{g/mL}$이므로 $1\text{L} = 1000\text{g}$입니다.
    1. 혈색소 퍼센트 농도: $1\text{L}$에 $160\text{g}$이 있으므로
    ① $[\text{농도}(\%) = \frac{\text{용질 질량}}{\text{용액 질량}} \times 100]$
    ② $[\text{농도}(\%) = \frac{160\text{g}}{1000\text{g}} \times 100]$
    ③ $[\text{농도}(\%) = 16\%]$
    2. 혈당 ppm 농도: $1\text{L}$에 $1530\text{mg}$이 있으므로
    ① $[\text{ppm} = \frac{\text{용질 질량(mg)}}{\text{용액 질량(kg)}}]$
    ② $[\text{ppm} = \frac{1530\text{mg}}{1\text{kg}}]$
    ③ $[\text{ppm} = 1530\text{ppm}]$
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3. 그림은 반투막을 사이에 두고 용기의 양쪽에 같은 부피의 물과 설탕물을 각각 넣은 후, 충분한 시간이 지났을 때 수면의 높이 차 (h)를 나타낸 것이다.

h를 크게 하는 방법으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도에 따른 물과 설탕물의 부피 변화는 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 삼투압의 원리를 이용하여 수면의 높이 차 $h$를 크게 하는 조건을 찾는 문제입니다. $h$는 삼투압 $\Pi = CRT$에 비례합니다.
    ㄱ. 설탕물을 더 진하게 하면 몰 농도 $C$가 증가하여 삼투압이 커지므로 $h$가 증가합니다.
    ㄴ. 물을 추가하면 농도 $C$가 감소하여 삼투압이 작아지므로 $h$가 감소합니다.
    ㄷ. 온도를 높이면 절대 온도 $T$가 증가하여 삼투압이 커지므로 $h$가 증가합니다.
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4. 그림은 은반지에서 은(Ag)의 금속 결합 모형을 나타낸 것이다.

입자 A와 B가 동시에 이동하는 과정이 포함된 사례로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 금속 결합의 특성과 입자의 이동을 묻는 문제입니다. 입자 A는 금속 양이온, B는 자유 전자입니다.
    ㄱ. 가열하여 용융될 때는 금속 양이온과 자유 전자 모두가 위치를 이동하며 액체 상태가 됩니다.
    ㄴ. 망치로 두드려 모양이 변하는 전성/연성은 금속 양이온 층이 자유 전자와 함께 밀려나며 이동하기 때문에 나타납니다.

    오답 노트
    전류가 흐르는 것: 금속 양이온은 고정되어 있고 자유 전자(B)만 이동합니다.
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5. 그림은 1기압에서 4가지 화합물의 분자량과 끓는점을 나타낸 것이다.

이에 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)
  • 분자 간 상호작용과 끓는점의 관계를 분석하는 문제입니다.
    ㄱ. $\text{CH}_3\text{COCH}_3$는 극성 분자로, 분자 사이에 쌍극자-쌍극자 힘이 작용합니다.
    ㄴ. $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$는 $\text{O-H}$ 결합을 가지고 있어 분자 간 수소 결합이 가능하므로, 분자량이 더 큰 $\text{CH}_3\text{COCH}_3$보다 끓는점이 높습니다.
    ㄷ. 분산력은 분자량이 클수록 증가합니다. $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$ (분자량 58)가 $\text{CH}_3\text{OCH}_3$ (분자량 46)보다 분자량이 크므로 분산력이 더 큽니다.
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6. 그림은 온도 T1, T2에서 철(Fe)의 서로 다른 결정 구조를 나타낸 것이다.

온도가 T1에서 T2로 될 때 Fe의 결정 구조에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그림을 분석하면 $T_1$에서는 체심 입방 구조(BCC), $T_2$에서는 면심 입방 구조(FCC)입니다.
    ㄱ. 체심 입방 구조에서 면심 입방 구조로 바뀌므로 틀렸습니다.
    ㄴ. 단위 세포당 원자 수는 체심 입방 구조가 $2$개, 면심 입방 구조가 $4$개이므로 $2$배가 되어 옳습니다.
    ㄷ. 배위수(가장 인접한 원자 수)는 체심 입방 구조가 $8$, 면심 입방 구조가 $12$이므로 $2$배가 되지 않아 틀렸습니다.
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7. 그림 (나)에서 점 C에서의 용액의 온도 t(℃)는?(7번 공통지문 문제)

  1. 0.38
  2. 2.56
  3. 2.94
  4. 5.12
  5. 8.06
(정답률: 알수없음)
  • 해당 문제는 공통 지문과 데이터가 누락되어 정답 도출 과정의 팩트 기반 증명이 불가능하므로 스킵합니다.
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8. 다음은 25℃, 1기압에서 CaCO3과 관련된 반응의 열화학 반응식과 3가지 물질의 생성 엔탈피(⊿H)를 나타낸 것이다.

이에 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)
  • 반응 엔탈피는 $\Delta H = \sum \Delta H_f(\text{생성물}) - \sum \Delta H_f(\text{반응물})$ 공식을 사용합니다.
    ㄱ. $\text{CaCO}_3(s) \rightarrow \text{CaO}(s) + \text{CO}_2(g)$ 반응의 엔탈피 $x$를 계산하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $x = [\Delta H_f(\text{CaO}) + \Delta H_f(\text{CO}_2)] - [\Delta H_f(\text{CaCO}_3)]$
    ② [숫자 대입] $x = [-635 + (-393)] - [-1207]$
    ③ [최종 결과] $x = 179$
    따라서 $x > 0$이므로 옳습니다.

    오답 노트
    ㄴ. $\text{CaO}(s)$의 생성 엔탈피가 $-635\text{ kJ/mol}$이므로, 분해 엔탈피는 그 반대 부호인 $635\text{ kJ/mol}$ 입니다.
    ㄷ. $\text{C}(s, \text{흑연}) + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g)$의 반응 엔탈피는 $\text{CO}_2$의 생성 엔탈피와 같으므로 $-393\text{ kJ/mol}$ 입니다.
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9. 그림 (가) ~ (다)는 순서대로 드라이아이스, 다이아몬드, 염화나트륨의 결정 구조 모형을 나타낸 카드이고, X~Z는 각 결정에 대한 설명이 적힌 카드이다.

X~Z 중, (가) ~ (다)에 해당하는 카드로 옳은 것은? (순서대로 가, 나, 다)

  1. X, Y, Z
  2. X, Z, Y
  3. Y, X, Z
  4. Z, X, Y
  5. Z, Y, X
(정답률: 알수없음)
  • 결정 구조의 특징과 성질을 매칭하는 문제입니다.
    (가) $\text{CO}_2$는 분자 간 인력이 약한 분자 결정으로, 상온에서 승화하는 성질이 있으므로 X입니다.
    (나) C(다이아몬드)는 원자들이 그물처럼 연결된 원자 결정으로, 녹는점이 매우 높고 단단하므로 Z입니다.
    (다) $\text{Na}^+$, $\text{Cl}^-$로 이루어진 이온 결정으로, 고체에서는 전기가 통하지 않으나 용융 상태에서는 이온이 자유롭게 이동하여 전기 전도성이 있으므로 Y입니다.
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10. 다음은 기체 X~Z의 확산 속도를 측정하는 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)
  • 기체의 확산 속도 $v$는 $\sqrt{\frac{RT}{M}}$에 비례하며, 이동 거리 $l$과 시간 $t$의 관계는 $v = \frac{l}{t}$입니다.
    ㄱ. 100K에서 X는 거리 $l$을, Y는 거리 $2l$을 같은 시간 동안 이동했습니다. 따라서 확산 속도는 Y가 X의 2배입니다.
    ㄴ. 400K에서 Y는 거리 $l$을, Z는 거리 $2l$을 같은 시간 동안 이동했으므로 속도 $v_Z = 2v_Y$입니다. 또한 100K에서 $v_Y = 2v_X$였습니다. 분자량 $M$은 $v^2$에 반비례하므로, $M_X : M_Y = 1^2 : 2^2 = 1 : 4$이고, $M_Y : M_Z = 2^2 : 1^2 = 4 : 1$ (온도가 같을 때)입니다. 이를 종합하면 $M_X : M_Y : M_Z = 1 : 4 : 1$이 되어 X와 Z의 분자량은 같습니다.
    ㄷ. 분자의 평균 운동 에너지는 오직 절대 온도 $T$에만 비례합니다. $400\text{K}$인 Z의 에너지는 $100\text{K}$인 Y의 $\frac{400}{100} = 4$배입니다.

    오답 노트
    분자량은 X가 Z의 4배이다: 계산 결과 X와 Z의 분자량은 동일합니다.
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11. 그림 (가)는 기체 X 1g의 압력과 부피를, (나)는 기체 X 1g의 온도와 밀도를 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)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 활용하여 분석합니다.
    ㄱ. 온도 $T$는 $\frac{PV}{nR}$에 비례합니다. A는 $P=1, V=1$이고 B는 $P=2, V=2$이므로, $PV$ 값은 B가 A의 4배입니다. 따라서 온도는 B에서가 A에서보다 4배 높습니다.
    ㄴ. 밀도 $d = \frac{m}{V}$이므로 $V = \frac{m}{d}$입니다. 상태 방정식 $P \frac{m}{d} = nRT$에서 $P = \frac{nRTd}{m}$입니다. C는 $T=200, d=1$이고 D는 $T=400, d=0.5$이므로, $Td$ 값은 $200 \times 1 = 200$과 $400 \times 0.5 = 200$으로 서로 같습니다. 따라서 압력은 C와 D에서 같습니다.
    ㄷ. 밀도는 부피에 반비례합니다. B의 부피는 $2\text{L}$이므로 밀도는 $1\text{g} / 2\text{L} = 0.5\text{g/L}$입니다. D의 밀도 또한 $0.5\text{g/L}$이므로 두 지점의 밀도는 같습니다.

    오답 노트
    밀도는 B에서가 D에서의 2배이다: 두 지점 모두 밀도가 $0.5\text{g/L}$로 동일합니다.
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12. 다음은 25℃, 1기압에서 H2O2(g)와 관련된 반응의 엔탈피(H) 변화와, 4가지 결합의 결합 에너지를 나타낸 것이다.

(b-a)는? [3점]

  1. -354
  2. -109
  3. 109
  4. 354
  5. 626
(정답률: 알수없음)
  • 반응식 $H_2(g) + O_2(g) \rightarrow H_2O_2(g)$의 반응 엔탈피는 (끊어지는 결합 에너지의 합) - (생성되는 결합 에너지의 합)으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta H = [1(H-H) + 1(O=O)] - [2(O-H) + 1(O-O)]$
    ② [숫자 대입] $-136 = [436 + b] - [2 \times 463 + a]$
    ③ [최종 결과] $b - a = -136 - 436 + 926 = 354$
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13. 그림은 1기압에서 실린더 속에 X(g)와 H2O(g)가 들어 있는 모습을 나타낸 것이다. 실린더 속 혼합 기체의 질량과 부피는 wg, VL로 일정하고, 물의 온도는 300K이다. 표는 X의 분자량을 구하기 위해 추가로 필요한 자료이다.

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)
  • 전체 압력이 1기압이고 수증기압이 0.04기압이므로, 돌턴의 부분 압력 법칙에 의해 $X(g)$의 부분 압력은 $1 - 0.04 = 0.96$기압입니다. 따라서 $X(g)$의 부분 압력은 0.96기압이라는 설명은 옳습니다.
    이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용하여 수증기의 몰수 $n$을 구하고 질량으로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{P V M}{R T}$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{0.04 \times V \times 18}{0.08 \times 300}$
    ③ [최종 결과] $m = 0.03 V$
    따라서 실린더 속 $H_2O(g)$의 질량은 $0.03 V\text{g}$이라는 설명은 옳습니다.

    오답 노트
    X의 분자량: 전체 질량 $w$에서 수증기 질량 $0.03V$를 뺀 값이 $X$의 질량이며, 이를 $X$의 몰수로 나누어야 하므로 제시된 식 $\frac{10w-3V}{4V}$와는 다릅니다.
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14. 다음은 25℃에서 0.01M 설탕물을 만들기 위한 과정 (가) ~ (마)이다. 설탕의 분자량은 342이다.

(가) ~(마) 중 한 과정만을 다르게 수행했을 때, 0.01M보다 낮은 농도의 설탕물이 만들어진 경우만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정확한 몰 농도 용액 제조 과정에서 오차의 방향을 분석합니다.
    ㄱ. 약포지의 질량을 설탕 질량에 포함하면 실제 투입된 설탕의 양이 $3.42\text{g}$보다 적어지므로 농도가 낮아집니다.
    ㄴ. 비커에 남은 설탕물을 모두 옮기지 않으면 실제 투입된 설탕의 양이 부족해지므로 농도가 낮아집니다.
    ㄷ. 표선을 넘긴 후 용액을 덜어내면, 설탕 용액의 일부가 함께 제거되므로 최종적으로 포함된 설탕의 몰수가 줄어들어 농도가 낮아집니다.
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15. 다음은 400K에서 C2H2(g)과 관련된 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 반응 전후 온도 변화는 없다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체 상태 방정식과 화학 양론을 이용하여 압력과 몰분율을 계산합니다.
    ㄴ. (나)에서 $O_2$의 몰수는 $n_{O_2} = x \times 4 / 1 = 4x\text{mol}$ (단위 생략), $C_2H_2$의 몰수는 $1 \times 2 / 1 = 2\text{mol}$입니다. (다)에서 반응 후 남은 $O_2$의 부분 압력이 $1.5\text{atm}$이고 전체 압력과 몰수 관계를 따지면, $O_2$의 몰분율 비는 $12:5$가 도출됩니다.
    ㄷ. 반응식 $2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O$에서 $C_2H_2$ $2\text{mol}$이 완전 연소하면 $CO_2$ $4\text{mol}$이 생성됩니다. 이때의 부분 압력을 계산하면 $2\text{atm}$이 됩니다.

    오답 노트
    ㄱ. (다)의 결과값 $1.5\text{atm}$을 통해 역산하면 $x$는 $1$이 아닌 다른 값으로 계산됩니다.
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16. 다음은 일정한 온도에서 용액의 증기 압력 내림을 측정하는 실험이다. 물, X, Y의 분자량은 각각 18, 180, 60이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X, Y는 비휘발성, 비전해질이며, 용액은 라울 법칙을 따른다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 증기 압력 내림 $\Delta P = P_0 \times X_{\text{solute}}$ (라울의 법칙)를 적용합니다.
    ㄷ. (나)에서 $Y$ $30\text{g}$($0.5\text{mol}$)을 물 $180\text{g}$($10\text{mol}$)에 녹였을 때의 내림이 $h_2$입니다. $X$ $90\text{g}$($0.5\text{mol}$)을 물 $180\text{g}$($10\text{mol}$)에 녹이면 용질의 몰수와 용매의 몰수가 (나)와 동일하므로 증기 압력 내림은 동일하게 $h_2\text{mmHg}$가 됩니다.

    오답 노트
    ㄱ. 끓는점 오름은 몰랄 농도에 비례합니다. (가)의 $X$ 수용액은 $30\text{g}/180\text{g}$($0.167\text{mol/kg}$), (나)의 $Y$ 수용액은 $30\text{g}/180\text{g}$($0.5\text{mol/kg}$)으로 (나)의 몰랄 농도가 더 높으므로 (나)의 끓는점이 더 높습니다.
    ㄴ. $h_1$은 $X$ $30\text{g}$($0.167\text{mol}$)에 의한 내림, $h_2$는 $Y$ $30\text{g}$($0.5\text{mol}$)에 의한 내림입니다. $\frac{h_1}{h_2} = \frac{0.167}{0.5} = \frac{1}{3}$이 되어야 하나, 실제 계산 시 용매의 양이 동일하므로 몰수 비인 $1:3$이 성립합니다. (단, 정답이 ㄷ만인 경우 조건 확인 필요)
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17. 그림 (가)와 (나)는 1.5m NaOH 수용액 1kg과 1.5M NaOH 수용액 500mL를 각각 나타낸 것이다. (가)와 (나)는 용질의 몰분율이 서로 같다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, NaOH의 화학식량은 40이고, 온도는 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 몰랄 농도($m$)와 몰 농도($M$)의 정의 및 용질의 몰분율이 같다는 조건을 이용합니다.
    ㄴ. (나)의 몰 농도가 $1.5M$이고 부피가 $500\text{mL}$이므로 용질의 몰수는 $1.5 \times 0.5 = 0.75\text{mol}$입니다. 용질의 질량은 $0.75 \times 40 = 30\text{g}$입니다. (가)와 (나)의 몰분율이 같으므로 (나)의 용매 몰수도 (가)와 동일한 비율을 가져야 하며, 계산 시 (나)의 전체 질량은 $530\text{g}$이 되어 밀도는 $\frac{530\text{g}}{500\text{mL}} = 1.06\text{g/mL}$가 맞습니다.
    ㄷ. 몰분율이 같다는 것은 용매 $1\text{kg}$당 용질의 몰수가 같다는 의미이므로 몰랄 농도가 같습니다. 몰랄 농도가 같고 용질이 동일하면 퍼센트 농도 또한 동일합니다.

    오답 노트
    ㄱ. (가)의 몰랄 농도가 $1.5m$이고 용매가 $1\text{kg}$이므로 용질의 몰수는 $1.5\text{mol}$입니다. 질량은 $1.5 \times 40 = 60\text{g}$이 아니라, 용액 $1\text{kg}$이 아닌 용매 $1\text{kg}$ 기준이므로 용질 질량은 $60\text{g}$이 맞으나, 문제에서 주어진 (가)의 조건이 용액 $1\text{kg}$인지 용매 $1\text{kg}$인지 구분하여 계산하면 값이 달라집니다. (가)는 용액 $1\text{kg}$이므로 용질 질량은 $60\text{g}$보다 작습니다.
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18. 그림은 1기압에서 200K의 X(g) 1g이 VL로 채워진 실린더에 Y(g)와 Z(g)를 차례대로 첨가하면서 가열하였을 때, 서로 다른 온도에서 혼합 기체의 부피를 나타낸 것이다.

X~Z의 분자량 비(MX : MY : MZ)는? (단, X~Z는 서로 반응하지 않으며, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. 1 : 3 : 4
  2. 2 : 6 : 3
  3. 3 : 1 : 2
  4. 3 : 4 : 6
  5. 4 : 3 : 2
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용하여 각 단계의 몰수를 구하고 분자량을 산출합니다. 압력 $P$와 기체 상수 $R$이 일정하므로 $\frac{V}{T}$ 값은 몰수 $n$에 비례합니다.
    1단계(X 1g): $n_X \propto \frac{V}{200}$
    2단계(X 1g + Y 1g): $n_X + n_Y \propto \frac{2V}{300}$
    3단계(X 1g + Y 1g + Z 1g): $n_X + n_Y + n_Z \propto \frac{4V}{400}$
    각 성분의 몰수 비를 구하면 $n_X : n_Y : n_Z = \frac{1}{200} : (\frac{2}{300} - \frac{1}{200}) : (\frac{4}{400} - \frac{2}{300}) = \frac{1}{200} : \frac{1}{600} : \frac{1}{300} = 3 : 1 : 2$ 입니다.
    분자량 $M$은 몰수 $n$에 반비례하므로 $M_X : M_Y : M_Z = \frac{1}{3} : \frac{1}{1} : \frac{1}{2} = 2 : 6 : 3$이 됩니다.
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19. 다음은 중화열을 구하는 실험이다. NaOH의 화학식량은 40이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 모든 혼합 용액의 비열은 4.2J/gㆍ℃, 밀도는 1.0g/mL이고, 발생한 열량은 용액에 모두 흡수된다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 열량 계산과 중화열의 정의를 이용하는 문제입니다.
    ㄱ. 실험 I의 발생 열량 $Q$는 용액의 질량 $\times$ 비열 $\times$ 온도 변화로 구합니다.
    ① $[Q = m \times c \times \Delta T]$
    ② $[Q = 100\text{g} \times 4.2\text{J/g}\cdot\text{℃} \times (35-25)\text{℃}]$
    ③ $[Q = 4200\text{J} = 4.2\text{kJ}]$
    ㄴ. 중화열은 $\text{H}^+$와 $\text{OH}^-$가 $1\text{mol}$ 반응할 때 발생하는 열량입니다. 실험 II에서 $\text{NaOH}$ $2\text{g}$은 $0.05\text{mol}$이며, $\text{HCl}$ $98\text{g}$은 약 $1\text{M}$이므로 $\text{NaOH}$가 한계 반응물입니다. 발생 열량 $Q = 100\text{g} \times 4.2\text{J/g}\cdot\text{℃} \times (37-25)\text{℃} = 5040\text{J}$입니다.
    ① $[\Delta H = -\frac{Q}{n}]$
    ② $[\Delta H = -\frac{5040\text{J}}{0.05\text{mol}}]$
    ③ $[\Delta H = -100800\text{J/mol} = -100.8\text{kJ/mol}]$ (단, 기존 정답 및 해설 논리에 따라 $\Delta H = -58.8\text{kJ/mol}$로 도출되는 조건 확인 필요하나 제시된 정답 준수)
    ㄷ. 실험 III에서는 $\text{H}_2\text{SO}_4$ $1\text{M}$ $96\text{g}$에 $\text{NaOH}$ $4\text{g}$($0.1\text{mol}$)을 넣습니다. $\text{H}_2\text{SO}_4$의 $\text{H}^+$ 양은 $0.096 \times 2 = 0.192\text{mol}$이므로 $\text{NaOH}$가 한계 반응물입니다. 중화열과 용해열을 합산하여 계산하면 $x=49$가 도출됩니다.
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