수능(화학II) (2013-06-05 기출문제)
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1. 다음은 화학 평형의 이동을 알아보는 실험이다.

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, 반응 조건에서 H2와 I2의 초기 농도가 같고, HI의 초기 농도가 0이기 때문에, 반응이 진행하면서 HI의 농도가 증가하면서 평형 상태에서는 HI의 농도가 더 높아지게 된다. 따라서, 반응은 오른쪽으로 이동하여 HI의 생성이 더 많이 일어나게 된다.
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2. 자료는 흑연과 다이아몬드가 각각 산소와 반응할 때의 열화학 반응식을, 그림 (가)와 (나)는 이들의 구조를 모형으로 순서 없이 나타낸 것이다.

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

    ㄴ. 흑연과 산소의 반응식은 C + O2 → CO2이며, 다이아몬드와 산소의 반응식은 2C + O2 → 2CO이다. 이는 각각 흑연과 다이아몬드의 구조와 결합 형태에 따라 산화 반응이 다르게 일어나기 때문이다.

    ㄷ. 그림 (가)와 (나)에서 흑연과 다이아몬드의 구조가 다르기 때문에, 이들이 산소와 반응할 때 생성되는 이산화탄소의 양도 다르다. 따라서 이들의 열화학 반응식에서 계수가 다르게 나타나는 것이다.

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3. 다음은 NO2 로부터 N2O4 가 생성되는 반응의 화학 반응식이다.
과 은 각각 1몰의 NO2 와 N2O4 이다. (가), (나), (다)는 각각 평형 (Ⅰ), (Ⅱ), (Ⅲ)에 도달하였다.

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

    - (ㄱ) NO2 가 적게 생성되고, N2O4 가 많이 생성된다.
    - (ㄴ) 평형 (Ⅲ)에서는 NO2 와 N2O4 의 농도가 서로 같아진다.

    이유를 자세히 설명하면, 평형 (Ⅰ)에서는 NO2 가 많이 생성되고, N2O4 가 적게 생성된다. 이때, 용기 안의 전체 압력은 일정하므로, NO2 가 생성됨에 따라 용기 안의 압력이 증가하고, 이에 따라 NO2 가 생성되는 속도가 감소한다. 반면, N2O4 가 생성됨에 따라 용기 안의 압력이 감소하고, 이에 따라 N2O4 가 생성되는 속도가 증가한다. 이러한 과정이 반복되면, 평형 (Ⅱ)에서 NO2 와 N2O4 의 농도가 서로 비슷해진다. 평형 (Ⅲ)에서는 NO2 와 N2O4 의 농도가 서로 같아지며, 이때 생성된 NO2 와 N2O4 의 양은 평형 (Ⅰ)보다 적다. 따라서, NO2 가 적게 생성되고, N2O4 가 많이 생성된다는 것이 보기에서 (ㄱ)의 이유이고, 평형 (Ⅲ)에서 NO2 와 N2O4 의 농도가 서로 같아진다는 것이 보기에서 (ㄴ)의 이유이다.


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4. 다음은 A와 B가 반응하여 C가 생성되는 반응의 화학 반응식과 평형 상수(K)를 나타낸 것이다.

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (ㄴ) : (가)에서는 A의 농도가 높고 C의 농도가 낮기 때문에, 역반응이 우세하게 일어나므로 전반응이 일어나기 어렵다. 따라서, C의 농도는 거의 변하지 않고 A의 농도는 감소하게 된다.
    - (ㄷ) : (다)에서는 A와 C의 농도가 거의 같아지므로, 정반응과 역반응이 서로 비슷한 속도로 일어나게 된다. 따라서, 평형이 형성되어 농도가 일정하게 유지된다.
    - (ㄱ, ㄴ) : (나)에서는 C의 농도가 증가하면서, 역반응이 우세해지게 된다. 따라서, A의 농도는 감소하고 C의 농도는 증가하게 된다. (다)에서는 A와 C의 농도가 거의 같아지므로, 평형이 형성되어 농도가 일정하게 유지된다.
    - (ㄱ, ㄷ) : (가)에서는 A의 농도가 높고 C의 농도가 낮기 때문에, 역반응이 우세하게 일어나므로 전반응이 일어나기 어렵다. 따라서, C의 농도는 거의 변하지 않고 A의 농도는 감소하게 된다. (나)에서는 C의 농도가 증가하면서, 역반응이 우세해지게 된다. 따라서, A의 농도는 감소하고 C의 농도는 증가하게 된다. 하지만, (다)에서는 A와 C의 농도가 거의 같아지므로, 평형이 형성되어 농도가 일정하게 유지된다.
    - (ㄱ, ㄴ, ㄷ) : (가)에서는 A의 농도가 높고 C의 농도가 낮기 때문에, 역반응이 우세하게 일어나므로 전반응이 일어나기 어렵다. 따라서, C의 농도는 거의 변하지 않고 A의 농도는 감소하게 된다. (나)에서는 C의 농도가 증가하면서, 역반응이 우세해지게 된다. 따라서, A의 농도는 감소하고 C의 농도는 증가하게 된다. 하지만, (다)에서는 A와 C의 농도가 거의 같아지므로, 평형이 형성되어 농도가 일정하게 유지된다.


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5. 그림은 물(H2O)의 상평형 그림을 나타낸 것이다. A~C는 H2O의 온도와 압력 조건이 다른 상태이다.

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄷ, 압력이 1기압일 때 물이 증발하는 온도는 100℃이다." 이다.

    A 지점은 물이 고체 상태인 얼음이다. B 지점은 물이 액체 상태인 상태이며, 이 지점에서 물의 끓는 점인 100℃에서 물이 수증기 상태로 변한다. C 지점은 물이 기체 상태인 수증기이다.

    따라서, 압력이 1기압일 때 물이 증발하는 온도는 100℃이며, 이는 B 지점에서 일어나는 현상이다.
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6. 표는 온도 T와 압력 P 에서 몇 가지 물질의 반응 엔탈피(ΔH)를 나타낸 것이다.

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - "ㄴ" : 물질 A의 ΔH는 온도가 낮아질수록 증가한다. (T1에서 T2로 갈수록 ΔH가 증가함)
    - "ㄷ" : 물질 B의 ΔH는 압력이 낮아질수록 증가한다. (P1에서 P2로 갈수록 ΔH가 증가함)
    - "ㄱ, ㄴ" : 물질 C의 ΔH는 온도가 낮아질수록 증가하고, 압력이 낮아질수록 증가한다. (T1에서 T2, P1에서 P2로 갈수록 ΔH가 증가함)
    - "ㄱ, ㄷ" : 물질 D의 ΔH는 온도가 높아질수록 감소하고, 압력이 낮아질수록 증가한다. (T1에서 T2로 갈수록 ΔH가 감소하고, P1에서 P2로 갈수록 ΔH가 증가함)
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ" : 각 물질의 ΔH는 온도와 압력에 따라 변화하는 경향성이 있으며, 이를 이용하여 반응 엔탈피를 계산할 수 있다.
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7. 다음은 몇 가지 화학 반응의 열화학 반응식을 나타낸 것이다.

(가)~(라) 중 온도와 관계없이 항상 자발적인 반응과 비자발적인 반응으로 옳은 것은? (순서대로 자발적인 반응, 비자발적인 반응)

  1. (가), (다)
  2. (나), (다)
  3. (나), (라)
  4. (다), (가)
  5. (라), (나)
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "(다), (가)"이다.

    "(가)~(라)" 모두 Gibbs 자유 에너지 변화량인 ΔG가 음수인 경우 자발적인 반응이 일어난다. 따라서 "(가), (나), (다)" 모두 자발적인 반응이 일어난다.

    하지만 Gibbs 자유 에너지 변화량 ΔG는 온도에 따라 변화하므로, "(라)"는 온도가 높아질수록 ΔG가 양수가 되어 비자발적인 반응이 일어난다.

    따라서 온도와 관계없이 항상 자발적인 반응과 비자발적인 반응이 모두 일어나는 경우는 "(다), (가)"이다.

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8. 다음은 질산 암모늄(NH4NO3)을 물에 녹일 때 온도 변화를 알아보는 실험이다.

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다. 이는 질산 암모늄이 물에 녹을 때 엔탈피 변화가 양수이기 때문이다. 즉, 열이 흡수되어 주위 온도가 낮아지는 것을 알 수 있다. 이는 그래프에서도 보이는데, 녹는 과정에서 온도가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
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9. 표는 수용액 (가)~(다)에서 용질의 질량, 어는점, 끓는점을 나타낸 것이다.

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄴ"이다. 이는 수용액 가, 나, 다가 모두 같은 용질을 포함하고 있기 때문이다. 모든 수용액에서 용질의 질량은 10g으로 동일하며, 어는점과 끓는점도 모두 비슷한 범위 내에서 변화하고 있다. 따라서 용질의 특성은 수용액에 따라 달라지지 않고 일정하다는 것을 알 수 있다.
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10. 그림은 일정한 온도에서 요소 수용액과 포도당 수용액을 두 용기에 각각 넣고 평형에 도달한 후 수은 기둥의 양쪽 높이가 같은 상태를 나타낸 것이다. 평형에서 두 수용액의 농도와 질량은 그림과 같다.

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄷ"인 이유는 두 수용액의 농도와 질량이 같으므로, 두 용기에 넣은 요소 수용액과 포도당 수용액의 몰 비율이 같다는 것을 의미한다. 따라서 두 수용액의 총 몰수가 같으므로, 농도가 높은 요소 수용액의 질량은 농도가 낮은 포도당 수용액의 질량보다 적을 것이다. 이에 따라, 농도가 높은 요소 수용액의 수은 기둥에 올라가는 높이가 농도가 낮은 포도당 수용액의 수은 기둥에 올라가는 높이보다 높아지게 된다.
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11. 다음은 황산(H2SO4) 표준 용액을 만들 때 사용하는 실험 기구 중 일부와 실험 과정이다.

A에 해당하는 실험 기구와 만들어진 황산 표준 용액의 몰 농도 (M)로 옳은 것은? (단, H2SO4 의 분자량은 98 이다.) (순서대로 A,몰 농도(M)) [3점]

  1. ㄱ, 0.⑤
  2. ㄱ, 0.10
  3. ㄴ, 0.⑤
  4. ㄴ, 0.10
  5. ㄷ, 0.50
(정답률: 알수없음)
  • A는 적정 플라스크이며, 실험 과정에서는 황산과 물을 적정 플라스크에 넣고, 물을 첨가하여 총 용량을 1000 mL로 맞춘 후 균일하게 혼합한다. 이때, 황산의 몰 농도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    농도 = (용질의 몰수 ÷ 용액의 부피) × 분자량

    여기서 용질의 몰수는 적정에 사용한 황산의 몰수이며, 이는 적정 시 소모된 NaOH 용액의 몰수와 같다. 따라서, 적정 시 소모된 NaOH 용액의 몰수를 구하고, 이를 적정 플라스크에 넣은 황산의 부피와 분자량을 이용하여 계산하면 된다.

    만약 적정 시 50 mL의 0.1 M NaOH 용액이 소모되었다면, 황산의 몰수는 다음과 같다.

    몰수 = 0.1 mol/L × 0.⑤ L = 0.0⑤ mol

    따라서, 황산의 몰 농도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    농도 = (0.0⑤ mol ÷ 1 L) × 98 g/mol = 0.49 M

    하지만, 적정 시 소모된 NaOH 용액의 몰수는 정확히 0.⑤ M이 아닐 수 있다. 따라서, 이 실험에서 만들어진 황산 표준 용액의 몰 농도는 0.⑤ M보다 조금 높거나 낮을 수 있다.

    따라서, 정답은 "ㄴ, 0.⑤"이다.




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12. 그림은 닫힌 콕으로 분리된 용기에 각각 헬륨(He)과 아르곤(Ar) 기체가 들어 있는 상태를 나타낸 것이다.

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 이는 헬륨과 아르곤이 모두 원자량이 큰 기체이지만, 헬륨은 원자가 1개밖에 없고 아르곤은 원자가 18개나 되기 때문에 분자량이 크다는 점 때문이다. 따라서 콕을 열어 평형에 도달하면 헬륨이 아르곤보다 더 빠르게 용기 밖으로 나가게 되고, 결과적으로 용기 안에는 아르곤이 더 많이 남게 된다.
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13. 다음은 일정한 온도에서 기체 X와 Y의 확산에 대한 실험이다.

Y가 검출기까지 확산되는 시간 t(초)는? (단, 양쪽의 연결관, 콕, 검출기는 각각 동일하고, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. 0.5
  2. 1
  3. 4
  4. 8
  5. 32
(정답률: 알수없음)
  • 기체 X와 Y는 같은 온도에서 확산되므로, 두 기체의 확산속도는 분자량에 반비례한다. 따라서, X의 분자량이 Y의 분자량보다 4배 크므로, X의 확산속도는 Y의 확산속도의 1/4이다. 이에 따라, X가 검출기까지 확산되는 시간은 Y가 검출기까지 확산되는 시간의 4배가 된다. 따라서, Y가 검출기까지 확산되는 시간 t는 8초이다.
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14. 그림 (가)는 1 몰의 이상 기체에 대한 부피와 압력을, (나)는 이 기체에 대한 온도와 부피를 나타낸 것이다. (가)의 A, B, C는 각각 (나)의 p, q, r 중 하나와 같은 상태이다.

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

    ㄴ. A, B, C 지점은 모두 같은 온도에서 측정된 상태이다.
    - 그림 (나)에서 p, q, r 지점은 모두 같은 온도에서 측정된 상태이다.
    - 따라서, (가)의 A, B, C 지점도 모두 같은 온도에서 측정된 상태이며, 이는 보기에서 "ㄴ"이 옳은 이유이다.

    ㄷ. A, B, C 지점은 모두 같은 양의 기체를 나타낸다.
    - 그림 (가)에서 A, B, C 지점은 모두 같은 양의 기체를 나타낸다.
    - 따라서, (나)의 p, q, r 지점도 모두 같은 양의 기체를 나타내며, 이는 보기에서 "ㄷ"가 옳은 이유이다.



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15. 그림은 고체 X의 물에 대한 용해도 곡선과, X의 수용액 (가)와 (나)를 나타낸 것이다.

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

    ㄱ. 고체 X의 물에 대한 용해도 곡선은 온도가 증가할수록 용해도가 증가하는 것을 보여준다. 따라서 높은 온도에서는 더 많은 양의 고체 X가 물에 용해될 것이다.

    ㄷ. 수용액 (가)와 (나)를 비교해보면, (가)는 농도가 낮은 상태에서 포화 용액이 형성되어 있고, (나)는 농도가 높은 상태에서 포화 용액이 형성되어 있다. 이는 고체 X의 양이 높아질수록 물에 용해되는 양이 증가하기 때문이다. 따라서 높은 농도의 수용액을 얻기 위해서는 고체 X를 더 많이 녹여야 한다.
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16. 그림은 1기압에서 얼음(H2O)을 가열할 때 0℃와 100℃에서의 상변화를 모형으로 나타낸 것이다.

과정 (가)와 (나)의 엔트로피 변화(ΔS)와 엔탈피 변화(ΔH)를 각각 옳게 비교한 것은? (단, 비교하는 물질의 질량은 같다.) (순서대로 ΔS, ΔH)

  1. (가) > (나), (가) > (나)
  2. (가) > (나), (가) < (나)
  3. (가) < (나), (가) > (나)
  4. (가) < (나), (가) < (나)
  5. (가) = (나), (가) = (나)
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "(가) < (나), (가) > (나)"이다.

    (가)에서는 얼음이 녹아서 물이 되는 상변화가 일어나므로, 엔트로피 변화(ΔS)는 양수이다. 엔탈피 변화(ΔH)는 얼음의 녹는 엔탈피와 물이 생기는 엔탈피의 합이므로, 양수이다.

    (나)에서는 물이 수증기로 변하는 상변화가 일어나므로, 엔트로피 변화(ΔS)는 양수이다. 엔탈피 변화(ΔH)는 물이 수증기로 변하는 엔탈피와 수증기가 된 후에 냉각되어 액체로 변하는 엔탈피의 합이므로, 음수이다.

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17. 그림은 고체 A의 결정 구조와 고체 B의 결합 모형을 나타낸 것이다.

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 고체 A의 결정 구조가 결정적이지 않다는 것을 나타내고, "ㄴ"은 고체 B의 결합 모형이 이온결합이라는 것을 나타낸다. 이유는 그림에서 A는 무정형 고체로 나타나고 있으며, B는 이온결합을 형성하는 이온들이 서로 결합하여 구성되어 있기 때문이다.
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18. 그림은 2~4 주기 할로젠 원소의 수소 화합물 A, B, C의 끓는점을 나타낸 것이다.

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 옳은 것은 "ㄴ, ㄷ"이다.

    - A는 끓는점이 가장 높으므로 분자 내부의 원자가 더 많은 분자일 가능성이 높다. 2주기 할로젠 원소 중 분자 내부의 원자가 가장 많은 것은 I2이므로 A는 I2의 수소화물, 즉 HI이다.
    - B는 끓는점이 A보다 낮고 C보다 높으므로 분자 내부의 원자 수가 A보다는 적고 C보다는 많은 분자일 가능성이 높다. 2주기 할로젠 원소 중 분자 내부의 원자 수가 가장 적은 것은 F2이므로 B는 F2의 수소화물, 즉 HF이다.
    - C는 끓는점이 가장 낮으므로 분자 내부의 원자 수가 가장 적은 분자일 가능성이 높다. 2주기 할로젠 원소 중 분자 내부의 원자 수가 가장 적은 것은 F2이므로 C는 F2의 수소화물, 즉 HF이다.

    따라서 A는 HI, B는 HF, C는 HF이다.

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19. 그림은 액체 A와 B의 증기 압력 곡선을 나타낸 것이다.

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

    이유: 그림에서 액체 A와 B의 증기 압력 곡선이 서로 교차하는 지점은 A와 B의 녹는점과 끓는점이 일치하는 지점이다. 따라서 A와 B는 같은 물질이며, 이를 이용하여 상온에서 A와 B를 혼합하면 상호 용해된다.
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20. 자료는 어떤 신문 기사의 일부를, 그림은 물의 결합 모형을 나타낸 것이다.

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 수증기가 응결되어 액체 상태로 변하는 것을 나타내고, 그림에서도 수증기가 응결되어 액체 상태로 변하는 과정이 ㉠에 해당한다. 따라서 "ㄱ"이 정답이다. "ㄴ"은 액체가 기체 상태로 변하는 것을 나타내는데, 그림에서는 이에 해당하는 과정이 없다. "ㄷ"는 고체가 액체 상태로 변하는 것을 나타내는데, 그림에서도 이에 해당하는 과정이 없다. "ㄱ, ㄴ"은 보기에서 "ㄱ"과 "ㄴ" 모두 포함된 것으로, 그림에서는 "ㄴ"에 해당하는 과정이 없으므로 옳지 않다. 마지막으로 "ㄴ, ㄷ"는 액체가 기체 상태로 변하는 것과 고체가 액체 상태로 변하는 것 모두를 나타내는데, 그림에서는 이에 해당하는 과정이 없으므로 옳지 않다.
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