9급 국가직 공무원 과학 필기 기출문제복원 (2017-04-08)

9급 국가직 공무원 과학 2017-04-08 필기 기출문제 해설

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9급 국가직 공무원 과학
(2017-04-08 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 세포 소기관과 그 기능이 옳게 짝지어진 것은?

  1. 골지체－물질의 저장 및 분비를 담당한다.
  2. 소포체－포도당을 합성한다.
  3. 핵－생명 활동에 필요한 에너지를 생성한다.
  4. 중심립－가수 분해 효소가 있어서 세포 내 소화를 담당한다.
(정답률: 50%)
  • 골지체는 소포체에서 합성된 단백질이나 지질을 변형하여 소낭에 담아 세포 밖으로 분비하거나 필요한 곳으로 보내는 저장 및 분비 기능을 담당합니다.

    오답 노트
    소포체: 단백질 및 지질 합성
    핵: 유전 정보 저장 및 생명 활동 조절
    중심립: 세포 분열 시 방추사 형성
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1

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2. 그림은 사람의 순환계를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 혈관 A는 폐동맥이다.
  2. 혈관 B에는 판막이 있다.
  3. 혈액은 혈관 B→C→D의 방향으로 흐른다.
  4. E는 산소 분압이 가장 높은 곳이다.
(정답률: 60%)
  • 순환계의 혈액 흐름은 우심실 $\rightarrow$ 폐동맥 $\rightarrow$ 폐 $\rightarrow$ 폐정맥 $\rightarrow$ 좌심실 $\rightarrow$ 대동맥 $\rightarrow$ 온몸 $\rightarrow$ 대정맥 $\rightarrow$ 우심방 순으로 진행됩니다.
    혈관 B는 대동맥, C는 몸의 각 부분(모세혈관), D는 대정맥에 해당하므로 혈액은 혈관 B $\rightarrow$ C $\rightarrow$ D의 방향으로 흐르는 것이 맞습니다.

    오답 노트
    혈관 A: 폐정맥 (산소 풍부)
    혈관 B: 대동맥에는 판막이 없으며, 대동맥판막은 심장과 혈관 사이에 존재함
    E: 우심방으로, 산소 분압이 매우 낮은 곳임
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1

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3. 그림은 세균과 바이러스를 기준 (가)에 따라 분류한 것이다. (가)에 해당하는 것으로 옳은 것만을 보기에서 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 39%)
  • 세균과 바이러스의 구조적, 생물학적 차이점을 구분하는 문제입니다.

    세균은 세포 구조를 갖춘 단세포 생물이며, 바이러스는 세포 구조가 없고 반드시 숙주 세포 내에서만 증식할 수 있는 비세포성 구조체입니다.
    ㄴ. 세균은 세포 구조를 가지고 있지만, 바이러스는 없습니다.
    ㄷ. 세균은 숙주 없이도 증식 가능하지만, 바이러스는 불가능합니다.

    오답 노트
    ㄱ. 세균과 바이러스 모두 핵막이 없는 원핵적 구조이거나 핵 자체가 없으므로 구분 기준이 될 수 없습니다.
    ㄹ. AIDS를 일으키는 HIV는 바이러스의 한 종류이므로 세균과 구분하는 일반적 기준이 아닙니다.
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4. 물질대사에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 생물체 내에서 일어나는 물질의 화학 반응을 포함한다.
  2. 물질대사가 일어날 때는 에너지가 흡수되거나 방출된다.
  3. 광합성은 이화 작용의 대표적인 예이다.
  4. 동화 작용은 작은 분자들을 큰 분자로 합성하는 과정이다.
(정답률: 55%)
  • 물질대사는 생물체 내에서 일어나는 모든 화학 반응으로, 에너지 출입이 동반됩니다.
    광합성은 이산화 탄소와 물을 이용하여 포도당과 산소를 합성하는 과정으로, 작은 분자를 큰 분자로 만드는 동화 작용의 대표적인 예입니다.

    오답 노트
    이화 작용: 고분자 물질을 저분자 물질로 분해하며 에너지를 방출하는 과정(예: 세포 호흡)입니다.
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5. 그림은 염색체와 그 세부 구조를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. (가)는 인산, 당, 염기가 1 : 1 : 1로 결합된 뉴클레오타이드로 구성된다.
  2. (나)는 DNA와 함께 뉴클레오솜을 형성한다.
  3. (다)는 세포 분열 시 응축되어 염색체가 된다.
  4. (라)는 감수 1분열 과정에서 염색 분체의 분리가 일어난다.
(정답률: 30%)
  • 염색체의 구조와 세포 분열 과정을 묻는 문제입니다.

    (라)는 복제된 상태의 염색체이며, 감수 1분열에서는 상동 염색체가 분리되고, 감수 2분열에서 비로소 염색 분체가 분리됩니다.

    오답 노트
    (가) DNA: 뉴클레오타이드(인산, 당, 염기)의 중합체입니다.
    (나) 히스톤 단백질: DNA와 결합하여 뉴클레오솜을 형성합니다.
    (다) 염색사: 세포 분열 시 응축되어 염색체가 됩니다.
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6. 금속 표면에 적색 빛을 비출 때 표면에서 전자가 튀어나오는 현상과 관련된 설명으로 보기에서 옳은 것만을 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 광전 효과는 빛의 입자성을 증명하는 현상입니다. 전자가 튀어나오기 위해서는 금속의 일함수보다 큰 에너지를 가진 빛을 비추어야 하며, 빛의 에너지는 파장에 반비례합니다.
    ㄱ. 특정 값(한계 파장)보다 짧은 파장의 빛을 비추어야 에너지가 충분하여 전자가 방출됩니다.
    ㄷ. 청색광은 적색광보다 파장이 짧아 에너지가 더 크므로, 방출되는 전자의 최대 운동 에너지 또한 더 큽니다.

    오답 노트
    ㄴ. 빛의 세기는 방출되는 전자의 수에 영향을 줄 뿐, 개별 전자의 최대 운동 에너지는 빛의 진동수(파장)에 결정됩니다.
    ㄹ. 광전 효과는 빛의 입자성을 입증하는 현상입니다.
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7. 그림과 같이 수평면에 정지해 있던 질량이 2kg인 물체에 수평 방향으로 4N의 힘을 2초 동안 작용하였다. 물체가 수평면을 지나서 경사면을 따라 도달할 수 있는 수평면으로부터의 최대 높이 h[m]는? (단, 수평력이 작용되는 동안 물체는 수평면에 있고, 물체의 크기 및 모든 마찰과 공기 저항은 무시하며, 중력 가속도는 10m/s2이다)

  1. 1.6
  2. 1.2
  3. 0.8
  4. 0.4
(정답률: 알수없음)
  • 먼저 충격량-운동량 정리를 통해 수평면에서의 최종 속도를 구한 뒤, 역학적 에너지 보존 법칙을 이용하여 최대 높이를 구합니다.
    ① [최종 속도 공식] $v = \frac{F \times t}{m}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{4 \times 2}{2} = 4$
    ③ [최종 결과] $\frac{1}{2}mv^2 = mgh \implies h = \frac{v^2}{2g} = \frac{4^2}{2 \times 10} = 0.8$
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8. 그림 (가)는 동일한 도체구 A와 B를 나타낸 것이다. A는 +Q의 전하로 대전되어 있고 B는 대전되어 있지 않다. 그림 (나)는 (가)의 두 도체구를 접촉시켰다가 다시 처음 위치로 떼어 놓은 것을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 대전된 도체구 A와 중성 도체구 B를 접촉시키면, 전하가 두 구체에 균등하게 분배됩니다. 동일한 크기의 도체구이므로 전체 전하 $+Q$가 절반씩 나누어 각각 $+\frac{Q}{2}$로 대전됩니다.

    오답 노트
    전기력 작용 여부: (가)에서 A는 대전, B는 중성이지만 정전기 유도 현상으로 인해 서로 끌어당기는 전기력이 작용합니다.
    당기는 전기력: (나)에서는 두 구 모두 양전하($+\frac{Q}{2}$)를 띠므로 서로 밀어내는 척력이 작용합니다.
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9. 그림은 세기가 각각 B와 2B인 균일한 자기장이 형성된 평면 상의 영역 I과 영역 II를 나타내며, 영역 I의 자기장은 지면으로 들어가는 방향이고, 영역 II의 자기장은 지면으로부터 나오는 방향이다. 그림과 같이 동일한 두 고리 도선 a와 b가 속력은 같고 서로 반대 방향으로 영역의 경계를 지나고 있다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. a에 유도된 전류의 방향은 시계방향이다.
  2. b에 유도된 전류의 방향은 반시계방향이다.
  3. a에 유도된 전류와 b에 유도된 전류의 세기는 같다.
  4. a에 유도된 기전력은 b에 유도된 기전력보다 크기가 작다.
(정답률: 50%)
  • 렌츠의 법칙에 따라 도선을 통과하는 자기 선속의 변화를 방해하는 방향으로 유도 전류가 흐릅니다. 도선 a는 지면으로 들어가는 자기장 $B$에서 나오는 자기장 $2B$ 영역으로 진입하므로, 들어가는 방향의 자기장을 강화하려는 시계 방향의 전류가 유도됩니다.

    오답 노트
    b의 전류 방향: 나오는 자기장 $2B$에서 $B$ 영역으로 나가므로, 나오는 자기장을 유지하려는 반시계 방향이 아니라 시계 방향으로 유도됩니다.
    전류 세기 비교: 자기장 변화량 $\Delta B$가 a는 $|2B-B|=B$이고 b는 $|B-2B|=B$로 같고 속도와 도선 크기가 같으므로 기전력과 전류 세기는 동일합니다.
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10. 그림 (가)는 단열된 실린더에 들어있는 이상 기체를 나타낸 것이다. 그림 (나)는 상태 (가)에서 피스톤을 고정하고 열량 Q를 유입시켜 평형상태에 도달한 기체를, 그림 (다)는 상태 (가)에서 피스톤을 고정하지 않고 열량 Q를 서서히 유입시켜 평형상태에 도달한 기체를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 모든 과정에서 대기압은 일정하며, 피스톤의 무게와 벽면과의 마찰은 무시한다.)

  1. (가)~(다) 중 (가)에서 기체의 온도가 가장 낮다.
  2. (다)보다 (나)에서 기체의 온도가 높다.
  3. (다)보다 (나)에서 기체의 압력이 크다.
  4. (다)에서 기체의 내부 에너지는 (가)보다 Q만큼 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 열역학 제1법칙에 따라 기체에 가해준 열량 $Q$는 내부 에너지 변화량 $\Delta U$와 기체가 외부에 한 일 $W$의 합과 같습니다.
    상태 (나)는 부피가 일정한 정적 과정이므로 $W=0$이 되어 $Q = \Delta U$가 되지만, 상태 (다)는 피스톤이 위로 이동하며 외부에 일을 했으므로 $W > 0$입니다. 따라서 (다)의 내부 에너지 증가량은 $Q$보다 작아야 하므로, (다)에서 기체의 내부 에너지는 (가)보다 $Q$만큼 크다는 설명은 틀렸습니다.
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11. 그림은 동일한 지진에 대하여 서로 다른 장소의 지진 관측소 A, B, C에서 관측한 지진파를 기록한 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 지진 발생 시각은 오후 4시 1분 이후이다.
  2. 각 관측소에 도달하는 S파는 고체 물질만을 통과하여 전파된다.
  3. 진폭의 크기로 보아 지진의 규모는 세 관측소 중 C에서 가장 크다.
  4. 동일한 지진이므로 진폭과 관계없이 진도 값은 A, B, C 모두 같다.
(정답률: 55%)
  • 지진파 중 S파(횡파)는 전단 응력에 반응하는 파동으로, 액체나 기체를 통과하지 못하고 오직 고체 물질만을 통과하는 성질이 있습니다.

    오답 노트
    P파가 가장 먼저 도달한 C 관측소의 기록을 보면 오후 $4$시 $1$분 이전에 이미 지진파가 도달했으므로 발생 시각은 그 이전입니다.
    규모는 지진 발생 시 방출된 총 에너지의 양으로, 모든 관측소에서 동일한 하나의 값으로 정의됩니다.
    진도는 관측 지점의 거리와 지반 조건에 따라 달라지므로 세 관측소에서 모두 같을 수 없습니다.
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12. 다음은 영희가 서로 다른 두 지역 (가)와 (나)를 지질 답사한 후 작성한 보고서의 일부이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 50%)
  • 우항리 퇴적암층은 중생대 백악기에 형성된 층으로, 공룡 발자국 화석이 발견되는 대표적인 중생대 지층입니다.

    오답 노트
    주상 절리는 마그마가 지표 부근에서 급격히 식으며 수축할 때 형성됩니다.
    주상 절리는 주로 현무암과 같은 화산암으로 구성됩니다.
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13. 그림은 우리나라 부근에 영향을 미치는 황사의 발생과 이동 경로를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 60%)
  • 황사는 고비 사막이나 타클라마칸 사막 등 건조 지역의 모래 먼지가 강한 바람에 의해 상공으로 올라가 이동하는 현상으로, 지각(지권)의 물질이 대기(기권)를 통해 이동하는 상호 작용의 결과입니다.

    오답 노트
    상공에서 부는 바람은 주로 편서풍입니다.
    황사는 주로 봄철에 잘 발생합니다.
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14. 그림 (가)는 대기가 없는 경우를 가정할 때 어떤 행성에서의 복사 평형을 나타낸 모식도이고, 그림 (나)는 이 행성에서 대기가 있는 경우의 복사 평형을 나타낸 모식도이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, a~d는 흡수 또는 방출되는 복사 에너지를 나타낸다)

  1. a는 행성 복사 에너지이다.
  2. 지표면의 연평균 온도는 (가)가 (나)보다 더 높다.
  3. (나)에서 a＋d＝c 이다.
  4. 지표면의 하루 중 최고 온도에서 최저 온도를 뺀 값은 (나)가 (가)보다 더 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 복사 평형 상태에서는 행성이 흡수하는 에너지의 총량과 방출하는 에너지의 총량이 같아야 합니다.
    (나) 그림에서 지표면이 받는 에너지는 태양 복사 에너지 $a$와 대기가 재방출하는 에너지 $d$의 합이며, 지표면이 방출하는 에너지는 $c$입니다.
    따라서 지표면의 복사 평형 식은 $a + d = c$가 성립합니다.

    오답 노트
    $a$는 태양 복사 에너지입니다.
    온실 효과로 인해 대기가 있는 (나)의 지표 온도가 더 높습니다.
    대기가 열을 보존하여 일교차는 대기가 없는 (가)보다 (나)에서 더 작습니다.
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15. 그림은 케플러 법칙을 만족하는 어떤 소행성의 공전 궤도를 나타낸 것이다. P1에서 P2까지 이동하는 데 걸리는 시간은 1년이고, 색칠한 부분의 면적 S는 전체 궤도 면적의 1/8 이었다. 이 소행성에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 59%)
  • 케플러 제2법칙(면적 속도 일정의 법칙)에 따라, 동일한 시간 동안 행성이 휩쓸고 지나가는 면적은 일정합니다.
    전체 궤도 면적의 $1/8$을 이동하는 데 $1$년이 걸렸으므로, 전체 궤도를 한 바퀴 도는 공전 주기는 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\text{공전 주기} = \text{이동 시간} \times \frac{\text{전체 면적}}{\text{이동 면적}}$
    ② [숫자 대입] $\text{공전 주기} = 1\text{년} \times \frac{1}{1/8}$
    ③ [최종 결과] $\text{공전 주기} = 8\text{년}$
    따라서 공전 주기는 $8$년이라는 설명이 옳습니다.

    오답 노트
    공전 속도는 근일점에서 가장 빠릅니다.
    케플러 제3법칙( $T^2 \propto a^3$)에 의해 주기가 $8$년이면 궤도 긴반지름은 지구의 $4$배($8^2 = 64 = 4^3$ )가 됩니다.
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16. 그림 (가)~(다)는 2주기의 서로 다른 중심 원자에 수소(H)가 결합된 중성인 분자 모형을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, (가)~(다)의 중심 원자는 옥텟 규칙을 만족한다.)

  1. 극성 분자는 1개이다.
  2. 비공유 전자쌍은 (가)가 가장 많다.
  3. (다)는 무극성 공유 결합을 갖는 분자이다.
  4. 중심 원자에서의 결합각은 (나)가 (다)보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 중심 원자가 옥텟 규칙을 만족해야 하므로, 결합 수에 따른 비공유 전자쌍 수를 분석합니다.
    (가)는 결합 2개 $\rightarrow$ 비공유 전자쌍 2쌍, (나)는 결합 3개 $\rightarrow$ 비공유 전자쌍 1쌍, (다)는 결합 4개 $\rightarrow$ 비공유 전자쌍 0쌍입니다. 따라서 비공유 전자쌍은 (가)가 가장 많습니다.

    오답 노트
    극성 분자: (가), (나) 2개 존재
    (다): $\text{CH}_4$로, $\text{C}-\text{H}$ 결합은 극성 공유 결합임
    결합각: 비공유 전자쌍이 없는 (다)의 정사면체 구조가 (나)의 삼각뿔 구조보다 결합각이 큼
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17. 다음은 에탄올(C2H5OH)이 완전 연소할 때, 화학 반응식을 나타낸 것이다. 에탄올 1몰을 완전 연소시키기 위해 필요한 산소기체(O2)의 질량[g]은? (단, a, b, c, d는 화학 반응식의 계수이고, O의 원자량은 16이다.)

  1. 48
  2. 64
  3. 80
  4. 96
(정답률: 알수없음)
  • 에탄올의 완전 연소 반응식을 계수 맞추기를 통해 완성한 후, 필요한 산소의 몰수를 구해 질량으로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}$
    ② [숫자 대입] $\text{Mass} = 3\text{ mol} \times (16 \times 2)\text{ g/mol}$
    ③ [최종 결과] $\text{Mass} = 96\text{ g}$
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18. 그림은 임의의 원소 A~C의 순차적 이온화 에너지를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, A는 2주기 원소, B와 C는 3주기 원소이다)

  1. A와 C는 같은 족이다.
  2. 원자 번호는 B ＞ C이다.
  3. B는 A보다 물에 대한 반응성이 크다.
  4. A~C 중, 원자 반지름은 C가 가장 크다.
(정답률: 40%)
  • 이온화 에너지가 급격히 증가하는 지점을 통해 원자가 전자를 알 수 있습니다.
    A는 2주기이며 2차 이온화 에너지에서 급증하므로 1족(Li), B는 3주기이며 3차에서 급증하므로 2족(Mg), C는 3주기이며 3차에서 급증하므로 2족(Mg)이나 1차 에너지가 B보다 크므로 2족의 다른 원소 또는 13족일 가능성이 있습니다. 분석 결과 B는 2족 알칼리 토금속으로, 1족인 A보다 물과의 반응성이 큽니다.

    오답 노트
    A(1족)와 C(2족/13족)는 족이 다름
    B와 C 모두 3주기이며, 1차 이온화 에너지가 큰 C가 B보다 원자 번호가 큼
    원자 반지름은 주기와 족의 위치상 B가 C보다 큼
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19. 다음의 화학 반응식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)에서 BF3는 루이스의 산이다.
  2. (나)에서 NO3-는 아레니우스의 염기이다.
  3. (다)에서 CH3NH2는 브뢴스테드－로우리의 산이다.
  4. (라)의 수용액에 페놀프탈레인을 가하면 붉게 변한다.
(정답률: 알수없음)
  • 루이스 산은 전자쌍을 받는 물질을 의미합니다.
    반응식 $\text{NH}_3(g) + \text{BF}_3(g) \rightarrow \text{H}_3\text{NBF}_3(g)$에서 $\text{BF}_3$는 붕소(B)가 옥텟 규칙을 만족하지 못해 $\text{NH}_3$의 비공유 전자쌍을 받는 루이스 산으로 작용합니다.

    오답 노트
    $\text{NO}_3^-$: 브뢴스테드-로우리의 염기
    $\text{CH}_3\text{NH}_2$: 양성자($\text{H}^+$)를 받는 브뢴스테드-로우리의 염기
    $\text{CH}_3\text{COOH}$: 산성 수용액이므로 페놀프탈레인 반응 시 무색임
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20. 그림은 황산(H2SO4) 수용액 20mL에 수산화 칼륨(KOH) 수용액을 조금씩 가했을 때, 이 용액에 존재하는 수산화 이온(OH-)의 개수 변화를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A지점의 용액은 전기전도도가 0이다.
  2. B지점의 용액에 존재하는 이온의 종류는 2가지 뿐이다.
  3. 반응에 사용된 황산 수용액과 수산화 칼륨 수용액의 농도는 서로 같다.
  4. B지점의 용액에 존재하는 이온 중, 가장 많은 것은 K+이다.
(정답률: 34%)
  • 산-염기 중화 반응과 이온 수 변화를 분석하는 문제입니다.

    A지점($20\text{mL}$)은 중화점이며, B지점($40\text{mL}$)은 KOH가 과량 투입된 상태입니다. B지점에서는 반응 후 남은 $\text{K}^{+}$이온과 과량의 $\text{OH}^{-}$이온, 그리고 황산에서 유래한 $\text{SO}_{4}^{2-}$이온이 존재합니다. 이때 투입된 $\text{KOH}$의 양이 가장 많으므로 $\text{K}^{+}$이온의 개수가 가장 많습니다.

    오답 노트
    A지점: 중화점에서도 $\text{K}^{+}$와 $\text{SO}_{4}^{2-}$이온이 존재하므로 전기전도도는 0이 아닙니다.
    B지점: $\text{K}^{+}$, $\text{SO}_{4}^{2-}$, $\text{OH}^{-}$의 3가지 이온이 존재합니다.
    농도: $\text{H}_{2}\text{SO}_{4}$는 2가 산이고 $\text{KOH}$는 1가 염기이며, 중화점에 도달한 부피가 $20\text{mL}$ 대 $20\text{mL}$라면 농도는 $\text{KOH}$가 2배 더 높아야 합니다.
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