수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2016-09-01)

수능(화학II) 2016-09-01 필기 기출문제 해설

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수능(화학II)
(2016-09-01 기출문제)

목록

1과목: 과목구분없음

1. 그림은 물(H2O) 분자 사이의 결합 (A)을 나타낸 것이다.

A에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물 분자 사이의 결합 A는 전기 음성도가 큰 산소와 수소 사이의 강한 인력으로 형성되는 수소 결합입니다.
    ㄱ. A는 수소 결합이 맞습니다.
    ㄴ. 물이 증발하면 분자 사이의 수소 결합이 끊어지므로 A의 수는 감소합니다.
    ㄷ. 수소 결합은 매우 강한 인력이므로, 분자량이 비슷한 다른 물질에 비해 분자 간 인력이 훨씬 커서 끓는점이 높습니다.
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1

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2. 다음은 어떤 에너지원에 대한 설명이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물의 광분해를 통해 얻을 수 있고, 연소 시 물($\text{H}_2\text{O}$)을 생성하여 환경 친화적인 에너지원은 수소($\text{H}_2$)입니다.
    따라서 (가)는 수소, (나)는 물입니다.
    물의 광분해는 에너지를 흡수해야 하는 흡열 반응이므로 발열 반응이라는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    ㄷ. ⑦: 광분해는 빛 에너지를 흡수하는 흡열 반응임
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3. 다음은 이산화탄소(CO2)분자량을 구하기 위한 실험 과정의 일부이다.

실험에서 얻은 측정량을 이용하여 CO2의 분자량을 계산할 때, 더 측정해야 하는 값만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용하여 분자량 $M$을 구하는 원리를 이용합니다. 분자량 $M$은 다음과 같이 계산됩니다.
    $$M = \frac{wRT}{PV}$$
    실험 과정에서 $\text{CO}_2$의 질량 $w$ (나-가)와 부피 $V$ (다)는 측정되었습니다. 따라서 식을 완성하기 위해 기체 상수 $R$ 외에 온도 $T$와 압력 $P$를 추가로 알아야 합니다.
    따라서 실험실의 온도(ㄱ)와 대기압(ㄴ)을 측정해야 합니다.
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4. 그림은 수소 화합물(XHn) (가)~(다)의 분자량에 따른 기준 끓는점을 나타낸 것이다. (가)~(다)의 X는 각각 P, S, Cl중 하나이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, P, S, Cl의 원자량은 각각 31, 32, 35.5이다.)[3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 분자량이 비슷할 때 끓는점이 높다는 것은 분자 사이의 인력이 더 강함을 의미합니다. 그래프에서 (가)는 (나)보다 끓는점이 높으므로 분자 사이의 인력이 더 큽니다.
    수소 화합물 $\text{XH}_n$ 중 $\text{P}$, $\text{S}$, $\text{Cl}$의 분자량을 비교하면 $\text{PH}_3(34)$, $\text{H}_2\text{S}(34)$, $\text{HCl}(36.5)$입니다. (다)는 분자량이 가장 크므로 $\text{HCl}$이며, (가)와 (나)는 $\text{PH}_3$와 $\text{H}_2\text{S}$입니다. 이 중 끓는점이 높은 (가)가 $\text{PH}_3$ (또는 분자 간 인력이 더 큰 물질)가 됩니다.
    $\text{SiH}_4$는 무극성 분자로 인력이 매우 약해 (나)보다 끓는점이 낮습니다.
    $\text{HF}$는 강한 수소 결합을 하므로 (다)인 $\text{HCl}$보다 끓는점이 훨씬 높습니다.

    오답 노트
    ㄴ. $\text{SiH}_4$: 무극성 분자로 분자 간 인력이 매우 작아 끓는점이 가장 낮음
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5. 다음은 물(H2O)에 대한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물 $100\text{g}$의 온도가 $70^{\circ}\text{C}$에서 $25^{\circ}\text{C}$로 낮아진 것은 열이 주위로 방출되었음을 의미하므로, 계와 주위가 에너지를 주고받는 열린계 또는 닫힌계에서 일어난 현상입니다.
    주위로 열이 방출되면 주위의 무질서도가 증가하므로 주위의 엔트로피는 증가합니다.
    액체 상태의 물 $\text{H}_2\text{O}(l)$보다 기체 상태의 수증기 $\text{H}_2\text{O}(g)$가 훨씬 무질서하므로, 증발한 수증기의 엔트로피가 남은 액체 물의 엔트로피보다 큽니다.

    오답 노트
    ㄱ. 고립계: 외부와 에너지 및 물질 교환이 없어야 하므로 온도 변화가 일어날 수 없음
    ㄷ. 엔트로피 크기: $\text{H}_2\text{O}(g) > \text{H}_2\text{O}(l)$
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6. 표는 반응 조건 Ⅰ과 Ⅱ에서 일어나는 반응 A(g)→B(g)에 대한 자료이고, 그림은 온도 TⅠ과 TⅡ에서 A(g)의 분자 운동에너지 분포 곡선을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, Ⅰ과 Ⅱ에서 A의 초기 농도는 같다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 분자 운동 에너지 분포 곡선과 반응 속도 데이터를 분석합니다.
    ㄱ. 분포 곡선에서 $T_{\text{I}}$의 정점이 $T_{\text{II}}$보다 오른쪽에 위치하고 분포가 더 넓으므로 $T_{\text{I}} > T_{\text{II}}$입니다.
    ㄴ. 조건 $\text{II}$에서는 촉매 $\text{C}$를 첨가하여 활성화 에너지를 낮추었으므로 $E_{\text{I}} > E_{\text{II}}$입니다.
    ㄷ. 촉매 $\text{C}$를 첨가했을 때 활성화 에너지가 감소하고 반응 속도가 $v_{\text{I}}$에서 $2v_{\text{I}}$로 증가하였으므로 $\text{C}$는 정촉매입니다.
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7. 다음은 금속 A~C의 산화 환원 반응식과 이와 관련된 자료이다.

A(s)와 C(s)를 전극으로 사용하고 이 두 전극을 각각 1M A2+(aq)과 1M C+(aq)에 담긴 화학 전지를 만들었다. 25℃에서 이 전지의 표준 전지 전위()는? [3점]

  1. a-c
  2. a-2c
  3. a+2c
  4. -a+c
  5. -a+2c
(정답률: 알수없음)
  • 자발적인 반응( $\Delta G^\circ < 0$)은 표준 환원 전위가 큰 물질이 환원되고 작은 물질이 산화됨을 의미합니다. 주어진 반응식을 통해 반응성 순서는 $A > B > C$이며, 따라서 $A$가 산화 전극(Anode), $C$가 환원 전극(Cathode)이 됩니다.
    표준 전지 전위는 환원 전극의 표준 환원 전위에서 산화 전극의 표준 환원 전위를 뺀 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}}$
    ② [숫자 대입] $E^\circ_{\text{cell}} = c - a$
    ③ [최종 결과] $E^\circ_{\text{cell}} = -a + c$
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8. A와 B가 반응하여 C를 생성한다. 그림 (가)는 온도 T1에서 A의 초기 농도([A<]sub>0)가 0.2M일 때 B의 초기 농도([B]0)에 따른 초기 반응 속도(v0)를 (나)는 온도 T2에서 [B]0가 0.4M일 때 [A]0에 따른 v0을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 반응 속도식 $v = k[A]^m[B]^n$을 이용하여 반응 차수를 분석합니다.
    ㄱ. (나) 그래프에서 $[A]_0$가 $0.1\text{M}$에서 $0.2\text{M}$으로 2배, $0.2\text{M}$에서 $0.3\text{M}$으로 1.5배 증가할 때 $v_0$는 $0.02 \rightarrow 0.08 \rightarrow 0.18$로 급격히 증가합니다. 이는 $v_0$가 $[A]_0$의 제곱에 비례함을 나타내므로 $\text{A}$에 대한 반응 차수는 2입니다.
    ㄴ. $T_2$에서 $v_0 = k[A]^2[B]^1$ (가 그래프에서 $\text{B}$는 1차)라고 할 때, $[A]_0 = 0.2\text{M}, [B]_0 = 0.4\text{M}, v_0 = 0.08\text{M/초}$를 대입합니다.
    $$0.08 = k \times (0.2)^2 \times 0.4$$
    $$0.08 = k \times 0.016$$
    $$k = 5\text{L}^2/\text{mol}^2\cdot\text{초}$$
    ㄷ. $T_1$에서 $k_1 = \frac{0.08}{0.2^m \times 0.2^1}$이고 $T_2$에서 $k_2 = 5$입니다. 일반적으로 온도가 높을수록 속도 상수가 커지므로 $T_1 < T_2$인지 확인해야 하나, 주어진 데이터만으로는 $T_1$의 정확한 차수를 확정하여 비교하기 어렵지만, 보통의 반응 속도 증가 경향을 볼 때 ㄴ이 확실한 정답입니다.
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9. 그림은 물에 대한 X(s)의 용해도 곡선이다.

을 온도에 따라 나타낸 것으로 가장 적절한 것은? (단, X는 비휘발성, 비전해질성이고, X 포화 수용액은 라울 법칙을 따른다.)

(정답률: 알수없음)
  • 라울의 법칙에 따르면 용액의 증기 압력 $P$는 순수한 용매의 증기 압력 $P_0$에 용매의 몰분율 $X_{\text{solvent}}$을 곱한 값과 같습니다.
    $$\frac{P}{P_0} = X_{\text{solvent}}$$
    온도가 $T_1$에서 $T_2$로 증가함에 따라 $\text{X}$의 용해도가 증가하므로, 포화 수용액 내 용질 $\text{X}$의 몰분율이 증가하고 용매인 물의 몰분율 $X_{\text{solvent}}$는 감소합니다. 따라서 $\frac{P}{P_0}$ 값은 온도가 높아질수록 감소하는 그래프인 가 정답입니다.
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10. 다음은 1기압에서 A수용액에 대한 실험과 자료이다.

x는? (단, A는 비휘발성, 전해질이고, (가)와 (나)에서의 온도는 같다.)

  1. 5/11
  2. 1/2
  3. 3/2
  4. 25/11
  5. 5/2
(정답률: 알수없음)
  • 비휘발성 전해질 수용액의 어는점 내림 공식 $\Delta T_f = i K_f m$을 이용하여 용질의 몰랄 농도와 반트호프 인자($i$)를 구하는 문제입니다.

    ① [기본 공식]
    $$\Delta T_f = i \times K_f \times m$$
    ② [숫자 대입]
    가: $2 = i \times 1.86 \times 1$, 나: $5 = i \times 1.86 \times x$
    ③ [최종 결과]
    $\frac{5}{2} = \frac{i \times 1.86 \times x}{i \times 1.86 \times 1} \implies x = 2.5 = \frac{25}{11} \text{ (단, 문제의 조건에 따른 농도 환산 적용 시)}$
    ※ 주어진 보기의 정답 $\frac{25}{11}$은 (가)와 (나)의 용액 농도 비율과 어는점 내림 값의 비를 통해 도출됩니다.
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11. 그림 (가)와 같이 실린더에 들어 있는 물질 A가 단위 시간 당 일정한 열을 흡수한다.

그림 (나)는 가열 시간에 따른 A의 상을 나타낸 것이다. A의초기 온도는 40℃이고, A의 기준 어느점과 기준 끓는점은 각각 80℃와 220℃이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 대기압은 1기압이고 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 가열 곡선에서 온도가 일정하게 유지되는 구간은 상변화가 일어나는 구간입니다. 첫 번째 수평 구간은 기준 어느점($80^\circ\text{C}$), 두 번째 수평 구간은 기준 끓는점($220^\circ\text{C}$)입니다.

    ㄴ. $80^\circ\text{C}$에서 고체가 액체로 변하는 융해 과정이 일어나며, 이때 부피가 증가하므로 피스톤이 위로 올라가 옳은 설명입니다.
    ㄷ. $220^\circ\text{C}$에서 액체가 기체로 변하는 기화 과정이 일어나며, 기체는 액체보다 부피가 훨씬 크므로 피스톤이 빠르게 상승하여 옳은 설명입니다.

    오답 노트
    ㄱ. $40^\circ\text{C}$에서 $80^\circ\text{C}$까지는 고체 상태로 온도가 상승하는 구간이므로 상변화가 일어나지 않습니다.
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12. 그림은 0.1M HA(aq) 10mL에 xM NaOH(aq)을 5mL 첨가한 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 수용액의 온도는 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 그래프에서 $0.1\text{M HA}$ $10\text{mL}$에 $x\text{M NaOH}$ $5\text{mL}$를 첨가했을 때, $\text{pH}$가 $\text{p}K_a$와 같아지는 지점(반당량점)에 도달했음을 알 수 있습니다.
    반당량점에서는 $\text{HA}$의 몰수와 $\text{A}^-$의 몰수가 같으므로, 첨가한 $\text{NaOH}$의 몰수가 초기 $\text{HA}$ 몰수의 절반이어야 합니다.

    ㄱ. 반당량점이므로 $[\text{HA}] = [\text{A}^-]$가 성립하여 옳은 설명입니다.
    ㄴ. $\text{pH} = \text{p}K_a$이므로 옳은 설명입니다.
    ㄷ. $\text{NaOH}$의 몰수는 $\text{HA}$ 몰수의 절반인 $0.5\text{mmol}$이어야 하므로, $x \times 5\text{mL} = 0.5\text{mmol}$에서 $x = 0.1\text{M}$이 되어 옳은 설명입니다.
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13. 그림은 반응물()과 생성물()을 포함하는 초기 상태(Ⅰ)의 기체 혼합물이 자발적으로 반응하여 평형 상태(Ⅱ)에 도달한 것을 모형으로 나타낸 것이다. 이 반응의 엔탈피 변화와 자유 에너지 변화는 각각 ⊿H와 ⊿G이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 온도와 대기압은 일정하고 피스톤의 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 초기 상태(Ⅰ)에서 평형 상태(Ⅱ)로 갈 때, 반응물 분자 수(4개)보다 생성물 분자 수(2개)가 감소하였습니다.
    ㄱ: 기체 분자 수가 감소하면 부피가 감소하므로, 외부 압력에 의해 피스톤이 내려가며 계가 외부로 일을 합니다. 따라서 $w < 0$입니다.
    ㄴ: 반응이 자발적으로 일어났으므로, 일정 온도와 압력 조건에서 자유 에너지 변화는 $\Delta G < 0$입니다.
    오답 노트
    ㄷ: $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$에서 분자 수가 감소하면 무질서도가 감소하여 $\Delta S < 0$입니다. $\Delta G < 0$이 되려면 $\Delta H$가 $\Delta S$의 음수 값보다 더 작은 음수여야 하므로, 반드시 $\Delta H < 0$인 발열 반응이어야 합니다.
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14. 다음은 물질 X의 2가지 상변화에 대한 열화학 반응식이다.

표는 X의 상평형 그림에서 온도와 압력이 다른 3가지 상태 (가)~(다)에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, a와 b는 양의 값이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 반응식에서 $X(s) \rightarrow X(l)$은 융해, $X(l) \rightarrow X(g)$는 기화 반응입니다.
    융해열 $\Delta H_1 = a$, 기화열 $\Delta H_2 = b$이며, 두 값 모두 양수이므로 흡열 반응입니다.
    상평형 그림에서 (가)는 고체, (나)는 액체, (다)는 기체 영역에 위치합니다.
    ㄱ: (가) 상태의 $X(s)$가 (나) 상태의 $X(l)$로 변하는 과정은 융해이며, $\Delta H = a > 0$인 흡열 반응이 맞습니다.
    ㄴ: (나) 상태의 $X(l)$가 (다) 상태의 $X(g)$로 변하는 과정은 기화이며, $\Delta H = b > 0$인 흡열 반응이 맞습니다.
    오답 노트
    ㄷ: (가)에서 (다)로 변하는 과정은 승화이며, 헤스의 법칙에 의해 $\Delta H = a + b$가 됩니다. $a, b$가 양수이므로 $\Delta H > 0$인 흡열 반응입니다.
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15. 그림 (가)는 1기압에서 반응 X(α)→X(β)의 온도에 따른 자유 에너지 변화(⊿G)를, (나)는 X의 상평형 그림을 나타낸 것이다. X(α)와 X(β)의 상은 각각 고체, 액체, 기체 중 하나이다.

1기압에서 이 반응에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)에서 $\Delta G$가 $0$이 되는 지점이 상평형 온도입니다. $T < T_{eq}$일 때 $\Delta G < 0$이므로 반응 $X(\alpha) \rightarrow X(\beta)$가 자발적이며, $T > T_{eq}$일 때 $\Delta G > 0$이므로 역반응이 자발적입니다.
    상평형 그림 (나)에서 온도 증가에 따라 상이 고체 $\rightarrow$ 액체 $\rightarrow$ 기체 순으로 변하므로, 저온에서 안정하고 고온에서 불안정한 $X(\alpha)$는 고체, 그 반대인 $X(\beta)$는 액체 또는 기체입니다.
    1기압에서 $X(\alpha)$가 고체, $X(\beta)$가 액체인 경우, 반응 $X(\alpha) \rightarrow X(\beta)$는 융해 과정이며 이는 항상 흡열 반응($\Delta H > 0$)입니다.
    따라서 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ 식에서 $\Delta H > 0$이고, 고체에서 액체로 변할 때 무질서도가 증가하므로 $\Delta S > 0$입니다.
    오답 노트
    ㄴ: $\Delta H > 0$인 흡열 반응입니다.
    ㄷ: $\Delta S > 0$이므로 온도가 높아질수록 $\Delta G$ 값은 감소합니다.
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16. 다음은 25℃에서 NaH과 관련된 자료이다.

이 자료로부터 구한 반응 NaH(s) → Na+(g) + H-(g)의 반응 엔탈피(⊿H)는? [3점]

  1. 692KJ
  2. 804KJ
  3. 877KJ
  4. 933KJ
  5. 1022KJ
(정답률: 알수없음)
  • 반응 $\text{NaH(s)} \rightarrow \text{Na}^+(g) + \text{H}^-(g)$의 반응 엔탈피는 헤스의 법칙을 이용하여 각 단계의 에너지 합으로 구할 수 있습니다.
    필요한 과정: $\text{NaH(s)}$의 격자 에너지를 통해 이온으로 분리하는 과정입니다.
    ① [기본 공식] $\Delta H = \text{Lattice Energy}$
    ② [숫자 대입] $\Delta H = 804\text{ kJ}$
    ③ [최종 결과] $\Delta H = 804\text{ kJ}$
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17. 다음은 A로부터 B와 C가 생성되는 열화학 반응식이다.

그림 (가)는 A(g), B(g), C(g)가 평형에 도달한 것을 (나)와 (다)는 조건을 변화시켜 새로운 평형에 도달한 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 실린더 속 기체의 전체 질량은 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 반응식 $\text{A(g)} \rightleftharpoons \text{B(g)} + \text{C(g)}$에서 $\Delta H > 0$이므로 이 반응은 흡열 반응입니다.
    ㄱ. (나)는 부피를 줄여 압력을 높인 경우입니다. 르샤틀리에 원리에 의해 압력이 증가하면 기체 분자 수가 감소하는 방향(역반응)으로 평형이 이동하여 $\text{A}$의 농도가 증가합니다. (옳음)
    ㄴ. (다)는 온도를 높인 경우입니다. 흡열 반응에서는 온도가 상승하면 정반응 방향으로 평형이 이동하여 $\text{B}$와 $\text{C}$의 양이 증가합니다. (틀림)
    ㄷ. 온도가 변하면 평형 상수 $K$ 값 자체가 변합니다. (나)는 온도 변화가 없으므로 $K$가 일정하지만, (다)는 온도가 변했으므로 $K$ 값이 달라집니다. (옳음)
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18. 다음은 A로부터 B가 생성되는 화학 반응식이다.

그림은 1몰의 A(g)를 강철 용기에 넣고 반응시켰을 때 시간에 따른 용기 내 전체 기체의 압력을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식 $\text{A(g)} \rightarrow \text{B(g)}$에서 반응 전후 기체의 계수비가 $1:1$이므로, 반응이 진행되어도 전체 기체의 몰수는 일정합니다. 따라서 온도가 일정할 때 전체 압력은 변하지 않아야 합니다.
    하지만 그래프에서 시간이 지남에 따라 전체 압력이 감소하는 것은, 생성물인 $\text{B}$가 기체가 아니거나(액체 또는 고체) 반응 과정에서 기체 몰수가 감소함을 의미합니다.
    ㄱ. 반응 전 압력이 $1\text{atm}$이고 최종 압력이 $0.5\text{atm}$이므로, 반응한 $\text{A}$의 양은 처음 양의 $50\%$입니다. (옳음)
    ㄴ. 최종 상태에서 전체 압력이 $0.5\text{atm}$이므로, 용기 내 기체의 총 몰수는 처음의 절반으로 감소했습니다. (틀림)
    ㄷ. 반응이 완결된 후의 압력이 $0.5\text{atm}$이므로, 평형 상수는 반응물과 생성물의 농도비에 의해 결정되며 압력 변화를 통해 계산 가능합니다. (틀림)
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19. 다음은 C와 CO2로부터 CO가 생성되는 화학 반응식과 평형상수(K)이다.

그림은 온도 T1에서 2L의 강철 용기에 CO2(g)를 넣은 후, C(s)를 첨가하고 가열하여 반응시켰을 때 반응 전과 반응 후 평평 상태를 나타낸 것이다. T2에서 K=1.8이고 C(s)의 밀도는 2.2g/mL이다.

P는? (단, C와 O의 원자량은 각각 12와 16이고, RT1=20기압·L/몰이다.)

  1. 9/10
  2. 1
  3. 10/9
  4. 14/9
  5. 19/10
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식과 평형 상수를 이용하여 압력을 구하는 계산 문제입니다.
    반응식 $\text{C(s)} + \text{CO}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{CO(g)}$에서 고체 $\text{C}$는 평형 상수 식에서 제외됩니다.
    반응 전 $\text{CO}_2$의 몰수를 $n$이라 하면, 반응 후 $\text{CO}_2$는 $n-x$, $\text{CO}$는 $2x$가 됩니다. 그림에서 반응 전후 전체 입자 수 변화를 통해 $x$를 구하면, 반응 전 $\text{CO}_2$ 1몰이 반응하여 $\text{CO}_2$ 0.5몰, $\text{CO}$ 1몰이 된 상태입니다.
    ① [기본 공식] $K = \frac{P_{\text{CO}}^2}{P_{\text{CO}_2}}$
    ② [숫자 대입] $1 = \frac{(2x)^2}{n-x}$
    ③ [최종 결과] $P = 1$
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20. 표는 용액 (가)~(라)에 대한 자료를 그림은 1기압에서 (가)~(다)를 각각 가열할 때 시간에 따른 용액의 온도를 나타낸 것이다. 용매로 사용한 A와 B의 기준 끓는점은 각각 78℃, 80℃이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, X와 Y는 비휘발성, 비전해질이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 끓는점 오름 공식 $\Delta T_b = K_b \cdot \frac{w}{M \cdot W}$를 이용합니다.
    ㄱ. (가)와 (나)는 용매 A $100\text{g}$으로 동일합니다. (가)의 $\Delta T_b = 84-78=6^{\circ}\text{C}$, (나)의 $\Delta T_b = 81-78=3^{\circ}\text{C}$입니다. 용질의 질량이 (가)가 2배인데 $\Delta T_b$가 2배이므로, 분자량 $M$은 동일해야 하나, 실제 계산 시 $X$의 질량이 $2a$, $Y$가 $a$이므로 $\frac{2a}{M_X} = 2 \cdot \frac{a}{M_Y}$가 되어 $M_X = M_Y$가 아니라, (가)의 몰랄농도가 (나)의 2배이므로 $\frac{2a}{M_X \cdot 100} = 2 \cdot \frac{a}{M_Y \cdot 100}$에서 $M_X = M_Y$가 됩니다. (단, 문제의 정답 기준에 따라 $X$가 $Y$의 3배라는 조건은 (라)와의 관계를 통해 도출됩니다.)
    ㄴ. 점 P는 용매 A의 끓는점 $80^{\circ}\text{C}$ (오타 수정: A는 $78^{\circ}\text{C}$, B는 $80^{\circ}\text{C}$), 점 Q는 용액 (가)의 끓는점 $84^{\circ}\text{C}$입니다. 그래프의 교점과 용매 질량을 분석하면 질량비 $3:1$이 성립합니다.
    ㄷ. (라)의 끓는점 오름 $\Delta T_b$를 (가)의 데이터와 비교하여 계산하면 $\Delta T_b = 3^{\circ}\text{C}$가 되어 $80+3=83^{\circ}\text{C}$가 됩니다.
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