수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2015-09-02)

수능(화학II) 2015-09-02 필기 기출문제 해설

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수능(화학II)
(2015-09-02 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 다음은 수소 연료 전지에 대한 설명이다.

(가)와 (나)에 가장 적절한 것은? (순서대로 가, 나)

  1. 화학, 전기
  2. 화학, 원자력
  3. 화학, 태양
  4. 태양, 전기
  5. 태양, 원자력
(정답률: 알수없음)
  • 수소 연료 전지는 수소와 산소의 화학 반응을 통해 발생하는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 장치입니다.
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2. 그림은 N2(g)와 H2(g)가 고체 X 표면에 흡착하여 NH3(g)의 생성이 촉진되는 과정을 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)
  • 고체 촉매 X의 표면에서 $\text{N}_2$와 $\text{H}_2$ 분자가 흡착되면, 촉매와 분자 사이의 상호작용으로 인해 분자 내의 결합이 약해져 활성화 에너지가 낮아지게 됩니다.
    따라서 촉매를 사용하면 반응 경로가 변경되어 활성화 에너지가 감소하고 반응 속도가 증가합니다.
    오답 노트
    ㄴ: 촉매는 반응 경로를 변경하여 활성화 에너지를 낮추는 것이지, 반응 엔탈피($\Delta H$) 자체를 변화시키지는 않습니다.
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3. 다음은 3 가지 액체 상태의 물질이다.

이 물질 중 분자 사이에 분산력이 작용하는 것만을 있는 대로 고른 것은?

  1. Br2
  2. ICl
  3. Br2, CCl4
  4. CCl4, ICl
  5. Br2, CCl4, ICl
(정답률: 알수없음)
  • 모든 분자는 전자 구름의 일시적인 쏠림으로 인해 유도 쌍극자가 형성되며, 이에 따라 모든 분자 사이에는 분산력이 작용합니다.
    제시된 $\text{Br}_2$, $\text{CCl}_4$, $\text{ICl}$ 모두 분자이므로 분산력이 작용합니다.
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4. 그림은 어떤 이온 화합물 결정의 단위 세포를 나타낸 것이다.

이 화합물의 화학식으로 옳은 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.)

  1. AB
  2. AB2
  3. AB3
  4. A2B
  5. A2B3
(정답률: 알수없음)
  • 단위 세포 내에 포함된 각 이온의 개수를 계산하여 화학식을 결정합니다.
    A의 양이온: 정육면체 중심에 1개가 완전히 포함되어 있으므로 $1 \times 1 = 1$개입니다.
    B의 음이온: 각 꼭짓점에 $1/8$개씩 8개가 있으므로 $8 \times 1/8 = 1$개입니다.
    따라서 A와 B의 개수 비는 $1 : 1$이므로 화학식은 $\text{AB}$ 입니다.
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5. 표는 고체 A와 B를 각각 녹인 2 가지 수용액에 대한 자료이다.

은? (단, A와 B는 비휘발성, 비전해질이다.) [3점]

  1. 1.9
  2. 2.5
  3. 3.0
  4. 3.8
  5. 5.7
(정답률: 알수없음)
  • 어는점 내림 공식 $\Delta T_f = K_f \times m$ (몰랄 농도)를 이용하여 분자량을 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Delta T_f = K_f \times \frac{w / M}{W / 1000}$$
    ② [숫자 대입]
    A: $0.31 = K_f \times \frac{57 / M_A}{1000 / 1000} \implies M_A = \frac{57 K_f}{0.31}$
    B: $0.62 = K_f \times \frac{15 / M_B}{250 / 1000} \implies M_B = \frac{15 K_f}{0.62 \times 0.25}$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{M_A}{M_B} = \frac{57 / 0.31}{15 / (0.62 \times 0.25)} = \frac{183.87}{96.77} = 1.9$$
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6. 다음은 25 ℃, 1 기압에서 수행한 물(H2O)의 상변화에 대한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 액체의 끓음은 외부 압력이 증기압과 같아질 때 발생합니다.
    ㄷ. II에서 물이 끓기 위해서는 내부 압력을 낮추어 물의 증기압과 일치시켜야 합니다. $90^{\circ}\text{C}$ 물의 증기압은 $1\text{기압}$보다 낮으므로, 끓음이 일어나는 지점의 증기 압력은 $1\text{기압}$보다 낮습니다.

    오답 노트
    증발 속도와 응축 속도: I은 개방된 용기이므로 증발한 분자가 날아가 응축 속도가 0에 가깝습니다.
    물의 온도: 기화는 흡열 과정이므로 끓는 동안 온도는 낮아집니다.
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7. 그림 (가)는 수은이 들어 있는 유리관 아래쪽에 소량의 에탄올(C2H6O(l))을 넣은 것을, (나)는 (가)의 에탄올이 수은 기둥 위로 올라간 후 평형에 도달한 것을 나타낸 것이다. (다)는 에탄올 대신 다이에틸 에테르(C4H10O(l))로 실험한 결과를 나타낸 것이다. h1>h2 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도와 대기압은 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 액체의 증기압은 분자 사이의 인력이 작을수록, 즉 휘발성이 클수록 높습니다.
    ㄴ. 수은 기둥의 높이 $h$는 증기압에 비례합니다. $h_1 > h_2$이므로 에탄올 $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$의 증기압이 다이에틸 에테르 $\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}$보다 큽니다. 증기압이 크다는 것은 분자 사이의 인력이 더 작다는 것을 의미하므로, 액체 분자 사이의 인력은 $\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}$가 $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$보다 큽니다.

    오답 노트
    유리관 속 기체 분자 수: 증기압과 부피에 의해 결정되며 단순히 높이만으로 비교 불가
    평균 운동 속력: 온도가 일정하므로 분자량이 큰 $\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}$의 속력이 더 느림
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8. 다음은 온도 T 에서 C3H8 의 연소 반응식과 실린더에 반응물이 들어 있는 초기 상태를 나타낸 것이다.

반응이 완결된 후, 온도 T에서 실린더 속 기체에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대기압은 일정하고 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 반응식 $\text{C}_3\text{H}_8(g) + 5\text{O}_2(g) \rightarrow 3\text{CO}_2(g) + 4\text{H}_2\text{O}(g)$에서 반응 전 기체 몰수는 $0.1 + 0.9 = 1.0$ 기압 분량이고, 반응 후 기체 몰수를 계산합니다.
    $\text{C}_3\text{H}_8$이 한계 반응물이며 모두 소모됩니다.
    반응 후 남은 $\text{O}_2$: $0.9 - (0.1 \times 5) = 0.4$ 기압
    생성된 $\text{CO}_2$: $0.1 \times 3 = 0.3$ 기압
    생성된 $\text{H}_2\text{O}$: $0.1 \times 4 = 0.4$ 기압
    총 기체 압력: $0.4 + 0.3 + 0.4 = 1.1$ 기압
    온도와 외부 압력이 일정할 때, 기체 몰수가 증가하면 부피가 증가합니다. 반응 전 $1.0$에서 반응 후 $1.1$로 몰수가 증가했으므로 부피는 반응 전보다 큽니다.

    오답 노트
    혼합 기체 압력: 피스톤이 자유롭게 움직이므로 내부 압력은 항상 대기압과 같아 일정합니다.
    $\text{CO}_2$ 부분 압력: 전체 압력(대기압 $1$) 중 $\text{CO}_2$의 몰분율은 $\frac{0.3}{1.1} = \frac{3}{11}$ 기압입니다.
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9. 다음은 A 수용액 (가)~(다)를 만드는 과정이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A의 화학식량은 100 이고 온도는 일정하다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 각 수용액의 농도와 용질의 양을 계산합니다.
    (가) 몰랄 농도: 용매 $1\text{kg}$당 용질의 몰수입니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{\text{mol A}}{\text{kg solvent}}$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{40/100}{0.160}$
    ③ [최종 결과] $m = 2.5\text{ m}$
    (나) 몰농도: 용액 $1\text{L}$당 용질의 몰수입니다. (가) $20\text{g}$에 포함된 A의 몰수는 $\frac{40}{200} \times \frac{20}{100} = 0.04\text{ mol}$입니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{\text{mol A}}{\text{L solution}}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{0.04}{1}$
    ③ [최종 결과] $M = 0.04\text{ M}$
    (다) A의 총 몰수: (가) $100\text{g}$ 속 A의 몰수($\frac{40}{200} \times \frac{100}{100} = 0.2\text{ mol}$)와 (나) $500\text{mL}$ 속 A의 몰수($0.04 \times 0.5 = 0.02\text{ mol}$)의 합입니다.
    ① [기본 공식] $\text{Total mol} = \text{mol}_{(가)} + \text{mol}_{(나)}$
    ② [숫자 대입] $\text{Total mol} = 0.2 + 0.02$
    ③ [최종 결과] $\text{Total mol} = 0.22\text{ mol}$
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10. 그림은 구리(Cu)와 은(Ag)을 사용한 화학 전지에서 전지 반응이 일어나고 있는 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전지에서 전자가 $\text{Cu}(\text{s})$에서 $\text{Ag}(\text{s})$로 이동하므로, $\text{Cu}$는 산화 전극(Anode), $\text{Ag}$는 환원 전극(Cathode)입니다.
    $\text{Cu}$는 $\text{Cu}^{2+}$이온으로 산화되어 녹아 나오고, $\text{Ag}^{+}$이온은 $\text{Ag}$ 금속으로 환원되어 전극에 석출됩니다.
    따라서 반응 $\text{2Ag}^{+}(\text{aq}) + \text{Cu}(\text{s}) \rightarrow \text{2Ag}(\text{s}) + \text{Cu}^{2+}(\text{aq})$는 자발적 반응이므로 표준 전지 전위 $E^{\circ}_{\text{cell}}$은 $0$보다 큽니다.

    오답 노트
    $\text{Ag}(\text{s})$은 산화된다: $\text{Ag}^{+}$가 $\text{Ag}(\text{s})$로 환원됩니다.
    $\text{Cu}(\text{s})$의 질량은 증가한다: $\text{Cu}$가 산화되어 이온으로 녹아 나오므로 질량이 감소합니다.
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11. 다음은 25 ℃에서 3 가지 열화학 반응식이다.

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)
  • 반응식 (가)에서 반응물은 기체 2몰, 생성물은 기체 4몰($3+1$)로 기체 분자 수가 증가하므로 무질서도가 증가하여 엔트로피 변화량 $a$는 0보다 큽니다. 따라서 ㄱ은 옳습니다.
    헤스의 법칙을 이용하여 반응 (나)의 엔탈피 변화 $b$를 구하면, (나) = (가) + (다)의 역반응이 성립합니다.
    $$b = 92 \text{ kJ} + (-(-187 \text{ kJ})) = 279 \text{ kJ}$$
    반응 (나)는 기체 1몰이 3몰로 증가하므로 엔트로피 변화 $\Delta S$가 매우 큰 양수입니다. $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ 식에서 $T$가 충분히 크거나 $\Delta S$가 매우 크면 $\Delta G$인 $c$는 0보다 작아질 수 있으며, 일반적으로 하이드라진의 분해 반응은 자발적으로 일어납니다. 따라서 ㄴ은 옳습니다.
    반응 (다)의 엔탈피 변화가 $\Delta H = -187 \text{ kJ}$인 발열 반응이므로, 결합을 끊는 데 필요한 에너지(반응물)보다 결합이 형성될 때 방출되는 에너지(생성물)가 더 큽니다. 즉, 결합 에너지의 총합은 생성물이 반응물보다 큽니다. 따라서 ㄷ은 틀렸습니다.

    오답 노트
    ㄷ: 발열 반응이므로 생성물의 결합 에너지 총합이 더 큼
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12. 단열 용기에 O3 ( g)을 넣어 NO( g)와 반응시켰을 때, 강철 용기 A에 들어 있는 기체에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점](12번 공통지문 문제)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 반응식 $\text{O}_3(g) + \text{NO}(g) \rightarrow \text{NO}_2(g) + \text{O}_2(g)$ (또는 관련 반응) 및 $\text{NO}_2$의 이량체화 $\text{2NO}_2(g) \rightleftharpoons \text{N}_2\text{O}_4(g)$를 고려합니다.
    ㄱ. 반응 후 $\text{NO}_2$가 생성되고 이것이 $\text{N}_2\text{O}_4$로 변하지만, 초기 반응물 상태에는 $\text{N}_2\text{O}_4$가 없었으므로 분자 수는 증가합니다. 하지만 문제의 맥락상 반응 전후의 전체 분자 수 변화를 보면 $\text{N}_2\text{O}_4$ 생성으로 인해 분자 수가 감소하는 경향이 있습니다. (틀림)
    ㄴ. 단열 용기에서 반응이 일어날 때, 화학 반응으로 인한 열 발생(발열)로 온도가 상승하며, 이는 계의 엔트로피를 증가시킵니다. (옳음)
    ㄷ. 강철 용기는 부피가 일정합니다. 밀도는 $\text{질량}/\text{부피}$이며, 반응 전후 질량과 부피가 모두 일정하므로 밀도는 변하지 않습니다. (틀림)
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13. 다음은 물(H2O)의 상평형 그림이다. 절대 온도 T1, 1 기압에서 물 1 몰이 기화되는 과정의 엔탈피 변화와 엔트로피 변화는 각각 a 와 b 이다.

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)
  • 상평형 그림에서 선은 두 상이 공존하는 평형 상태를 의미합니다.
    ㄱ. 점 P는 고체와 액체의 경계선(융해 곡선) 위에 있으므로, 융해 과정의 자유 에너지 변화 $\Delta G = 0$입니다. (옳음)
    ㄴ. 점 Q는 액체 영역에 있으며, $T_1$은 1기압에서 액체-기체 경계 온도(끓는점)입니다. $Q$는 $T_1$보다 낮은 온도에서 액체 상태이므로, 기화 과정($\Delta G = a - bT$)은 비자발적($\Delta G > 0$)입니다. 따라서 $a > bT_1$입니다. (옳음)
    ㄷ. 점 R은 기체 영역에 있습니다. 일반적으로 동일 물질의 엔트로피는 $\text{고체} < \text{액체} < \text{기체}$ 순으로 크므로, 기체 상태인 R에서의 엔트로피가 액체 상태인 Q보다 큽니다. (옳음)
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14. 다음은 A에서 B와 C가 생성되는 열화학 반응식과 평형 상수 (K)이다.

표는 3 개의 강철 용기에 각각 같은 질량의 A를 넣고 반응시켜 도달한 평형 상태 Ⅰ~Ⅲ에 대한 자료이다.

K1~K3 중 최댓값(㉠)과 P1, P2 중 큰 값(㉡)으로 옳은 것은? (순서대로 ㄱ, ㄴ) [3점]

  1. K1, P1
  2. K2, P1
  3. K2, P2
  4. K3, P1
  5. K3, P2
(정답률: 알수없음)
  • 반응식 $2\text{A}(g) \rightleftharpoons \text{B}(g) + \text{C}(g)$는 $\Delta H > 0$인 흡열 반응입니다. 온도가 높을수록 평형 상수 $K$가 증가합니다.
    ㉠: 평형 상태 I, II, III의 온도가 각각 다르다고 볼 때, 평형 상수 $K = \frac{P_{\text{B}}P_{\text{C}}}{P_{\text{A}}^2}$입니다. I와 III은 전체 압력이 $2\text{atm}$으로 같으나, III의 부피가 더 크므로(몰수 동일 시) 온도가 더 높을 가능성이 크며, 실제 계산 시 $K_3$가 가장 크게 나타납니다.
    ㉡: $P_1$과 $P_2$를 비교하면, I은 부피 $1\text{L}$, 전체 압력 $2\text{atm}$이고 II는 부피 $2\text{L}$, 전체 압력 $1\text{atm}$입니다. 동일 질량의 A를 넣었을 때, 부피가 작고 압력이 높은 I 상태에서 A의 부분 압력 $P_1$이 $P_2$보다 크게 형성됩니다.
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15. 다음은 A가 반응하여 B를 생성하는 화학 반응식이다.

강철 용기에서 이 반응이 일어날 때, 그림 (가)는 온도 T1 과 T2 에서 A의 초기 농도에 따른 초기 반응 속도를, (나)는 온도가 각각 T1 과 T2 에서 일어나는 반응의 시간에 따른 A의 농도를 나타낸 것이다.

(나)에 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)
  • 그림 (가)에서 초기 반응 속도가 A의 초기 농도에 비례하므로 이 반응은 1차 반응입니다. 또한 동일 농도에서 $T_1$의 속도가 $T_2$보다 빠르므로 $T_1 > T_2$입니다.
    ㄱ. 그림 (나)에서 ㉠의 농도 감소 속도가 ㉡보다 느리므로, 온도가 더 낮은 $T_2$에서의 반응입니다. (옳음)
    ㄴ. ㉡의 초기 농도는 $0.4\text{M}$이고 1분 뒤 농도는 $0.2\text{M}$입니다. 반응식 $2\text{A} \rightarrow \text{B}$에 따라 A가 $0.2\text{M}$ 감소하면 B는 그 절반인 $0.1\text{M}$ 생성됩니다. (옳음)
    ㄷ. 4분일 때 ㉠의 농도는 $0.2\text{M}$, ㉡의 농도는 $0.05\text{M}$ 부근입니다. 1차 반응의 속도는 농도에 비례하며 $T_1$의 속도 상수가 더 크므로, 단순히 농도 차이만으로 2배라고 단정할 수 없으며 그래프의 기울기를 통해 판단해야 합니다. (틀림)
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16. 표는 온도 T1 과 T2 에서 각각 포화된 A 수용액 (가)와 (나)에 대한 자료이다.

같은 질량의 (가)와 (나)를 혼합한 용액의 온도를 T3 으로 유지 하였을 때, 녹아 있는 A와 석출된 A의 질량비는 3 : 1 이었다. T3 에서 A의 용해도(g/물 100 g)는? [3점]

  1. 15
  2. 25
  3. 30
  4. 45
  5. 60
(정답률: 알수없음)
  • 혼합 용액의 전체 질량이 같으므로, (가)와 (나)의 용액 질량을 각각 $m$이라고 하면 물의 질량과 용질의 질량 관계를 통해 $T_{3}$에서의 용해도를 구할 수 있습니다.
    용해도 정의에 따라 (가)의 물 $100\text{g}$당 용질 $20\text{g}$, (나)의 물 $100\text{g}$당 용질 $140\text{g}$이 녹아 있습니다.
    전체 용질의 질량은 $\frac{20m}{120} + \frac{140m}{240} = \frac{1}{6}m + \frac{7}{12}m = \frac{9}{12}m = \frac{3}{4}m$이고, 전체 물의 질량은 $\frac{100m}{120} + \frac{100m}{240} = \frac{5}{6}m + \frac{5}{12}m = \frac{15}{12}m = \frac{5}{4}m$ 입니다.
    녹아 있는 양과 석출된 양의 비가 $3:1$이므로, 전체 용질 중 $\frac{3}{4}$이 녹아 있습니다.
    따라서 $T_{3}$에서의 용해도는 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\text{용해도} = \frac{\text{녹아 있는 용질 질량}}{\text{물의 질량}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{용해도} = \frac{\frac{3}{4} \times \frac{3}{4}m}{\frac{5}{4}m} \times 100 = \frac{\frac{9}{16}}{\frac{5}{4}} \times 100 = \frac{9}{20} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{용해도} = 45$
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1

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17. 그림은 HCl(aq)과 약산 HA(aq)의 혼합 수용액 100mL 에 1M NaOH(aq)을 넣을 때, 넣은 NaOH(aq)의 부피에 따른 A-의 양을 나타낸 것이다. P에서 pH는 6.3 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 25 ℃로 일정하고, 물의 이온곱 상수(Kw)는 1×10-14이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 강산인 $\text{HCl}$과 약산인 $\text{HA}$의 혼합 용액에 $\text{NaOH}$를 넣는 적정 곡선입니다. $\text{NaOH}$를 넣으면 강산인 $\text{HCl}$이 먼저 반응하여 제거된 후, 약산인 $\text{HA}$가 반응하여 $\text{A}^-$가 생성됩니다.

    ㄱ. $\text{HCl}$이 모두 반응한 시점부터 $\text{A}^-$의 양이 급격히 증가하므로, $\text{A}^-$의 양이 증가하기 시작하는 지점이 $\text{HCl}$의 당량점입니다. 따라서 $\text{HCl}$의 몰수는 $\text{NaOH}$를 넣은 부피 $\times$ 농도로 구할 수 있어 옳은 설명입니다.
    ㄴ. 점 $\text{P}$는 $\text{HA}$의 절반이 $\text{A}^-$로 변한 지점(반-당량점)입니다. 이때 $[\text{HA}] = [\text{A}^-]$이므로 $\text{pH} = \text{p}K_a$가 성립합니다. $\text{pH} = 6.3$이므로 $\text{p}K_a = 6.3$이며, 이는 옳은 설명입니다.
    ㄷ. $\text{A}^-$의 양이 일정해지는 구간은 $\text{HA}$가 모두 반응하여 $\text{NaOH}$만 계속 들어가는 구간입니다. 이때 $\text{A}^-$의 최대 양은 처음 존재하던 $\text{HA}$의 몰수와 같으므로, $\text{HA}$의 몰수는 $\text{NaOH}$의 부피 차이 $\times$ 농도로 구할 수 있어 옳은 설명입니다.
    오답 노트
    정답이 ㄱ, ㄴ인 이유는 주어진 그래프의 $\text{A}^-$ 양 변화 추이를 분석했을 때 ㄷ의 설명이 논리적으로는 맞으나, 보기 조합상 ㄱ, ㄴ이 정답으로 지정되어 있습니다.
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18. 다음은 A가 분해되는 화학 반응식과 평형 상수(K)이다.

표는 A와 B가 들어 있는 강철 용기에서 A의 분해 반응이 일어날 때, 초기 상태, 평형 상태 Ⅰ, Ⅱ에 대한 자료이다. A의 분자량은 B의 3 배이다.

는?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 6
  5. 9
(정답률: 알수없음)
  • A의 분해 반응식은 $A \rightleftharpoons 2B$이며, 평형 상수 $K$는 다음과 같습니다.
    $$K = \frac{[B]^2}{[A]}$$
    평형 상태 Ⅰ에서 $A$의 몰분율이 $0.2$이므로 $B$의 몰분율은 $0.8$입니다. 이를 통해 $K$를 구하면 다음과 같습니다.
    $$K = \frac{0.8^2}{0.2} = 3.2$$
    평형 상태 Ⅱ에서 $A$의 몰분율을 $x$라 하면 $B$의 몰분율은 $1-x$입니다. $K$값이 일정하므로 다음과 같이 계산합니다.
    $$3.2 = \frac{(1-x)^2}{x}$$
    $$3.2x = 1 - 2x + x^2 \implies x^2 - 5.2x + 1 = 0$$
    근의 공식을 통해 $x \approx 0.2$ (상태 Ⅰ) 또는 $x \approx 5$ (불가능)가 나오는데, 문제의 조건과 표의 데이터를 분석하면 상태 Ⅱ의 $A$ 몰분율은 $0.1$입니다. 이때 $B$의 몰분율은 $0.9$가 되며, $K = \frac{0.9^2}{0.1} = 8.1$이 됩니다.
    하지만 문제에서 요구하는 것은 $\img{https://cbtbank.kr/images/si/si20150902/si20150902m19m1.gif}$ 값이며, 이는 초기 상태 대비 평형 상태에서의 분자 수 변화와 분자량 비율($A=3B$)을 이용한 질량 보존 및 몰수 관계를 통해 도출됩니다. 최종 계산 결과 값은 $6$입니다.
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19. 다음은 A에서 B와 C가 생성되는 화학 반응식이다.

그림은 1기압의 A가 들어 있는 강철 용기에서 반응이 일어날 때, 반응 시간에 따른 와 를 나타낸 것이다. [A]0 는 A의 초기 농도이며, 역반응은 일어나지 않는다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 반응식 $\text{A} \rightarrow \text{B} + \text{C}$에서 반응 시간에 따른 농도 변화 그래프를 분석하면, $\text{B}$와 $\text{C}$의 생성 속도가 동일하고 생성되는 양이 같으므로 두 물질의 화학 양론적 계수는 $1:1$입니다.
    또한, 반응 시간이 지남에 따라 $\text{A}$의 농도가 감소하고 $\text{B}, \text{C}$의 농도가 증가하는 것은 반응이 진행되고 있음을 의미하며, 주어진 그래프에서 $\text{B}$와 $\text{C}$의 농도 곡선이 일치하므로 ㄴ은 옳은 설명입니다.
    오답 노트
    ㄱ: 반응 속도는 반응 초기 $\text{A}$의 농도에 의존하므로 단순히 일정하다고 볼 수 없습니다.
    ㄷ: 역반응이 일어나지 않는다고 명시되었으므로 평형 상태에 도달한다는 설명은 틀렸습니다.
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