• 탐구 영역 (화학) •

정 답

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

해 설

1. [출제의도] 수소 원자의 선스펙트럼 원리 이해하기

[해설] ㄷ. 전자의 에너지 상태 차이가 클수록 방출하는 에너지의 크기가 크고 파장이 짧다.

[오답풀이] ㄱ. (가)와 (나)에서 전자는 높은 에너지 상태에서 낮은 에너지 상태로 변화되므로 빛을 방출하고 있다.

ㄴ. 에너지 차이는 (가)가 (나)보다 작으므로 (가)의 방출 에너지가 (나)보다 작고 파장이 길다.

2. [출제의도] 탄소화합물의 결합 방식 이해하기

[해설] 탄소는 원자가 전자가 4개이므로 최대 4개의 공유결합을 형성할 수 있다. 단일, 2중, 3중 결합이 가능하고 사슬모양과 고리모양 화합물을 형성하므로 다양한 탄소화합물을 만들 수 있다.

3. [출제의도] 화학반응식 이해하기

[해설] a가 2이므로 X 분자 1개와 반응하는 산소 분자는 2개이다.

[오답풀이] 생성물의 총 산소 원자수는 4개이므로  a는 2이다. CH4 ＋ 2O2 → CO2 ＋ 2H2O  X는 메테인이며, 대칭 구조이므로 물에 잘 녹지 않는다. 화학 반응식에서 X와 산소는 1:2의 부피비로 반응한다.

4. [출제의도] 수소핵융합 반응 이해하기

[해설] ㄱ. 4개의 수소원자핵이 2개의 양성자와 2개의 중성자로 구성된 헬륨원자핵을 형성하므로 헬륨원자핵의 질량수는 4이다.

[오답풀이] ㄷ. 수소핵융합반응이 일어날 때 질량결손이 일어나며 결손된 질량만큼 에너지로 방출된다.

5. [출제의도] 공유결합 이해하기

[해설] ㄱ. A는 원자가 전자가 1개이므로, A 원자 2개가 공유 결합할 때 전자쌍 1개를 공유하여 A2를 형성한다.

[오답풀이] ㄷ. A 원자 2개는 B원자 1개와 공유 결합하여 안정한 화합물을 형성한다.

6. [출제의도] 원소 주기율표에서 지구의 구성 원소 이해하기

[해설] ㄱ. (가)와 (나)는 각각 N와 O이다. N와 O는 2주기 원소로서 전자껍질 수가 같다. ㄴ. (다)는 Al이다. 지각 구성의 8대 원소는 O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg이다.

[오답풀이] ㄷ. (라)는 Ar으로서 비활성 기체이므로 25℃, 1기압에서 기체 상태로 존재한다.

7. [출제의도] 비누의 구조와 성질 이해하기

[해설] ㄷ. 염기성 물질은 단백질을 용해시키므로 동물성 섬유 세탁에 적합하지 않다.

[오답풀이] ㄱ. 비누는 물에 녹아 염기성을 나타낸다. ㄴ. A는 친유성기로 때에 부착하고, B는 친수성기로 물 쪽으로 향한다.

8. [출제의도] 태양계 행성의 대기 구성 물질의 성질 설명하기

[해설] ㄷ. 끓는점이 –196℃인 B2가 액체 상태일 때 B2에 기체 C를 넣으면 C의 온도가 끓는점(-186℃)보다 낮아지므로 C가 액화된다.

[오답풀이] ㄱ. 끓는점이 높을수록 분자 사이에 작용하는 인력이 커지므로 분자 사이에 작용하는 인력의 크기는 C > B2 > A2 이다. ㄴ. A2는 같은 원자가 결합되어 있는 분자로서 분자 내의 전자는 두 원자핵 주위에 균일하게 분포한다.

9. [출제의도] 지구와 목성의 대기 성분 분포 비교하기

[해설] ㄴ. 목성의 대기 성분 분포의 10.2%는 메테인, 암모니아, 헬륨이다. 이들은 지구의 대기 성분인 질소, 산소보다 가벼운 기체이다. 목성은 지구보다 크기와 질량이 크고 평균 온도가 낮은 행성으로, 가벼운 기체로 이루어진 대기층이 존재한다. 따라서 A2는 H2이다. ㄷ. 평균 운동 속력이 빠른 기체는 H2나 He 같은 상대적 질량이 작은 기체로서 지구보다 목성에 더 많이 존재한다.

[오답풀이] ㄱ. (가)에서 기체 분자의 상대적 질량이 클수록 기체 분자의 평균 운동 속력이 느리다는 것을 알 수 있다.

10. [출제의도] 지구 대기 성분과 주기율표 원소와의 관계 이해하기

[해설] ㄱ. 부피 조성비를 비교해보면 (가)～(라)는 각각 질소, 산소, 아르곤, 이산화탄소임을 알 수 있다. (라)는 식물의 광합성에 이용되므로 이산화탄소임을 확인할 수 있다. 따라서 반응성이 가장 큰 기체는 (나)이다.

[오답풀이] ㄴ. (다)는 아르곤으로서 비활성 기체이므로 주기율표에서 C에 위치한다.

ㄷ. A∼C는 각각 탄소(C), 산소(O), 아르곤(Ar)이다. (라)는 이산화탄소(CO2)이므로 원소 A와 원소 B로 이루어진 화합물이다.

11. [출제의도] 수돗물의 정수 과정 이해하기

[해설] ㄴ. (나)의 약품투입실은 응집제를 넣어 미세한 부유물을 엉기게 한다. ㄷ. (다)의 염소 투입실은 살균, 소독을 하는 곳이다.

[오답풀이] ㄱ. (가)의 침사지는 굵은 모래 등을 밀도차를 이용하여 가라앉히는 물리적인 분리 방법이다.

12. [출제의도] 생태계의 질소 순환 과정 이해하기

[해설] ㄴ. (나)는 자연 상태에서는 번개가 칠 때나 토양 속의 질소 고정 세균 등에 의해 질소를 고정하는 과정이다.

[오답풀이] ㄱ. (가)는 탈질소 세균에 의해 질산이온이 질소기체가 되어 다시 대기 중으로 돌아가는 과정이다. ㄷ. 식물은 주로 토양에서 암모늄 이온(NH4+)이나 질산 이온(NO3-)을 흡수하여 단백질과 핵산 등의 합성에 이용한다.

13. [출제의도] 물질대사에서 에너지 변화 이해하기

[해설] ㄱ. 효소는 촉매 작용을 한다. ㄴ. (가)는 생명체의 물질대사 중 동화작용으로 작은 분자를 합성하여 큰 분자를 만드는 반응으로 흡열반응이다. 여기에는 광합성, 단백질 합성 등의 반응이 있다.

[오답풀이] ㄷ. (나)는 이화작용으로 발열반응이며 세포 호흡이 이에 해당한다.

14. [출제의도] 전자 배치 모형을 이용하여 원소들의 성질 이해하기

[해설] ① F의 원자가 전자는 7개로 전자 1개를 얻어 비활성 기체의 전자 배치와 같아지면 더 안정해진다. 따라서 F는 다른 원자로부터 전자 1개를 얻어 F-이 되기 쉽다. ② Na은 원자 번호가 11번으로 전자수가 11개이다. Na+은 Na보다 전자가 1개 적으므로 10개의 전자를 가져 Ne의 전자 배치와 같다. ③ 18족 원소들은 가장 바깥쪽 전자껍질에 전자가 모두 채워져 있으므로 다른 물질과 잘 반응하지 않는다. ④ 원자 번호가 커지면 각 원자가 가지는 전체 전자의 수도 많아진다.

[오답풀이] ⑤ 같은 족에서는 원자 번호가 커져도 원자가 전자의 수는 변화 없다.

15. [출제의도] 지구를 구성하는 원소의 성질 이해하기

[해설] ㄷ. (나)에서 산소는 지각을 구성하는 원소  중 46.6%를 차지한다. 이것은 산소의 반응성이 크기 때문이다.

[오답풀이] ㄱ. (가)에서 지구 내부로 갈수록 밀도가 큰 철이나 니켈로 이루어져 있음을 알 수 있다.

ㄴ. (나)에서 지각을 이루는 산소, 규소, 알루미늄은 82.4%를 차지함을 알 수 있다.

16. [출제의도] 탄소 나노 튜브 이해하기

[해설] 탄소 나노 튜브는 전기 전도도가 구리와 비슷하고, 열을 빨리 전달하며, 강도는 철강보다 100배나 뛰어나다.

17. [출제의도] 연소 반응과 광합성 반응 비교하기

[해설] ㄱ. LPG의 주성분은 C3H8이며, LNG의 주성분은 CH4이다. ㄷ. (가)에서 C3H8은 산소를 얻어 산화되었고, (나)에서 CO2는 수소를 얻어서 환원되었다.

[오답풀이] ㄴ. 광합성 과정에서는 빛 에너지가 화학 에너지로 전환된다.

18. [출제의도] 액정 분자의 성질 설명하기

[해설] ㄱ. (가)에서는 불규칙적으로 배열되어 있는 액정 분자들을 통과한 빛이 아래쪽 편광판을 통과한다. ㄴ. 액정은 액체의 성질과 결정의 성질을 동시에 가지므로 전압을 걸어 주면 분자 배열이 달라질 수 있다.

19. [출제의도] 고분자 화합물의 합성 반응 이해하기

[해설] ㄱ. 헥사메틸렌다이아민과 아디프산은 6,6-나일론을 합성하는데 필요한 2가지 단위체이다.

ㄷ. 두 단위체에서 물이 빠지면서 고분자가 형성되는 축합 중합 반응이다.

[오답풀이] ㄴ. 단위체의 2중 결합이 끊어지면서 고분자가 합성되는 반응은 첨가 중합 반응이다.

20. [출제의도] 수소 연료전지 이해하기

[해설] 수소 연료 전지에서는 (+)극에는 산소가 공급되면서 환원 반응이 일어나고, (-)극에는 수소가 공급되면서 산화 반응이 일어난다. H2O이 생성되어 환경오염 물질이 생성되지 않는다. 수소 연료 전지의 에너지 효율은 40∼60%로 수소를 직접 연소시킬 때 보다 에너지 효율이 높다.