수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2016-07-06)

수능(화학II)
(2016-07-06 기출문제)

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1. 다음은 액체에 대한 학생들의 대화이다.

제시한 의견이 옳은 학생만을 있는 대로 고른 것은?

  1. X
  2. Z
  3. X, Y
  4. Y, Z
  5. X, Y, Z
(정답률: 알수없음)
  • 학생들의 대화에서 액체의 형태는 변하지 않고 부피만 변한다는 것을 알 수 있다. 따라서 액체의 분자 간 거리는 일정하며, 분자 간 상호작용이 일어나기 때문에 액체는 일정한 형태를 유지한다. 이에 따라 "Y, Z"가 옳은 정답이다.
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2. 표는 물질 (가)~(다)에 대한 자료이다.

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"인 이유는, 표에서 물질 B의 농도가 가장 높기 때문이다. 물질 B의 농도는 0.8로, 다른 물질들의 농도는 모두 0.5 이하이다. 따라서, 물질 B가 가장 많이 함유되어 있는 것으로 볼 수 있다.
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3. 그림은 일정한 온도에서 A 수용액 (가)와 (나)를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, (가)의 밀도는 1 gmL이며, A의 분자량은 60이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 이유는 다음과 같다.
    - (가)의 온도에서 A 수용액의 농도가 증가함에 따라 밀도가 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 A 수용액이 물보다 더 높은 밀도를 가지기 때문이다.
    - (나)의 온도에서는 A 수용액의 농도가 증가함에 따라 밀도가 감소하는 것을 볼 수 있다. 이는 A 수용액이 해당 온도에서는 물보다 더 낮은 밀도를 가지기 때문이다.
    따라서, "ㄱ, ㄴ"이 옳은 것이다.
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4. 그림 (가)는 이산화황(SO2)과 질소(N2) 기체 혼합물에 산화 칼슘(CaO) 가루를 넣은 것을, (나)는 (가)의 온도를 높여 이산화황(SO2)이 모두 제거된 상태를 나타낸 것이다. 질소(N2)는 반응하지 않는다.

(가)에서 는? (단, 모든 기체는 이상 기체로 가정하고, 고체의 부피, 피스톤의 마찰은 무시한다.)

  1. 1/4
  2. 1/3
  3. 4/5
  4. 3
  5. 4
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 화학 반응식을 이해하고, 기체의 상태 변화에 대한 이해가 필요하다.

    먼저, 반응식을 살펴보면 다음과 같다.

    CaO(s) + SO2(g) → CaSO3(s)

    이 반응식에서 CaO 가루와 SO2 기체가 반응하여 CaSO3 고체가 생성된다. 이 반응은 고체와 기체 간의 반응이므로, 온도와 압력의 영향을 받는다.

    따라서, (가)에서 CaO 가루를 넣은 혼합물은 초기에는 SO2 기체와 CaO 가루가 혼합된 상태이다. 이 때, CaO 가루는 고체 상태이므로 부피가 변하지 않는다. 그러나 SO2 기체는 기체 상태이므로 부피가 변할 수 있다.

    그리고, (나)에서는 SO2 기체가 모두 제거된 상태이다. 이는 초기에 SO2 기체와 CaO 가루가 반응하여 CaSO3 고체가 생성되었기 때문이다. 이 때, CaSO3 고체는 고체 상태이므로 부피가 변하지 않는다.

    따라서, (가)에서 SO2 기체의 부피가 변하므로 (나)에서는 SO2 기체가 모두 제거되었으므로 부피가 변하지 않는다. 따라서, (가)에서의 SO2 기체 부피와 (나)에서의 SO2 기체 부피는 다르다.

    정답은 "4"이다.
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5. 그림은 어떤 이온 화합물 결정의 단위세포 모형이며, 단위세포 한 변의 길이는 2a이다. 입자는 한 변의 길이가 a인 정육면체 하나에 대해서만 나타내었다.

A 양이온은 면심 입방 구조이고, B 음이온은 한 변의 길이가 a인 8개의 정육면체 중심에 각각 위치한다. 이 화합물의 화학식으로 옳은 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.)

  1. AB
  2. AB2
  3. AB3
  4. A2B
  5. A2B3
(정답률: 알수없음)
  • A 양이온은 면심 입방 구조이므로, 주위에 6개의 음이온이 위치하게 된다. B 음이온은 한 변의 길이가 a인 정육면체 중심에 각각 위치하므로, 총 8개의 B 음이온이 존재한다. 이를 고려하면, A와 B의 비율은 1:8이 되어야 한다. 따라서 화학식은 AB2가 된다.
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6. 그림 (가)는 t1℃에서 진공인 용기에 액체 A와 B를 넣고 평형에 도달한 상태를, (나)는 액체 A와 B의 증기 압력 곡선을 순서 없이 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 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.

    - (ㄱ)은 옳지 않다. 그림 (가)에서 액체 A와 B는 t1℃에서 평형에 도달한 상태이므로, 이 온도에서 A와 B의 증기 압력은 그림 (나)에서 교차하는 지점의 값과 같다. 따라서, A의 증기 압력이 B의 증기 압력보다 높다는 것은 옳지 않다.
    - (ㄷ)는 옳다. 그림 (가)에서 액체 A와 B는 t1℃에서 평형에 도달한 상태이므로, 이 온도에서 A와 B의 증기 압력은 그림 (나)에서 교차하는 지점의 값과 같다. 따라서, A의 증기 압력이 B의 증기 압력보다 높다는 것은 옳지 않다. 그림 (나)에서 A와 B의 증기 압력 곡선이 만나는 지점에서는 A와 B의 증기 압력이 같으므로, 이 지점에서는 A와 B의 구성 성분이 서로 같은 비율로 존재한다. 따라서, 이 지점에서의 증기는 A와 B의 혼합기체이다.
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7. 다음은 물질 X에 대한 자료이다.

물질 X의 상평형 그림으로 가장 적절한 것은? [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 정답: ""

    물질 X의 녹는점은 -10℃이고 끓는점은 10℃이다. 따라서, 물질 X는 -10℃ 이하에서 고체 상태로 존재하고, 10℃ 이상에서는 기체 상태로 존재한다. 상평형 그림에서는 고체와 기체의 경계가 수평선으로 나타나며, 이 경계가 -10℃에서 시작하여 10℃에서 끝나는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 물질 X의 상평형 그림은 ""이다.
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8. 그림 (가)는 온도 T에서 고체 염화 나트륨(NaCl)이 자발적으로 용해되는 과정의 모형을, (나)는 이 과정의 ⊿H와 T⊿S를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, ⊿H = ⊿H1 + ⊿H2이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 정답은 "ㄱ"이다. 이유는 그림 (가)에서 보듯이 온도가 증가하면 고체 염화 나트륨이 용해되는 양이 증가하므로, 이는 엔트로피(S)가 증가하는 과정이다. 따라서 T⊿S 값은 양수이다. 반면, 그림 (나)에서 ⊿H 값은 양수이고, T⊿S 값은 양수이므로, Gibbs 자유 에너지 변화(⊿G)는 온도에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 온도가 증가하면 ⊿G 값이 감소하므로, 고체 염화 나트륨이 용해되는 과정은 엔탈피(H)가 증가하는 과정이다. 이에 따라, ⊿H 값은 ⊿H1 + ⊿H2로 계산되며, ⊿H 값은 양수이다.
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9. 다음은 25℃에서 3가지 물질의 표준 환원 전위(E°)와 이 물질과 관련된 산환 환원 반응의 표준 자유 에너지 변화(⊿G°)를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~C는 임의의 금속 원소 기호이다.) [3점]

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

    - 물질 A와 B의 E° 값이 모두 양수이므로, 이들은 산화 반응을 일으키는 물질이다. 따라서 A와 B는 환원 반응에서 전자를 받아들이는 산소와 반응하여 산화된다.
    - 물질 C의 E° 값이 음수이므로, 이는 환원 반응을 일으키는 물질이다. 따라서 C는 환원 반응에서 전자를 기부하여 다른 물질을 환원시킨다.
    - 물질 A와 B는 산화 반응을 일으키는 물질이므로, 이들과 반응하여 환원되는 물질은 C뿐이다. 따라서 A와 B는 C를 환원시키는 역할을 한다.
    - 따라서 A와 B는 산화제(oxidizing agent), C는 환원제(reducing agent)로 볼 수 있다.
    - 이에 따라 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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10. 다음은 25℃에서 HA와 HB의 이온화 반응식과 이온화 상수(Ka)를 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 "ㄱ"은 HA의 이온화 반응식과 이온화 상수(Ka)가 옳게 나타나 있기 때문에 옳은 것이다. "ㄴ"은 HB의 이온화 반응식과 이온화 상수(Ka)가 옳게 나타나 있기 때문에 옳은 것이다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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11. 그림은 25℃, 1 기압에서 아이오딘화 수소(HI) 기체가 생성되는 반응과 관련된 엔탈피(H) 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄴ"이다.

    보기에서는 반응 엔탈피(H)의 값이 -204.6 kJ/mol로 주어졌다. 이 값은 반응 엔탈피가 발생하는 것을 나타내므로, 반응이 발열반응임을 알 수 있다. 따라서, 반응 열은 화학 반응 시 열이 방출되는 것을 의미한다.

    그림에서는 반응 열이 발생하는 것을 나타내는 화살표가 아래쪽으로 향하고 있으므로, 이 반응은 발열반응임을 알 수 있다.

    반응 열이 발생하는 이유는 생성물인 아이오딘화 수소(HI)의 결합 에너지가 생성되는 것보다 더 큰 에너지가 소모되는 반응이기 때문이다. 따라서, 이 반응은 엔탈피가 감소하는 반응이다.

    따라서, 보기에서는 "ㄴ"이 정답이다.
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12. 그림은 고체 X와 Y의 용해도 곡선을 나타낸 것이다.

60℃에서 포화 상태의 X수용액 xg과 Y 수용액 yg의 온도를 20℃로 낮추어 석출되는 고체 X와 Y의 질량비가 3 : 2일 때, x/y 는? (단, 물의 증발은 무시한다.)

  1. 1/3
  2. 1/2
  3. 4/7
  4. 9/14
  5. 9/7
(정답률: 알수없음)
  • 60℃에서 포화 상태의 X수용액 xg과 Y 수용액 yg의 질량비는 X:Y=3:2 이므로, X가 3g, Y가 2g이라고 가정할 수 있다. 이때, 각각의 용해도 곡선에서 20℃에서의 포화용해도를 읽어보면, X는 1g, Y는 4g이다. 따라서, 60℃에서 3g의 X가 20℃에서는 1g으로 석출되었으므로, 2g의 Y는 4g에서 1g을 뺀 3g으로 석출될 것이다. 따라서, X:Y=3:2 이므로, X는 9g, Y는 6g이 된다. 이때, X와 Y의 질량비는 9:6=3:2 이므로, x/y=3/2=9/14 이다. 따라서, 정답은 "9/14"이다.
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13. 다음은 기체 A가 반응하여 기체 B가 생성되는 반응의 열화학 반응식이다.

표는 온도 T1과 T2에서 각각 1 L의 강철 용기에 1.0 몰의 기체 A를 넣고 반응시켜 평형 상태에 도달했을 때 A와 B의 몰 농도(M)를 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 정답이 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    ㄱ. 온도가 낮아질수록 반응 엔트로피가 감소하므로, 엔트로피 변화량이 음수인 이 반응은 온도가 낮아질수록 반응이 적게 일어난다. 따라서 T1에서 A와 B의 몰 농도는 모두 감소한다.

    ㄴ. 반응 엔탈피가 음수이므로, 반응이 열반응이다. 따라서 열이 방출되는 것으로 볼 수 있으며, 이는 반응이 진행될 때 온도가 상승하는 것을 의미한다. 따라서 T2에서 A와 B의 몰 농도는 모두 증가한다.

    ㄷ. 초기에는 A만 존재하므로, 초기 몰 농도는 1.0 M이다. 반면에 평형 상태에서는 A와 B가 모두 존재하므로, 몰 농도는 각각 0.5 M이다. 따라서 T1과 T2에서 A와 B의 몰 농도는 모두 0.5 M이다.
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14. 그림은 1 기압에서 어떤 반응의 온도(T)에 따른 엔탈피 변화 (⊿H)와 자유 에너지 변화(⊿G)를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 반응이 엔탈피를 흡수하는 엔도테르민 반응임을 나타내고, "ㄴ"은 반응이 자유 에너지를 감소시키는 스폰테니어스 반응임을 나타낸다. 따라서, 그림에서 반응이 일어나는 온도 범위에서는 엔탈피는 증가하면서 자유 에너지는 감소하므로 "ㄱ, ㄴ"이 정답이 된다.
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15. 그림 (가)는 물 100 g에 A를, (나)는 물 50 g에 A 3g이 녹아 있는 용액에 B를 녹인 용액이다. 그래프는 (가)와 (나)에서 각각 A와 B xg을 녹인 용액의 끓는점을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 비휘발성, 비전해질이며 서로 반응하지 않고, 대기압은 일정하다. 물의 몰랄 오름 상수(Kb)는 0.52 ℃/m이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.

    - (가)와 (나)에서 A의 양이 같을 때, (나)의 용액이 (가)의 용액보다 B를 녹이는 능력이 더 높다. 이는 (나)의 용액이 더 농도가 높기 때문이다. 따라서 (나)의 용액에서 B의 농도가 높아질수록 끓는점 상승도가 더 크게 나타난다.
    - (가)와 (나)에서 B의 농도가 같을 때, (나)의 용액이 (가)의 용액보다 A를 녹이는 능력이 더 높다. 이는 (나)의 용액이 더 농도가 높기 때문이다. 따라서 (나)의 용액에서 A의 농도가 높아질수록 끓는점 상승도가 더 크게 나타난다.
    - (가)와 (나)에서 A와 B의 농도가 같을 때, (나)의 용액이 (가)의 용액보다 끓는점 상승도가 더 크다. 이는 (나)의 용액이 더 농도가 높기 때문이다. 따라서 (나)의 용액에서 A와 B의 농도가 높아질수록 끓는점 상승도가 더 크게 나타난다.
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16. 그림 (가)는 금속 이온 X2+, Y+이 녹아 있는 수용액의 전기 분해 장치를, (나)는 2 A의 전류를 흘려준 시간에 따른 X2+의 몰수를 나타낸 것이다. 수소 기체는 3t 이후에 발생하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X, Y는 임의의 원소 기호이고, 패러데이 상수는 96500 C/몰이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는 그림 (가)에서 전기 분해 장치에는 X2+와 Y+ 이온만 존재하기 때문이다. 따라서 수소 기체가 발생하는 것은 X2+ 이온에서 일어나는 것이며, Y+ 이온과는 무관하다.
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17. 다음은 기체 X와 Y의 열화학 반응식이다.

그림은 강철 용기에서 X와 Y 혼합 기체의 시간에 따른 전체 압력과 어느 한 기체의 부분 압력을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, t2이후 온도는 변하지 않는다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 중 "ㄱ"은 X와 Y가 열화학 반응을 일으키며 새로운 기체 Z가 생성된다는 것이다. 이는 그림에서 t1 이후 전체 압력이 증가하면서 나타나는데, 이는 X와 Y가 반응하여 새로운 기체 Z가 생성되면서 전체 기체의 분자 수가 증가했기 때문이다.
    - 보기 중 "ㄷ"는 그림에서 t2 이후 X의 부분 압력이 감소하면서 나타나는데, 이는 X가 반응하여 Z로 전환되면서 X의 분자 수가 감소했기 때문이다. 따라서 X의 부분 압력도 감소하게 된다.
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18. 표는 25℃에서 0.1M 산 HA(aq) 100mL에 0.1M NaOH(aq)을 넣은 결과이다.

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

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.

    - "ㄱ"은 틀린 설명이다. pH가 7일 때, 즉 중성화가 일어난 시점에서는 HA와 A-의 농도가 같아지므로, pKa와 pH가 같아진다. 따라서, 이 때의 pKa는 4.7이 아니라 7이다.
    - "ㄴ"은 옳은 설명이다. pH가 4.7일 때, HA와 A-의 농도비는 1:9이다. 이는 Henderson-Hasselbalch 방정식으로부터 유도할 수 있다. 따라서, 이 때의 산성상수(pKa)는 4.7이다.
    - "ㄷ"는 옳은 설명이다. pH가 9.7일 때, HA와 A-의 농도비는 9:1이다. 이는 Henderson-Hasselbalch 방정식으로부터 유도할 수 있다. 따라서, 이 때의 염기성상수(pKb)는 4.3이다. 이를 이용하여 산성상수(pKa)를 구할 수 있다. pKa + pKb = 14 이므로, pKa = 9.7 - 4.3 = 5.4이다.
    - "ㄱ, ㄷ"는 틀린 설명이다. pH가 6일 때, HA와 A-의 농도비는 1:1이다. 따라서, 이 때의 산성상수(pKa)는 6.0이다.
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19. 표는 25℃, 1기압에서 3가지 물질의 반응 엔탈피(ΔH)를 나타낸 것이다.

C2H5OH(l)의 생성 엔탈피(⊿H) x는?

  1. -116
  2. -278
  3. -556
  4. -688
  5. -3014
(정답률: 알수없음)
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20. 다음은 일정한 온도에서 기체의 반응에 대한 실험이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 "ㄱ": 기체 A와 B가 반응하여 C와 D가 생성되었다. 이는 엔트로피가 증가하는 반응이다.
    - 보기 "ㄷ": 기체 A와 B가 반응하여 E와 F가 생성되었다. 이는 엔트로피가 감소하는 반응이다.
    - 보기 "ㄴ": 기체 A와 B가 반응하여 G와 H가 생성되었다. 이는 엔트로피 변화가 없는 반응이다.
    따라서, 보기 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 모두 옳은 설명이다.
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