화학Ⅱ 정답

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

해설

1. [출제의도] 결정성 고체와 비결정성 고체의 특성 이해하기

(가)는 석영으로 녹는점이 일정한 결정성 고체이고, (나)는 유리로 녹는점이 일정하지 않은 비결정성 고체이다. (가)와 (나)는 모두 전기전도성이 없다.

2. [출제의도] 원자의 구성 입자와 동위 원소 이해하기

(가)는 [eqn: rm _{3} ^{6} rm ``Li], (나)는 [eqn: rm _{3} ^{6} rm ``Li ^{+}], (다)는 [eqn: rm _{3} ^{7} rm ``Li]이다. 질량수 = 양성자수 + 중성자수 이므로 (다) > (가)이다. (가)와 (다)는 원자 번호는 같으나 질량수가 다른 동위 원소이며 화학적 성질은 같다. (나)는 양성자수가 전자수보다 크므로 양이온이다.

3. [출제의도] 분자의 특성에 따른 공유 결합 물질 분류하기

다중 결합이 있는 분자는 [eqn: rmCO _{2}]와 [eqn: rmHCN]이고 극성 분자는 [eqn: rm H _{2} O]와 [eqn: rmHCN]이다. 모든 분자 사이에는 분산력이 작용한다.

4. [출제의도] 분자의 구조 이해하기

(가)는 삼각뿔 구조로서 결합각 [eqn: alpha]는 약 107 °이고, (나)는 평면 삼각형 구조로서 결합각 [eqn: beta]는 약 120 °이다. (가)의 N에는 비공유 전자쌍이 한 쌍 존재한다.

5. [출제의도] 순차적 이온화 에너지에 대한 자료 분석하기

A는 1족 원소로 A～C 중 핵전하량이 가장 작다. B는 13족 원소이므로 B의 안정한 산화물은 [eqn: rm B_2 O_3]이다. C는 2족 원소이므로 안정한 이온이 되는 데 필요한 최소 에너지는 [eqn: E _{1}] + [eqn: E _{2}] = [eqn: 2.2 TIMES 10 ^{3} `` rm kJ/몰]이다.

6. [출제의도] 용액의 농도 계산하기

[eqn: rm NaCl]의 화학식량이 58.5이므로 [eqn: rm NaCl] 5.85 g은 0.1몰이다. [eqn: rm NaCl] 0.1 몰로 500 mL 용액을 만들었으므로 몰농도는 0.2 M이다. 퍼센트 농도(%)는 [eqn: {5.85` rm g it} over {500` rm mL TIMES it d` rm g/ rm mL it} ` TIMES 100] 이다. 증류수의 질량은 (용액의 질량 - 용질의 질량)이므로 (500[eqn: d] - 5.85) g이다.

7. [출제의도] 수소 원자의 에너지 준위와 선 스펙트럼 이해하기

전자기파의 에너지는 파장에 반비례한다. [eqn: c]의 전자 전이는 발머 계열(가시광선 영역)에서 파장이 두 번째로 크므로 (가)는 [eqn: c]에 의해 나타난다. [eqn: a]와 [eqn: b]에서 방출되는 에너지 값은 다음과 같다.

[eqn: a] : [eqn: E _{2} -E _{1} =rm `-1312( {1} over {2 ^{2}} - {1} over {1 ^{2}} )`kJ/몰=`+1312 TIMES {3} over {4}` kJ/몰]

[eqn: b] : [eqn: E _{INF } -E _{2} = rm `-1312( {1} over {INF ^{2}} - {1} over {2 ^{2}} )`kJ/몰=`+1312 TIMES {1} over {4}` kJ/몰]

따라서 [eqn: a]의 에너지는 [eqn: b]의 3 배이다. [eqn: d]에 의한 파장은 파셴 계열(적외선 영역)이므로 가시광선 영역의 파장보다 길다.

8. [출제의도] 원자 및 이온 반지름을 통한 원소의 성질 파악하기

A는 ‘이온 반지름 < 원자 반지름’ 이므로 금속 원소이고, B와 C는 ‘이온 반지름 > 원자 반지름’ 이므로 비금속 원소이다. A는 C보다 원자 반지름이 크므로 원자 번호는 C가 A보다 크다. B는 비금속이므로 고체 상태에서 전기전도성이 없다. 이온이 될 때 전자 껍질수가 감소하는 것은 1 개(A)이다.

9. [출제의도] 기체에 관한 그래프 해석하기

같은 질량의 기체 밀도는 부피에 반비례하므로 기체 C의 밀도는 A의 2 배이다. 기체 A와 B는 질량과 부피가 같지만 기체 B의 압력이 2 배이므로 기체 B의 분자수는 기체 A의 2 배이다. 기체 B와 C는 질량이 같지만 기체 B의 부피와 압력이 각각 C의 2 배이므로 기체 B의 분자수는 C의 4 배이다. 따라서 분자량은 [eqn: 1over4] 배이다.

10. [출제의도] 이상 기체와 실제 기체의 부피 비교하기

A에서 [eqn: rm {itV _{rmx}} over {itV}]값이 1보다 작으므로 기체 X의 부피([eqn: V _{rmx}])는 이상 기체의 부피([eqn: V])보다 작다. B에서 기체 X의 부피는 이상 기체와 같으므로 이상 기체 상태 방정식([eqn: PV=nRT])을 만족한다. 압력이 증가함에 따라 기체 분자 사이의 거리는 가까워지므로 기체 분자 간 반발력은 A보다 C에서 크다.

11. [출제의도] 용액의 증기 압력 내림과 용질의 몰 분율 관계 이해하기

물의 증기 압력은 60 mmHg이고 포도당 수용액의 증기 압력은 45 mmHg이므로 포도당 수용액의 증기 압력 내림([eqn: Delta P])은 15 mmHg이다. 수용액의 증기 압력 내림([eqn: Delta P]) = [eqn: P _{용매} TIMES x _{용질}] 이므로 15 mmHg = 60 mmHg[eqn: TIMES x _{포도당}] 에서  포도당의 몰 분율([eqn: x _{포도당}])은  0.25이다.

12. [출제의도] 물의  상평형 그림 이해하기

압력에 따라 고체나 액체 상태로 존재할 수 있는 물의 온도는 삼중점보다 낮아야 하므로 [eqn: t]는 0.01 보다 작다. [eqn: t]℃에서 A가 액체이므로 고체 상태인 C보다 대기압이 높다. 그러므로 대기압의 크기는 A > C > B이다. 물의 끓는점은 대기압이 높을수록 증가하므로 A 지역이 B 지역보다 높다. 물의 융해 곡선의 기울기가 (-)이므로 어는점은 압력이 낮을수록 높아진다. 따라서 물의 어는점은 B 지역이 C지역보다 높다.

13. [출제의도] 원자의 전자 배치 자료 분석하기

A, B, C의 바닥 상태 전자 배치는 각각 다음과 같다.

	[eqn: 1s]		[eqn: 2s]		[eqn: 2p]
A :	↑↓		↑
B :	↑↓		↑↓		↑	↑	↑
C :	↑↓		↑↓		↑↓	↑	↑

B의 원자가전자수는 5 이며, 같은 주기에서 원자번호가 증가할수록 원자 반지름은 감소하므로 원자 반지름이 가장 작은 것은 C이다.

14. [출제의도] 헤스의 법칙을 이용한 반응열 구하기

[eqn: rm H _{2} O( it g)]의 생성열은 [eqn: RMH _{2} O(itg)] 1 몰이 생성될 때의 반응열이므로 [eqn: DELTA H _{3}]와 같다. [eqn: rm CO (itg)]의 분해열은  [eqn: rm CO (itg)] 1 몰이 분해될 때의 반응열이므로 [eqn: rm CO(itg)` -> ` rm] [eqn: rm C(its)`+` {1} over {2} rm O _{2} (itg)`]와 같다. 따라서 [eqn: rm CO(itg)]의 분해열은 [eqn: DELTA H _{2} - DELTA H _{1}]이다. 반응열 [eqn: DELTA H _{4}]는 헤스의 법칙에 의해 [eqn: DELTA H _{4} = DELTA H _{1} - DELTA H _{2} - DELTA H _{3}]이다.

15. [출제의도] 전기 음성도의 차이에 따른 화학 결합 이해하기

끓는점이 낮은 AB와 AC는 분자성 물질로 A는 H이고, 끓는점이 높은 DB와 DC는 이온성 물질로 D는 Li이다. 또한 전기 음성도가 작은 B는 Cl, 전기 음성도가 큰 C는 F이다. AB의 전기 음성도 차이가 DB보다 작은 것은 A의 전기 음성도가 D보다 크기 때문이다. AC(HF)가 AB(HCl)보다 끓는점이 높은 것은 HF의 수소 결합 때문이다. 같은 족에서 원자 번호가 큰 Cl이 F보다 원자 반지름이 크므로 핵간 거리는 F로 이루어진 DC(LiF)가 DB(LiCl)보다 짧다.

16. [출제의도] 수용액의 어는점 내림 이해하기

어는점 내림은 용액의 몰랄 농도에 비례하므로 B의 몰랄 농도는 A의 3 배이고, B에 녹아있는 Y의 몰수([eqn: {w} over {M _{rmY} it}])는 A에 녹아있는 X의 몰수([eqn: {w} over {M _{rmX}}])의 3 배이다. 따라서 X와 Y의 분자량 비는 3 : 1 이다. A의 몰랄 농도는 1 m이므로 0.1 kg의 물에 녹아있는 X의 몰수는 0.1 몰이다. 용액의 증기 압력 내림은 용액 속의 용질의 몰 분율에 비례하므로 25 ℃에서의 증기 압력은 A가 B보다 크다.

17. [출제의도] 기체의 압력과 부피의 관계 이해하기

콕 [eqn: a]를 열었다 닫았을 때 진공 상태였던 용기에 들어있는 Ne의 분자수는 용기 A에서 감소한 Ne의 분자수와 같다. 분자수는 PV값에 비례하므로 0.5 기압 × [eqn: V _{rmA}] = 1 기압 × 2 L에서 [eqn: V _{rmA}]는 4 L이다. Ⅰ에서 Ne과 Ar의 몰수비는 2기압 × 4L : 0.5기압 × 3L = 16 : 3 이다. Ⅱ에서 콕 [eqn: b]를 열기 전 각 기체의 압력과 부피의 곱의 합은 콕을 열어 혼합시켰을 때의 전체 부피와 전체 압력의 곱과 같으므로 (1 기압 × 2 L) + ( 0.5 기압 × 3 L) = P × 5 L에서 P는 0.7 기압이다.

18. [출제의도] 묽은 용액의 끓는점 오름으로 화학식량 결정하기

묽은 용액에서 [eqn: DELTA T _{b} =K _{b} TIMES m]이므로 [eqn: T=T prime + it K _{b} TIMES m] ([eqn: T`] = 용액의 끓는점, [eqn: T'] = 용매의 끓는점)이다.

(가)는 79.4 = [eqn: T prime] + 5.2 [eqn: rm TIMES {32} over {itM _{rmX} it rm} ......①] 이고,

(나)는 82.0 = [eqn: T'] + 5.2 [eqn: TIMES {64} over {M _{rmX} it rm} ......②] 이므로

②식-①식은 82.0  - 79.4 = 5.2 × [eqn: ( {64} over {M _{rmX} it rm} - {32} over {M _{rmX} it rm} )]이다. 그러므로 X의 화학식량([eqn: M _{rmX}]) = 64 이다. ②식에 [eqn: M _{rmX}]값을 대입하면 82.0 [eqn: CENTIGRADE]= [eqn: T']+ 5.2[eqn: CENTIGRADE]이므로 용매 A의 끓는점([eqn: T'])은  76.8[eqn: CENTIGRADE] 이다.

19. [출제의도] 반응열을 이용한 결합 에너지 구하기

그래프에서 [eqn: rm H _{2}]의 결합 에너지 = 432 [eqn: rm kJ/몰], [eqn: rm Cl _{2}]의 결합 에너지  = 239 [eqn: rm kJ/몰]이고, 주어진 열화학 반응식에서 [eqn: rm H-Cl] 2 몰이 생성될 때의 반응열은 -185 [eqn: rm kJ/몰]이다. [eqn: DELTA H] = [eqn: SIGMA _{반응물의``결합``에너지}] - [eqn: SIGMA _{생성물의``결합``에너지}]이므로 -185 = (432 + 239) - 2([eqn: rm H-Cl]의 결합 에너지)에서 [eqn: rm H-Cl]의 결합 에너지는 428 [eqn: rm kJ/몰]이다.

20. [출제의도] 화학 반응에 의한 기체의 부분 압력과 몰수비 변화 파악하기

기체의 몰수(n) = [eqn: PV/RT] 이므로 연소 전과 후의 용기 내 기체의 몰수는 다음과 같다.

[eqn: n _{연소전} ``=n _{rmA} `+`n _{rmB} `= {1.0} over {RT} `+` {2.0} over {RT} `=` {3.0} over {RT} `]

[eqn: n _{연소후} ``= {P _{혼합} ` TIMES `V _{혼합}} over {RT} `=` {0.9기압` TIMES rm`2L} over {it RT} `=` {1.8} over {RT} `]

연소 반응에 의해 감소한 기체의 전체 몰수는

[eqn: n _{감소} `=n _{연소전} -n _{연소후} = {3.0} over { RT} - {1.8} over { RT } = {1.2} over { RT}]이고, 반응한 기체의 몰수비는 [eqn: n _{rm H _{2}} `:`n _{rm O _{2}}] = 2 : 1 이므로, 반응에 의해 감소한 기체의 몰수는 각각 [eqn: n _{rmH _{2}}] = [eqn: {0.8} over {RT}], [eqn: n _{rm O _{2}}] = [eqn: {0.4} over {RT}]이다. (가)에서 [eqn: n _{rmH _{2}} `=` {P _{rmH _{2}} ` TIMES `rm1L} over {RT} =` {0.8} over {RT}]이므로 [eqn: rm H _{2}]의 부분 압력([eqn: P _{rmH _{2}}])은 0.8 기압이다.

[eqn: P _{rmA} V _{rmA} `+`P _{rmB} V _{rmB}] = [eqn: `P _{혼합} `V _{혼합}]에서 1기압 × 1 L + 2기압 × 1 L = [eqn: P_혼합] × 2 L이므로 (나)에서 혼합 기체의 압력([eqn: P_혼합])은 1.5 기압이다.

연소 전과 후의 각 용기에 들어있는 물질의 상대적 몰수([eqn: n _{rmH _{2}}], [eqn: n _{rmO _{2}}], [eqn: n _{rmH _{2} O}])는 다음과 같다.

용기	연소 전		연소 후
	[eqn: n _{rmH _{2}}]	[eqn: n _{rmO _{2}}]	[eqn: n _{rmH _{2}}]	[eqn: n _{rmO _{2}}]	[eqn: n _{rmH _{2} O}]
A	0.8	0.2	0	1.8	0.8
B	0	2.0

그러므로 (다)에서 연소 전과 후의 [eqn: rm O _{2}]의 몰수비는 2.2 : 1.8 이므로 11 : 9 이다.