수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2016-10-11)

수능(화학II)
(2016-10-11 기출문제)

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1. 다음은 수소를 얻는 방법에 대한 설명이다.

(가)로 가장 적절한 것은?

  1. 광분해
  2. 복분해
  3. 열분해
  4. 가수 분해
  5. 전기 분해
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "광분해"이다. 이유는 수소를 광분해하는 방법이 가장 효율적이기 때문이다. 광분해는 태양광 등의 빛을 이용하여 물 분자를 분해하여 수소를 얻는 방법으로, 에너지 효율이 높고 친환경적인 방법이다. 반면, 복분해, 열분해, 가수 분해, 전기 분해는 각각 화학적인 반응, 열, 압력, 전기를 이용하여 수소를 얻는 방법이지만, 에너지 효율이 낮거나 환경 오염의 우려가 있어서 현재는 광분해가 주로 사용되고 있다.
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2. 다음은 반응 속도를 조절하는 사례이다.

(가)와 (나)의 반응에서 ㉠과 ㉡에 의해 변화되는 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 ㉠은 빨간색, ㉡은 파란색으로 변화하고 있으며, (가)와 (나)의 반응은 각각 빨간색과 파란색에 대한 반응 시간을 측정하고 있다. 따라서, ㉠과 ㉡의 변화가 (가)와 (나)의 반응에 영향을 미치는 것을 고르면 됩니다. 보기에서 "ㄴ"은 ㉠과 ㉡의 색깔이 번갈아 나타나므로, 반응 속도가 빨라지고 느려지는 것이 반복되어 반응 속도를 조절할 수 있습니다. "ㄷ"는 ㉠과 ㉡의 색깔이 동시에 나타나므로, 반응 속도가 일정하게 유지되어 반응 속도를 조절할 수 없습니다. 따라서, 정답은 "ㄴ, ㄷ"입니다.
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3. 다음은 A가 B를 생성하는 열화학 반응식이다.

그림은 강철 용기에 A만 넣고 300 K를 유지하며 반응시켰을 때 시간에 따른 A의 농도를 나타낸 것이다.

동일한 강철 용기에 같은 질량의 A를 넣고 400K를 유지하면서 반응시켜 평형에 도달했을 때, A의 평형 농도는 C2M였고, 평형에 도달하는 시간은 t2초였다. C1과 C2, t1과 t2를 옳게 비교한 것은? (순서대로 평형 농도, 평형에 도달하는 시간)

  1. C1 < C2, t1 < t2
  2. C1 < C2, t1 > t2
  3. C1 > C2, t1 < t2
  4. C1 > C2, t1 > t2
  5. C1 = C2, t1 > t2
(정답률: 알수없음)
  • 평형 농도는 온도가 증가하면 증가하므로 C1 < C2이다. 반응 속도는 온도가 증가하면 증가하므로 t1 > t2이다. 따라서 정답은 "C1 < C2, t1 > t2"이다.
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4. 그림은 300 K, 1기압에서 반응 (가)~(다)의 T△S와 △G를 나타낸 것이다.

1기압에서 (가)~(다)에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 (가)~(다)의 T△S와 △G를 비교해보면, (가)와 (다)는 T△S와 △G가 모두 음수이고, (ㄱ)과 (ㄴ)은 T△S는 양수이고 △G는 음수이므로 엔트로피 증가와 엔탈피 감소가 동시에 일어난다는 것을 알 수 있다. 따라서, 옳은 설명은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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5. 표는 수소 화합물 (가)~(라)의 기준 끓는점을 나타낸 것이다. (가)~(라)는 각각 CH4, NH3, SiH4, PH3 중 하나이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - "ㄴ" : NH3의 끓는점이 가장 높기 때문에, 다른 세 화합물보다 높은 온도에서 끓는다.
    - "ㄷ" : CH4의 끓는점이 가장 낮기 때문에, 다른 세 화합물보다 낮은 온도에서 끓는다.
    - "ㄱ, ㄴ" : SiH4와 PH3는 모두 수소 화합물이지만, 분자 구조와 분자량이 다르기 때문에 끓는점이 다르다. SiH4는 PH3보다 높은 온도에서 끓는다.
    - "ㄱ, ㄷ" : CH4와 PH3는 모두 수소 화합물이지만, 분자 구조와 분자량이 다르기 때문에 끓는점이 다르다. CH4는 PH3보다 낮은 온도에서 끓는다.
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ" : 모든 화합물의 끓는점을 올바르게 나타내고 있다.
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6. 다음은 갈륨(Ga)의 상태 변화와 관련된 열화학 반응식이다. 1기압에서 Ga의 녹는점과 끓는점은 각각 T1K, 2673 K이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 반응 엔탈피가 양수이므로 엔트로피가 증가하는 방향으로 진행되기 어렵다는 것을 나타내고, "ㄴ"은 반응 엔탈피가 음수이므로 엔트로피가 감소하는 방향으로 진행되기 쉽다는 것을 나타낸다. 따라서, 이 반응에서는 "ㄱ"은 일어나기 어렵고 "ㄴ"은 일어나기 쉽다는 것을 의미하므로 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 선택지이다.
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7. 그림 (가)와 (나)는 각각 금속 A와 이온 화합물 ACl의 결정 구조를 모형으로 나타낸 것이다. (가)와 (나)에서 단위 세포는 한 변의 길이가 각각 a1, a2인 정육면체이다.

는? (단, A는 임의의 원소 기호이다.)

  1. 1/2
  2. 2/3
  3. 8/9
  4. 1
  5. 2
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "1/2"이다.

    이유는 (가)와 (나)에서 단위 세포의 크기가 다르기 때문이다. (가)의 단위 세포는 길이가 a1, a2, a3인 직육면체이고, (나)의 단위 세포는 길이가 2a1, 2a2, 2a3인 직육면체이다. 이 때, (가)와 (나)의 단위 세포의 부피는 각각 a1a2a3와 8a1a2a3이므로, (나)의 단위 세포에서 이온 A+는 (가)의 단위 세포에서 이온 A+의 1/2만큼의 공간을 차지하게 된다. 따라서, ACl의 단위 세포에서 이온 A+와 Cl-의 비율은 1:2가 되므로, ACl의 화학식은 ACl2가 된다. 따라서 정답은 "1/2"이다.
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8. 다음은 25 ℃에서 2가지 화학 전지에서 일어나는 반응식과 표준 전지 전위()를 각각 나타낸 것이다.

표는 25 ℃에서 금속 A ~ C와 관련된 반쪽 반응과 표준 환원 전위(E°)를 나타낸 것이다.v

x는? (단, A ~ C는 임의의 원소 기호이다.)

  1. 0.54
  2. 1.06
  3. 1.34
  4. 1.86
  5. 2.06
(정답률: 알수없음)
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9. 그림은 25℃, 1기압에서 몇 가지 반응의 엔탈피(H) 변화를, 표는 2가지 결합의 결합 에너지를 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 반응물 결합 에너지의 합이 생성물 결합 에너지의 합보다 크므로 엔탈피 변화가 음수인 반응이다. "ㄷ"는 반응물 결합 에너지의 합이 생성물 결합 에너지의 합보다 작으므로 엔탈피 변화가 양수인 반응이다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
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10. 그림 (가)는 25 ℃에서 O와 He의 압력에 따른 용해도를, (나)와 (다)는 25 ℃, 1기압에서 물 1 L가 들어 있는 실린더에 각각 같은 몰수의 O와 He을 넣고 평형에 도달한 상태를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하고 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 그림 가에서 O와 He의 용해도가 압력에 비례하는 것을 보면 알 수 있다. 따라서 그림 나와 다에서 O와 He의 용해도가 같은 경우, 압력이 같으면 용해도도 같을 것이다. 하지만 그림 나와 다에서 O와 He의 압력이 다르므로 용해도도 다르게 나타난다. 따라서 그림 나와 다에서 O와 He의 용해도는 같지 않다.
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11. 다음은 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다. 온도는 일정하다.

P/x는? (단, 연결관의 부피, 피스톤의 질량과 마찰은 무시하고, 역반응은 일어나지 않는다.) [3점]

  1. 1/3
  2. 1/2
  3. 1
  4. 3/2
  5. 2
(정답률: 알수없음)
  • 보일의 법칙에 따르면, 기체의 압력과 부피는 반비례한다. 따라서, 피스톤이 내려가면서 기체의 부피가 2배로 늘어나면 압력은 1/2로 감소한다. 이때, 피스톤이 내려가면서 기체가 한 일은 P/x × 2A × h이다. 여기서 A는 피스톤의 면적, h는 피스톤이 내려간 거리이다. 따라서, P/x = (2 × m × g)/(2A × h) = mgh/(A × h²)이다. 여기서 m은 피스톤의 질량, g는 중력가속도이다. 따라서, P/x는 h²에 반비례하므로, 피스톤이 내려간 거리가 3배로 늘어나면 P/x는 1/3이 된다. 따라서, 정답은 "1/3"이다.
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12. 표는 1기압에서 용매 X 100 g에 용질 A와 B의 질량을 달리하여 녹인 용액 (가)~(다)에 대한 자료이다. 분자량은 A가 B의 2배이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B는 모두 비전해질이고, 서로 반응하지 않는다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 "ㄱ": 용질 A와 B의 몰 비율은 1:2이다.
    - 보기 "ㄷ": 용질 A와 B의 질량 비율은 1:2이다.
    - 보기 "ㄴ": 용질 A와 B의 몰 비율과 질량 비율이 모두 1:2이므로 옳은 설명이다.
    따라서 정답은 "ㄴ"이다.
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13. 그림 (가)는 강철 용기에 X(g)가 들어 있는 것을, (나)는 (가)에 He(g)를 첨가하고 온도를 높인 상태를 나타낸 것이다. X와 He의 분자량은 각각 a, 4이다.

는?

(정답률: 알수없음)
  • (가)에서는 X(g)만 들어 있기 때문에 압력은 X(g)의 분압(pX)이다. (나)에서는 He(g)가 첨가되었기 때문에 총 압력은 pX + pHe 이다. 이때, 이상기체 법칙에 따라 pXV = nXRT, pHeV = nHeRT 이므로 pX/pHe = nX/nHe 이다. 따라서, pX + pHe = (nX + nHe)RT/V 이고, 이를 이상기체 법칙에 대입하면 (가)와 (나)의 온도가 같을 때, (나)의 압력은 (가)의 압력보다 4배가 된다. 따라서, 정답은 "" 이다.
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14. 그림은 농도가 서로 다른 A(aq) (가)~(다)를 혼합한 후 증류수를 추가하여 수용액 (라)를 만드는 과정을 나타낸 것이다. A의 화학식량은 24이고 (라)의 밀도는 1.05 g/mL이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 A(aq)의 농도가 서로 다르기 때문에 혼합 후 증류수를 추가하여 수용액을 만들어도 A(aq)의 농도는 일정하지 않다. 따라서 (라)의 밀도는 구성 요소의 농도와는 무관하게 일정하므로, 보기에서는 "ㄴ"만이 옳은 설명이다.
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15. 그림에서 (가)는 A(ℓ)의 증기 압력 곡선을, (나)는 진공 강철 용기에 wg의 A(ℓ)를 넣고 가열할 때 온도에 따른 A(g)의 압력을 나타낸 것이다. (나)에서 직선 구간의 기울기는 k이다.

같은 조건에서 2wg의 A(ℓ)를 넣고 가열할 때 온도에 따른 A(g)의 압력을 나타낸 것으로 가장 적절한 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 2wg의 A(ℓ)를 넣고 가열할 때는 A(ℓ)의 증기 압력 곡선이 그대로 유지되므로 (가)와 동일한 곡선을 따르게 된다. 따라서 온도에 따른 A(g)의 압력은 (나)와 동일한 직선 구간을 따르게 된다. 이 직선 구간의 기울기는 k와 동일하므로 정답은 ""이다.
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16. 다음은 TK에서 기체 A와 B가 반응하여 기체 C가 생성되는 반응의 화학 반응식과 평형 상수이다.

그림은 TK에서 콕으로 연결된 강철 용기 (가)와 (나)에서 각각 이 반응이 평형에 도달한 상태를 입자 모형으로 나타낸 것이다. 는 각각 A ~ C 중 하나이고, 모형에서 입자 1개는 1몰을 나타낸다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 답: "ㄴ"

    이 반응에서 생성되는 C 기체의 농도가 증가하면, 반응이 역방향으로 작용하여 A와 B의 농도가 증가하게 된다. 따라서, 평형 상수 Kc는 일정하므로, C 기체의 농도가 증가하면, 역방향 반응 속도가 증가하여 C 기체의 농도가 감소하게 된다. 이러한 이유로, C 기체의 농도가 증가하면, 평형 상태에서는 다시 감소하여 일정한 값을 유지하게 된다.
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17. 그림 (가)는 물질 X의 상평형 그림을, (나)와 (다)는 실린더에 X를 넣어 압력이 다른 조건에서 평형에 도달한 상태를 각각 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (ㄱ) 그림 가는 물질 X의 상평형 그림으로, 압력과 부피의 변화가 없는 상태를 나타내고 있다.
    - (ㄷ) 그림 다는 실린더 안에 물질 X가 있을 때, 왼쪽 피스톤에 압력을 가하면 오른쪽 피스톤의 위치가 이동하여 압력이 균형을 이루게 된다. 이때, 왼쪽 피스톤에 가해지는 압력이 증가하면 오른쪽 피스톤의 위치도 같이 이동하게 되어 압력이 균형을 이루게 된다.
    - (ㄴ) 그림 나는 실린더 안에 물질 X가 있을 때, 오른쪽 피스톤에 압력을 가하면 왼쪽 피스톤의 위치가 이동하여 압력이 균형을 이루게 된다. 이때, 오른쪽 피스톤에 가해지는 압력이 증가하면 왼쪽 피스톤의 위치도 같이 이동하게 되어 압력이 균형을 이루게 된다. 따라서, (ㄷ)와 마찬가지로 압력이 균형을 이루게 된다.
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18. 다음은 2가지 반응의 화학 반응식과 반응 속도식이다. k1, k2는 반응 속도 상수이고, m, n은 반응 차수이다.

그림 (가)와 (나)는 2개의 강철 용기에 A와 X를 각각 넣고 반응시켰을 때, 시간에 따른 반응물의 농도를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하고 역반응은 일어나지 않는다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 그림 (가)에서는 A와 X가 동시에 반응하여 Y가 생성되는 반응이 일어나고, 그림 (나)에서는 A와 Y가 반응하여 X가 생성되는 반응이 일어난다.
    - 그림 (가)에서는 초기에 A와 X의 농도가 모두 높아 반응이 빠르게 일어나지만, 시간이 지남에 따라 농도가 감소하여 반응 속도가 느려진다.
    - 그림 (나)에서는 초기에 A의 농도가 높아 반응이 빠르게 일어나지만, 시간이 지남에 따라 Y의 농도가 증가하여 반응 속도가 느려진다.
    - 따라서, 그림 (가)의 반응은 A와 X의 농도에 따라 반응 속도가 결정되므로 1차 반응이고, 그림 (나)의 반응은 A와 Y의 농도에 따라 반응 속도가 결정되므로 2차 반응이다.
    - 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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19. 다음은 약염기 B(aq)의 이온화 반응식과 이온화 상수(Kb)이다.

그림은 B wg이 녹아 있는 B(aq) 10 mL를 0.5 M HCl(aq)으로 중화 적정한 결과를 나타낸 것이다.

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

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

    - "ㄱ" : B(aq)는 염기이므로 중화 적정 시 pH는 7보다 크다. 따라서 pH가 7인 경우는 없다.
    - "ㄴ" : 중화 적정 시 HCl과 B(aq)가 모두 반응하여 염이 생성되므로 용액의 전하량은 변하지 않는다. 따라서 중화 적정 시 용액의 전하량은 0이다.
    - "ㄷ" : 중화 적정 시 HCl과 B(aq)가 모두 반응하여 염이 생성되므로 용액의 총 몰수는 변하지 않는다. 따라서 중화 적정 시 용액의 총 몰수는 0.01 mol이다.
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20. 다음은 TK에서 기체 A와 B가 반응하여 기체 C가 생성되는 열화학 반응식이다.

그림 (가)는 TK일 때 부피가 1 L인 강철 용기에서 이 반응이 평형에 도달한 상태를, (나)는 (가)에 B 0.2몰을 추가하여 새로운 평형에 도달한 상태를, (다)는 (나)에서 온도를 높여 새로운 평형에 도달한 상태를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, (가)와 (나)의 온도는 같다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가)와 (나)의 상태 비교: B의 몰수가 증가하면 역반응 방향으로 평형이 이동하여 C의 몰수가 감소한다. 따라서 (나)에서는 C의 몰수가 (가)보다 작아진다.
    - (나)와 (다)의 상태 비교: 온도가 증가하면 엔탈피가 증가하여 엔트로피가 증가하는 방향으로 평형이 이동한다. 이 반응은 엔트로피가 증가하는 반응이므로 (다)에서는 C의 몰수가 (나)보다 증가한다.
    - 따라서, (ㄱ)은 (가)와 (나)의 상태 비교에 대한 설명이 맞고, (ㄷ)은 (나)와 (다)의 상태 비교에 대한 설명이 맞다.
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