화학Ⅰ 정답

1	①	2	⑤	3	②	4	③	5	②
6	③	7	④	8	①	9	②	10	④
11	⑤	12	⑤	13	③	14	①	15	①
16	⑤	17	④	18	②	19	③	20	⑤

해설

1. [출제의도] 상태에 따른 물의 부피 변화와 수소 결합 이해하기

결합 A는 수소 결합, 결합 B는 원자간 결합(공유 결합)이다. 얼음에서 물이 될 때 수소 결합의 일부가 끊어지므로 한 분자 당 수소 결합의 평균 개수는 얼음이 물보다 많다. 밀도는 얼음이 물보다 작으므로 단위 부피당 분자수는 얼음이 물보다 작다. 결합의 세기는 공유 결합이 수소 결합보다 크다.

2. [출제의도] 상․하수 처리 과정 이해하기

(가)와 (다)에서 물보다 밀도가 큰 입자가 가라 앉는다. (나)와 (마)에서 세균 제거를 위해 염소를 투입한다. (라)에서 공기를 불어 넣어 호기성 미생물의 분해 능력을 이용해 유기물을 분해한다.

3. [출제의도] 지열 에너지의 원리 및 장․단점 이해하기

신재생 에너지의 한 종류인 지열 에너지는 지하 고온층의 증기 또는 물의 열을 이용하는 에너지이다. 그러나 가능한 지역이 한정되어 있고 지반이 침하되는 등의 문제점이 있다.

4. [출제의도] 주기율표의 임의의 원소로 구성된 물질의 성질 이해하기

주기율표에서 A는 [eqn: rm Li], B는 [eqn: rmO], C는 [eqn: rmNa], D는 [eqn: rmCl]에 해당한다. [eqn: rmLi]은 휴대용 충전지에 이용되며, [eqn: rmO _{3}]은 산화력이 커서 수돗물의 소독에 이용된다. [eqn: rmNa _{2} O]은 염기성 산화물로 수용액의 pH는 7보다 크며, [eqn: rmNa]은 물과 반응하여 수소 기체가 발생한다. [eqn: rm `LiCl]과 [eqn: rm`NaCl]은 불꽃 반응색이 다르다.

5. [출제의도] 실생활에서 사용되고 있는 여러 가지 금속의 특성 이해하기

금속의 반응성은 [eqn: rm Al] >[eqn: rm Fe] > [eqn: rm Cu] 이고, 밀도는 [eqn: rm Cu] > [eqn: rm Fe] > [eqn: rm Al]이므로 A는 [eqn: rm Al], B는 [eqn: rm Fe], C는 [eqn: rm Cu]이다. 사용 시작 시기가 가장 빠른 것은 반응성이 가장 작은 [eqn: rm Cu]이며, 비행기 동체의 경량화에는 밀도가 작은 [eqn: rm Al]이 적합하다. [eqn: rm Fe]과 [eqn: rm Cu]를 접촉시키면 반응성이 큰 [eqn: rm Fe]이 부식된다.

6. [출제의도] 철의 제련 과정 이해하기

용광로에서 철광석의 산화철은 코크스의 불완전 연소로 생성된 일산화탄소([eqn: rmCO])와 반응하여 철([eqn: rmFe])로 환원되므로 코크스([eqn: rmC])는 환원제로 사용된다. 석회석이 열분해되어 생성된 산화칼슘([eqn: rmCaO])이 불순물인 이산화규소([eqn: rmSiO _{2}])와 반응하여 슬래그([eqn: rmCaSiO _{3}])가 생성된다.

7. [출제의도] 센물의 단물화 과정 이해하기

탄산수소칼슘에 탄산나트륨을 넣었을 때의 반응은[eqn: {rm `Ca(HCO _{3} ) _{2}}(aq) +{RMNa _{2} CO _{3}}(aq) ` -> `{RMCaCO _{3}} (s)+{RM2NaHCO _{3}}(aq)]이다. 구경꾼 이온인 [eqn: rm`HCO _{3} ^{-}]의 수는 반응 전과 후에 변화가 없다. 용액 B는 [eqn: rm`Ca ^{2+}], [eqn: rm`Mg ^{2+}]이 없는 단물이다. 생성된 앙금[eqn: rm `CaCO _{3}]에 묽은 염산을 가하면 [eqn: {rm `CaCO _{3}}(aq) +{RM2HCl}(aq)` -> `rm `CO _{2} it (g)+ rm H _{2} O it (l)+ rm CaCl _{2} it (aq)]의

반응이 일어나 이산화탄소가 발생한다.

8. [출제의도] 분자의 상대적 질량에 따른 기체의 분출 속도 비교하기

피스톤이 오른쪽으로 이동하였으므로 실린더로 빠져나온 기체의 수는 [eqn: rm `A _{2} >AB]이고, 분자의 평균 운동 속력은 [eqn: rm `A _{2} >AB] 이며 분자의 상대적 질량은[eqn: rm `A _{2} `<`AB]이다. 원자의 상대적 질량은 B 〉A이므로 분자의 상대적 질량은 [eqn: rm `B _{2} >AB>A _{2}]가 되어 [eqn: rm`A _{2}]대신 [eqn: rm`B _{2}]로 실험하면 피스톤은 왼쪽으로 이동한다. 피스톤이 정지된 상태에서 실린더 내 기체 압력은 [eqn: rm `A _{2} `=`AB]이다.

9. [출제의도] 공기를 구성하는 기체의 종류 및 성질 이해하기

화학 반응 전과 후의 원자의 종류와 수는 같으므로 [eqn: rm`A]는 [eqn: rm`O _{2}], [eqn: rm`B]는 [eqn: rm`N _{2}]이다. [eqn: rm`N _{2}]는 반응성이 작아 형광등의 충전기체로 사용된다. [eqn: rm `O _{2}]는 광합성에 의해서도 생성되며 공기를 구성하는 기체 중 반응성이 가장 크다.

10. [출제의도] 탄소 화합물의 구조와 성질 이해하기

화합물은 벤젠 고리가 없으므로 방향족 탄소 화합물이 아니고 분자 내 에테르 결합([eqn: rm`-O-]), 에스테르 결합([eqn: rm `-COO-]), 아미드 결합([eqn: rm`-CONH-])을 가지고 있다. 아미드 결합 부분이 가수 분해되면 아세트산([eqn: rm `CH _{3} COOH])이 생성된다.

11. [출제의도] 광화학 스모그와 관련된 화학 반응 이해하기

[eqn: rm`A]는 온실 기체인 [eqn: rm`CO _{2}]이다. 촉매 변환 장치에서 일산화질소([eqn: rm`NO])와 일산화탄소([eqn: rm CO])가 질소([eqn: rm`N _{2}])와 이산화탄소([eqn: rmCO _{2}])로 변환된다. [eqn: rm NO _{2`} -> ``NO``+`O] 의 반응이 일어날 때 햇빛이 필요하다.

12. [출제의도] 에틸렌과 관련된 반응과 생성물의 성질 이해하기

A에 [eqn: rm`H _{2}]를 첨가하면 에틸렌([eqn: rmC _{2} H _{4}])이 생성되므로 A는 아세틸렌([eqn: rmC _{2} H _{2}])이다. 아세틸렌은 탄소 사이에 삼중 결합을 가진 불포화 탄화수소이다. 에틸렌에 물을 첨가하여 생성된 B는 에탄올([eqn: rmC _{2} H _{5} OH])이며, 히드록시기(-OH)를 가진 에탄올은 분자 간 수소 결합을 한다. 에틸렌의 첨가 중합에 의해 만들어진 폴리에틸렌은 분자 구조가 사슬 모양이다.

13. [출제의도] 탄소 화합물의 성질 및 중합 반응 이해하기

비스페놀 A는 페놀류이므로 염화철(Ⅲ) 수용액과 반응한다. 비스페놀 A와 포스겐의 반응은 축합 중합 반응이며, X는 비스페놀 A의 히드록시기의 [eqn: rm`H]와 포스겐의 [eqn: rm`Cl]로 이루어진 [eqn: rm`HCl]이다.

14. [출제의도] 계면 활성제의 구조와 성질 이해하기

(가)는 ABS계 합성 세제, (나)는 양이온성 계면 활성제, (다)는 비누의 구조식이다. 세 물질은 물 속에서 이온화하므로 수용액은 모두 전기 전도성이 있다. 비누는 찬물에서 잘 풀리지 않으므로 세척력은 (가) > (다)이다. (나)의 친수성기는 (+)전하를 띠므로 생성된 미셀은 양전하를 띤다.

15. [출제의도] 에스테르의 가수 분해와 탄화수소 유도체의 성질 이해하기

분자식이 [eqn: rm C _{3} H _{6} O _{2}]인 에스테르의 이성질체는 [eqn: rm CH _{3} COOCH _{3}]과 [eqn: rm HCOOC _{2} H _{5}]이다. [eqn: rm CH _{3} COOCH _{3}]이 가수 분해되면 [eqn: rm CH _{3} COOH]과 [eqn: rm CH _{3} OH]이 생성되고, [eqn: rm HCOOC _{2} H _{5}]이 가수 분해되면 [eqn: rm HCOOH]과 [eqn: rm C _{2} H _{5} OH]이 생성된다. 탄소수가 두 개이고 산성인 것은 [eqn: rm CH _{3} COOH]이고 은거울 반응을 하는 것은 [eqn: rm HCOOH]이다.

16. [출제의도] 금속의 반응성 이해하기

[eqn: rm B ^{2+} ``]와 [eqn: rm C ^{+} ``] 중 [eqn: rm C ^{+} ``]가 먼저 환원되었으므로 반응성은 [eqn: rm B>C]이다. 0～[eqn: itm _{1}]에서 [eqn: rm A+2C ^{+} `` -> ``A ^{2+} +2C], [eqn: itm _{1}]～[eqn: it m _{2}]에서 [eqn: rm A+B ^{2+} `` -> ``A ^{2+} +B]의 반응이 일어나므로 전체 반응성은 [eqn: rm A>B>C]이다. 0～[eqn: itm _{1}]에서 반응한 [eqn: RMC ^{ +}]은 3[eqn: rm N]개이므로 반응한 [eqn: rmA]는 1.5[eqn: rmN]개이고, [eqn: itm _{1}]～[eqn: it m _{2}]에서 반응한 [eqn: rm B ^{2+}]은 [eqn: rm N]개이므로 반응한 [eqn: rmA]는 [eqn: rmN]개이다. 그러므로 [eqn: m _{1} :`m _{2} =`3```:`5] 이다.

17. [출제의도] 할로겐의 성질과 반응성 이해하기

[eqn: rm X _{2}]는 [eqn: rm Br _{2}]이고, [eqn: rm`Y _{2}]는 [eqn: rm`I _{2}] 이다. 실험 Ⅰ에서 시클로헥산 층만 적갈색으로 변했으므로 [eqn: rm X _{2}]는 물보다 시클로헥산에 잘 녹는다. (나)의 수용액에는 [eqn: rm Na ^{+}]와 [eqn: rm X ^{-}]가 녹아 있다. 실험 Ⅱ에서 [eqn: rm NaX]와 [eqn: rm Y _{2}]의 반응은 일어나지 않으므로 반응성은 [eqn: rm X _{2}] ＞ [eqn: RMY_2]이다.

18. [출제의도] 기체의 성질 이해하기

기체의 분자수는 [eqn: {압력 TIMES 부피} over {절대`온도}]에 비례하므로 각 기체의 분자수는 다음 표와 같다.

	A	B	C
P(기압)	[eqn: 1]	[eqn: 1.5]	[eqn: 2]
V(L)	[eqn: 1]	[eqn: 2]	[eqn: 1]
T(K)	[eqn: T _{1}]	[eqn: 2T _{1}]	[eqn: 2T _{ 1}]
분자수	[eqn: RMN]	[eqn: RM1.5N]	[eqn: RMN]

같은 질량을 넣었을 때 기체의 분자수가 [eqn: rm B>C]이므로 분자의 상대적 질량은 [eqn: rm C>B]이고, 분자의 평균 운동 속력은 [eqn: rm`B>C]이다. 추를 제거하면 기체 [eqn: rm`B]의 압력이 1기압이 되고 [eqn: rm`C]의 압력은 2기압이므로 [eqn: h]는 76 ㎝가 된다.

19. [출제의도] 중화 반응 이해하기

혼합 용액 (가)와 (라)는 용액의 총 부피와 최고 온도가 같으므로, [eqn: rm Ba(OH) _{2}] 10 mL가 모두 반응하기 위해 필요한 [eqn: rm HNO _{3}]의 부피는 20 mL이다. 그러므로 중화 반응이 일어나기 전, 용액에 들어있는 [eqn: rmOH ^{ -}]과 [eqn: RMH ^{ +}]의 수를 상대적으로 나타내면 다음 표와 같다.

혼합 용액	[eqn: rm Ba(OH) _{2} ` it (aq)]의 [eqn: rm OH ^{-}]의 수	[eqn: rm HNO _{3} ` it (aq)]의 [eqn: rm H ^{+}]의 수
(가)	[eqn: RM2N]	[eqn: RM5N]
(나)	[eqn: RM4N]	[eqn: RM4N]
(다)	[eqn: RM6N]	[eqn: RM3N]
(라)	[eqn: RM8N]	[eqn: RM2N]

용액 (가)는 [eqn: rm OH ^{-}]과 [eqn: rm H ^{+}]이 [eqn: rm 2N]개씩 반응한 후,  [eqn: rm Ba ^{2+}]이 [eqn: rm N]개, [eqn: rm H ^{+}]이 [eqn: rm 3N]개, [eqn: rm NO _{3} ^{-}]이 [eqn: rm 5N]개 남아 있으므로 [eqn: {음이온`수} over {양이온`수}]=[eqn: {5} over {4}] 이다. (다)에서는 [eqn: rm OH ^{-}]수 > [eqn: rm H ^{+}] 수 이므로 pH  > 7 이다. 전기전도도는 중화점인 (나)가 가장 작으므로 (라) > (나) 이다.

20. [출제의도] 앙금 생성 반응에서 수용액의 이온 수 변화 그래프에 대한 자료 해석하기

질산납 수용액에 요오드화칼륨 수용액을 가할 때 [eqn: rm `Pb(NO _{3} ) _{2} ( it aq)]+[eqn: 2 rm KI( it aq)] [eqn: ->] [eqn: rm `PbI _{2}( it s)]+[eqn: rm `2KNO _{3}( it aq)]의 반응이 일어난다. N개의 [eqn: rm`Pb(NO _{3} ) _{2}]에 2N개의 [eqn: rm`KI]을 가하면 수용액 속의 양이온 수는 N → 2N이 된다. 반대로 N개의 [eqn: rm`KI]에 [eqn: {1} over {2}]N개의 [eqn: rm`Pb(NO _{3} ) _{2}]을 가하면 수용액 속의 양이온 수는 N → N이 된다. 따라서 실험Ⅰ은 [eqn: rm`Pb(NO _{3} ) _{2}]에 [eqn: rm`KI]을, 실험Ⅱ는 [eqn: rm`KI]에 [eqn: rm`Pb(NO _{3} ) _{2}]을 넣은 것에 해당한다. A에서 반응 전 양이온 수는 N개로 같으므로 [eqn: rm`Pb(NO _{3} ) _{2}]과 [eqn: rm`KI]의 음이온 수의 비는 2 : 1 이다. 생성된 앙금의 수는 C와 B에서 2N : N 이므로 질량은 C에서가 B에서의 2배이다. C와 B에서 [eqn: {rm `KI``개수 it} over {용액의``부피}]는 [eqn: rm` {2N} over {10mL}]:[eqn: rm ` {N} over {10mL}]= [eqn: 2:1]이므로 실험에 사용한 [eqn: rm`KI] 수용액의 단위 부피당 양이온 수 비는 [eqn: rm`2:1]이다.

	실험Ⅰ	실험Ⅱ
A	[eqn: rm `Pb ^{2+} :`N] [eqn: rm`NO _{3} ^{-} :2N]	[eqn: rm`K ^{+} :N] [eqn: rm`I ^{-} :N]
B	-	[eqn: rm`K ^{+} :N] [eqn: rm`NO _{3} ^{-} :N] [eqn: rm `PbI _{2} : {1} over {2} N]
C	[eqn: rm`K ^{+} :2N] [eqn: rm`NO _{3} ^{-} :2N] [eqn: rm `PbI _{2} :N]	-