수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2016-04-06)

수능(화학II)
(2016-04-06 기출문제)

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1. 다음은 CO2와 H2O이 상태 변화할 때 엔탈피 변화에 대한 설명이다.

다음 중 (가)와 (나)로 옳은 것은? (순서대로 가, 나)

  1. 증가, 증가
  2. 증가, 감소
  3. 감소, 증가
  4. 감소, 감소
  5. 일정, 일정
(정답률: 알수없음)
  • - (가) : 증가
    - (나) : 감소

    이유:
    - CO2와 H2O가 상태 변화할 때, CO2의 상태가 고체에서 기체로 변하고, H2O의 상태가 기체에서 액체로 변하기 때문에 각각의 상태 변화에 따라 엔탈피 변화가 발생한다.
    - CO2의 상태가 고체에서 기체로 변할 때는 엔탈피가 증가하고, H2O의 상태가 기체에서 액체로 변할 때는 엔탈피가 감소한다.
    - 따라서, CO2와 H2O가 상태 변화할 때는 (가)는 증가하고, (나)는 감소한다.
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2. 그림은 4가지 물질 F2, Cl2, HF, HCl의 분자의 쌍극자 모멘트와 기준 끓는점을 나타낸 것이다.

액체 상태의 4가지 물질에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 F2와 Cl2의 분자가 비극성 분자이기 때문에, 분자 간의 분자-분자 상호작용이 약하고 기준 끓는점이 낮다는 것을 나타낸다. "ㄴ"은 HF와 HCl의 분자가 극성 분자이기 때문에, 분자 간의 분자-분자 상호작용이 강하고 기준 끓는점이 높다는 것을 나타낸다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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3. 그림은 고체 상태의 석영 유리, 다이아몬드, 얼음의 구조를 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 옳은 이유는 다음과 같다.
    - 석영 유리는 분자가 규칙적으로 배열되어 있어 고체 상태이다. 이는 "ㄴ"이 맞다.
    - 다이아몬드는 탄소 원자가 네 개가 서로 공유하여 결합한 고체이다. 이는 "ㄷ"가 맞다.
    - 얼음은 수소와 산소 원자가 수소 결합으로 결합한 고체이다. 이는 보기에 포함되어 있지 않으므로 선택지에서 제외된다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 옳은 대답이다.
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4. 표는 서로 다른 부피의 강철 용기 (가), (나)에 같은 질량의 Ne이 각각 들어 있을 때 온도와 단위 부피당 분자 수를 나타낸 것이다.

(나)의 기체가 (가)의 기체보다 2배인 값을 갖는 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • (나)의 기체가 (가)의 기체보다 2배인 값은 온도가 300K일 때 단위 부피당 분자 수에서 나타난다. 따라서 (가)와 (나)의 단위 부피당 분자 수를 비교해보면, (나)의 기체가 (가)의 기체보다 2배인 값은 "ㄴ, ㄷ" 이다. 이유는 (나)의 단위 부피당 분자 수가 (가)의 단위 부피당 분자 수의 2배이기 때문이다.
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5. 그림은 진공 상태의 두 용기에 물과 X 수용액을 각각 넣은 후 평형에 도달한 상태를 나타낸 것이다.

콕을 열고 새로운 평형에 도달했을 때, X 수용액의 증기 압력 (mmHg)은? (단, X는 비휘발성, 비전해질이고, 수용액은 라울 법칙을 따르며 온도는 일정하다.) [3점]

  1. 0.49h
  2. 0.51h
  3. 0.90h
  4. 0.98h
  5. 0.99h
(정답률: 알수없음)
  • X 수용액과 물이 섞이면서 새로운 평형이 형성되었을 때, X 수용액의 증기 압력은 변하지 않는다. 이는 X가 비휘발성이기 때문이다. 따라서, X 수용액의 증기 압력은 여전히 0.99h mmHg이다. 정답은 "0.99h"이다.
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6. 그림은 1기압에서 –20℃인 일정량의 H2O(s)을 가열했을 때 H2O이 흡수한 에너지를 온도에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"은 H2O(s)가 가열되면서 고체에서 액체로 상태 변화를 일으키는 온도인 녹는점을 나타내고, "ㄷ"은 액체에서 기체로 상태 변화를 일으키는 온도인 끓는점을 나타낸다. 따라서, 이 그래프에서 녹는점과 끓는점을 나타내는 지점은 각각 -20℃와 100℃이므로 "ㄴ"과 "ㄷ"가 정답이다.
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7. 그림은 0℃ 물이 들어 있는 비커에 고체 벤젠을 넣고 가열했을 때, 가열 전후의 모습을 나타낸 것이다. 가열 전후에 고체 벤젠의 전체 부피와 질량은 변화 없고, 수면 위 고체 벤젠의 부피는 각각 V1, V2이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 밀도는 4℃에서 가장 크고, 대기압은 1기압이며, 물의 증발은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 이유는 고체 벤젠의 부피는 가열 전후에 변하지 않기 때문에 V1=V2이다. 또한, 물의 밀도는 온도가 낮아질수록 증가하므로 가열 전의 물의 부피는 가열 후보다 크다. 따라서, 수면 위 고체 벤젠의 높이가 낮아지면서 V1 > V2이다. 질량은 변하지 않으므로, 밀도는 가열 전후에 동일하다.
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8. 그림은 서로 다른 농도의 과산화 수소(H2O2) 수용액 (가)와 (나)가 각각 들어 있는 두 시약병의 표지를 나타낸 것이다.

는? (단, H2O2의 분자량은 34이다.) [3점]

  1. 8
  2. 10
  3. 12
  4. 14
  5. 17
(정답률: 알수없음)
  • 농도가 높은 (가) 시약병에 있는 H2O2 수용액은 농도가 낮은 (나) 시약병에 있는 H2O2 수용액보다 더 많은 양의 H2O2 분자를 포함하고 있다. 따라서 (가) 시약병에 있는 H2O2 수용액을 (나) 시약병에 있는 H2O2 수용액에 천천히 덜어 넣으면, (나) 시약병에 있는 H2O2 수용액의 농도가 높아지게 된다. 이때, (가) 시약병에 있는 H2O2 수용액을 덜어 넣은 양이 x일 때, (나) 시약병에 있는 H2O2 수용액의 농도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    (농도가 높은 시약병에 있는 H2O2 수용액의 몰농도) × (농도가 높은 시약병에 있는 H2O2 수용액의 첨가량) = (농도가 낮은 시약병에 있는 H2O2 수용액의 몰농도) × (농도가 낮은 시약병에 있는 H2O2 수용액의 첨가량 + x)

    여기서, 농도가 높은 시약병에 있는 H2O2 수용액의 몰농도는 0.2 mol/L이고, 농도가 낮은 시약병에 있는 H2O2 수용액의 몰농도는 0.1 mol/L이다. 또한, 농도가 낮은 시약병에 있는 H2O2 수용액의 첨가량은 50 mL이다. 이를 대입하면 다음과 같은 식이 나온다.

    0.2 × x = 0.1 × (50 + x)

    이를 풀면 x = 25이므로, (가) 시약병에 있는 H2O2 수용액을 25 mL 덜어 넣으면 (나) 시약병에 있는 H2O2 수용액의 농도가 0.12 mol/L이 된다. 따라서 정답은 "12"이다.
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9. 그림은 기체 X의 부피(V)와 을 나타낸 것이다.

기체 X에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 기체 X의 부피(V)가 일정한 상태에서 온도(T)가 증가하면 압력(P)도 증가하기 때문이다. 이는 가열법칙에 따른 결과이다. 따라서, 온도가 증가하면 부피가 일정한 상태에서 압력이 증가하는 것이 옳은 설명이다.
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10. 다음은 25℃에서 2가지 열화학 반응식이다.

25℃에서 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

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

    - ㄴ: 반응 엔탈피가 음수이므로 열이 방출되는 발열반응이다.
    - ㄷ: 반응 엔트로피가 증가하므로 엔트로피 증가반응이다.
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11. 그림 (가)와 (나)는 칼슘(Ca)과 산화 칼슘(CaO)의 결정 구조를 모형으로 나타낸 것이다. 각각의 단위 세포는 한 변의 길이가 a1과 a2인 정육면체이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

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

    ㄴ. 그림 (가)와 (나)는 칼슘과 산화 칼슘의 결정 구조를 모형으로 나타낸 것이다.
    - 이 설명은 그림 (가)와 (나)가 어떤 물질의 결정 구조를 나타내는지를 명확하게 설명하고 있다.

    ㄷ. 각각의 단위 세포는 한 변의 길이가 a1과 a2인 정육면체이다.
    - 이 설명은 그림 (가)와 (나)의 단위 세포의 형태와 크기를 명확하게 설명하고 있다.

    따라서, "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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12. 표는 비휘발성, 비전해질인 물질 X의 수용액 (가)~(다)에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기체 상수 R = 0.08기압·L /몰·K이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 ㄱ: 가열 과정에서는 온도가 증가하면서 분자 운동에 의해 액체 분자들이 더 많이 움직이게 되어 증발이 증가하게 된다. 따라서 증발 엔트로피가 증가하게 되어 양수의 값을 가지게 된다.
    - 보기 ㄴ: 용액의 농도가 증가하면 용질 분자들이 서로 더 가까워져 상호작용이 증가하게 된다. 이로 인해 용액 분자들의 무질서도가 감소하게 되어 엔트로피가 감소하게 된다. 따라서 농도 엔트로피는 음수의 값을 가지게 된다.
    - 보기 ㄷ: Gibbs 자유 에너지 변화량은 엔탈피 변화량과 엔트로피 변화량의 합으로 나타낼 수 있다. 따라서 가열 과정에서 증발 엔트로피가 증가하면서 엔트로피 변화량은 양수의 값을 가지게 되고, 동시에 엔탈피 변화량도 양수의 값을 가지므로 Gibbs 자유 에너지 변화량은 양수의 값을 가지게 된다. 따라서 증발 과정은 비엔트로피적이다.
    - 나머지 보기는 모두 부분적으로 옳은 내용을 포함하고 있지만, 전체적으로는 옳지 않은 내용을 포함하고 있다.
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13. 다음은 물질 X 의 연소열을 구하는 실험에 대한 자료이다.

연소 후 물의 온도 t(℃)는?

  1. 50
  2. 55
  3. 60
  4. 65
  5. 70
(정답률: 알수없음)
  • 물의 질량은 100g 이고, 물의 비열은 1cal/g℃ 이므로, 물의 온도 상승량은 발열량과 같다. 따라서, 물의 온도 상승량은 5500/100×1=55℃ 이다. 따라서 정답은 "55" 이다.
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14. 그림은 강철 용기에서 기체 CxHyO를 완전 연소시켰을 때, 반응 전후 용기 속에 존재하는 각 기체의 부분 압력을 나타낸 것이다.

반응 후 혼합 기체의 전체 압력과 CO2의 몰분율로 옳은 것은? (단, 반응물과 생성물은 모두 기체이고, 온도는 일정하다.) (순서대로 전체압력, CO2의 몰분율) [3점]

  1. 5기압, 1/5
  2. 5기압, 2/5
  3. 8기압, 1/4
  4. 8기압, 8/25
  5. 11기압, 3/11
(정답률: 알수없음)
  • 반응 전에는 CxHyO와 O2가 있고, 반응 후에는 CO2, H2O, N2, O2가 있다. 따라서, 전체 기체의 몰 수는 변하지 않는다. 따라서, 전체 압력은 반응 전과 후가 같다.

    CO2의 몰분율은 CO2의 몰수를 전체 몰수로 나눈 것이다. 반응 전에는 CO2가 없으므로 몰분율은 0이다. 반응 후에는 CO2의 몰수는 0.2mol이고, 전체 몰수는 0.8mol이므로 몰분율은 0.2/0.8 = 1/4이다.

    따라서, 정답은 "8기압, 1/4"이다.
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15. 다음은 0.1M 탄산수소 나트륨(NaHCO3) 수용액 1000mL를 만드는 실험 과정을 순서 없이 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, NaHCO3의 화학식량은 84이다.)

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ: 실험에서 사용한 NaHCO3의 양은 8.4g이다. 이를 1000mL의 물에 녹여서 0.1M의 수용액을 만들었다.
    - ㄴ: 실험에서 사용한 물의 양은 1000mL이다.
    - ㄷ: 실험에서 사용한 NaHCO3의 화학식량은 84이므로, 8.4g은 0.1몰이 된다. 따라서 1000mL의 수용액에는 0.1몰의 NaHCO3이 포함되어 있다.
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16. 그림은 1m X 수용액 1kg에 용질 X를 추가로 녹여 몰랄 농도를 2배로 만드는 과정을 나타낸 것이다.

추가로 녹인 X의 질량(g)은? (단, X의 분자량은 M이고, 물과 X의 증발은 무시한다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 녹인 용질 X의 몰랄 농도를 2배로 만들기 위해서는 X의 몰 수를 2배로 늘려야 한다. 따라서, 1m X에는 M의 몰 수가 들어있고, 1kg 수용액에는 2M의 몰 수가 들어있다. 이를 이용하여 추가로 녹인 X의 몰 수를 구할 수 있다.

    1m X : M 몰 수
    1kg 수용액 : 2M 몰 수

    따라서, 1kg 수용액에 추가로 녹인 X의 몰 수는 2M - M = M이다.

    녹인 X의 질량은 몰 수와 분자량을 곱한 값이므로, M x M = M^2(g)이다.

    따라서, 정답은 ""이다.
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17. 다음은 25℃, 1기압에서 두 반응의 엔탈피 변화(⊿H)와 2가지 결합의 결합 에너지를 나타낸 것이다.

이 자료로부터 구한 C≡C와 C=C의 결합 에너지 차(㉠-㉡)는? [3점]

(정답률: 알수없음)
  • C≡C와 C=C의 결합 에너지 차(㉠-㉡)는 2 × (837 - 602) - (1072 - 839) = 114 kJ/mol 이다.

    이유는 C≡C 결합은 더 많은 결합 차수를 가지고 있기 때문에 더 많은 결합 에너지를 가지고 있다. 따라서 C≡C 결합의 결합 에너지는 C=C 결합의 결합 에너지보다 높다.
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18. 표는 1기압에서 용매 A에 비휘발성, 비전해질인 용질 X를 녹인 2가지 용액의 조성과 끓는점을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A의 몰랄 오름 상수(Kb)는 2.52℃/m이고, X의 분자량은 128이며, A와 X는 서로 반응하지 않는다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 1번 용액의 끓는점이 101.5℃로 높고, 2번 용액의 끓는점이 100.5℃로 낮으므로 1번 용액에는 더 많은 용질 X가 녹아있는 것으로 추정할 수 있다. 이는 용액의 농도가 높아져서 끓는점이 높아지기 때문이다. 따라서, 보기에서 1번 용액에는 더 많은 양의 용질 X가 녹아있으며, 2번 용액에는 더 적은 양의 용질 X가 녹아있다고 추정할 수 있다.
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19. 다음은 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

(나)에서 콕을 열고 충분한 시간이 흐른 후 콕을 다시 닫았을 때, 실린더 Ⅱ 속 He과 Ar의 몰수 비(He : Ar)는? (단, 온도는 일정하고 연결관의 부피와 피스톤의 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. 1 : 1
  2. 2 : 1
  3. 2 : 3
  4. 3 : 1
  5. 3 : 2
(정답률: 알수없음)
  • 실린더 Ⅰ에서 He과 Ar의 몰수 비는 2 : 3 이므로, 콕을 열어 He과 Ar이 서로 섞이면서 몰수 비는 변하지 않는다. 그리고 콕을 닫으면 He과 Ar은 서로 다른 분자량을 가지므로, He 분자는 Ar 분자보다 더 빠르게 실린더 Ⅱ로 이동하게 된다. 이 과정에서 He과 Ar의 몰수 비는 3 : 1로 변하게 된다. 따라서 정답은 "3 : 1"이다.
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20. 다음은 기체 X 와 Y 의 확산 속도를 비교하는 실험이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "ㄱ, ㄴ"

    기체 X와 Y의 확산 속도는 분자량과 열운동에 의해 결정된다. 분자량이 작을수록 확산 속도가 빠르고, 열운동이 크면 확산 속도가 빨라진다. 따라서, 기체 X는 분자량이 작고 열운동이 크기 때문에 확산 속도가 빠르고, 기체 Y는 분자량이 크고 열운동이 작기 때문에 확산 속도가 느리다. 이에 따라, 실험 결과에서는 기체 X가 더 빠르게 확산하고, 기체 Y는 더 느리게 확산하는 것을 관찰할 수 있다.
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