화학 II 정답

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

화학 II 해설

1. [출제의도] 화학 반응에서의 에너지 전환 이해하기

㉠은 연소 반응으로 발열 반응이다. ㉡은 액체 상태의 물이 기체 상태의 수증기로 변화하였으므로 엔트로피는 증가한다. 메테인과 산소가 가지고 있는 화학 에너지가 열 에너지로 전환되어 물이 끓는다.

2. [출제의도] 엔트로피와 반응의 자발성 이해하기

[eqn: DELTA H]가 0보다 작으면 계에서 주위로 열을 방출하고, [eqn: DELTA H]가 0보다 크면 주위에서 계로 열이 흡수된다. 세 반응에서 반응 전보다 반응 후에 분자수가 감소하므로 계의 [eqn: DELTA S]는 0보다 작다. [eqn: DELTA G]가 온도와 무관하게 양의 값을 갖기 위해서는 [eqn: DELTA H>0`], [eqn: DELTA S`<0]의 조건을 만족해야 한다.

3. [출제의도] 결정의 단위 세포 구조 이해하기

단위 세포면의 대각선 길이는 [eqn: 4r], 모서리 길이는 [eqn: l]이므로 [eqn: l ^{2} +l ^{2} =(4r) ^{2}], [eqn: l=2 sqrt {2} r]이다. 면심 입방 구조는 단위 세포 당 4개([eqn: {1} over {2} TIMES 6개+ {1} over {8} TIMES 8개])의 원자를 포함한다. 면심 입방 구조에서 한 원자와 가장 인접한 원자는 12개이다.

4. [출제의도] 산 염기 반응과 산화 환원 반응에서 양적 관계 이해하기

[eqn: rm NOF]에서 [eqn: rm F]의 산화수는 –1, [eqn: rm O]는 –2, [eqn: rm N]는 +3이다. 25℃일 때 강산과 강염기의 중화 반응에서 중화점의 pH는 7이다. (다)의 반응식을 완성하면 [eqn: rm H_2 O_2]+2[eqn: rm H^+]+2[eqn: rm I^-] → 2[eqn: rm H_2 O]+[eqn: rm I_2]이 되므로 [eqn: d]는 1이다.

5. [출제의도] 분자 간의 힘 이해하기

A와 B는 [eqn: rmI _{2}]과 [eqn: rmCl _{2}]이고, C와 D는 [eqn: rmHCl]와 [eqn: rmHF`]이다. A는 분자량이 가장 크므로 분산력도 가장 크다. B는 무극성 분자, C는 극성 분자이므로 C의 쌍극자 모멘트가 더 크다. D는 수소 결합을 하므로 분자량이 큰 C보다 끓는점이 더 높다.

6. [출제의도] 어는점 내림 적용하기

0.1 M [eqn: rm X(itaq)] 1 L의 질량은 [eqn: rm 1000` it d` rm `g]이고, [eqn: rm X]의 화학식량이 60이므로 0.1몰의 질량은 6 g이다. 용매 질량은 [eqn: (1000 it d-6)` rm g]이고, 용질은 0.1몰이므로 몰랄 농도를 [eqn: x] [eqn: m]라고 하면 [eqn: rm {0.1`몰} over {(1000 it d-6) rm g rm} = {rm itx`몰} over {1000`g}]이므로 [eqn: rm itx= {100} over {1000 it d-6 rm}]이다. [eqn: DELTA T _{f} =K _{f} TIMES m]이므로 [eqn: DELTA T _{f}]=[eqn: {186} over {1000 it d-6 rm} CENTIGRADE]이다.

7. [출제의도] 연소열의 측정 이해하기

에탄올의 연소에 의해 발생하는 열량은  [eqn: rm (4.2`J/g· CENTIGRADE TIMES 1000`g TIMES 2 CENTIGRADE )+(2.8`kJ/ CENTIGRADE TIMES 2` CENTIGRADE )=14`kJ]이며, 에탄올 0.46 g은 0.01몰이므로 에탄올의 연소열은 1400 kJ/몰이다. [eqn: t _{2}]가 실제보다 낮으면 발생하는 열량이 작게 측정되므로 연소열도 작게 계산된다. (가)에서 500 g의 물로 실험해도 연소열은 변하지 않고, [eqn: t _{2}]는 높아진다.

8. [출제의도] 온도 변화와 평형 이동 이해하기

화학 반응식의 계수비를 이용하면 (나)에서 A와 C의 농도(몰/L)는 4와 1이므로 ㉠은 4이다. 온도를 높였을 때 역반응이 우세하게 일어나므로 정반응의 엔탈피 변화([eqn: DELTA H])는 0보다 작다. (가)에서 역반응이 우세하게 진행되어 (나)가 되면서 평형 상수가 감소하므로 (가)의 평형 상수가 더 크다.

9. [출제의도] 용해도와 농도 이해하기

용매가 200 g, 용질이 50 g이므로 퍼센트 농도는 20%, 용해도는 25(g/물 100 g)이다. 용질의 몰수는 [eqn: {50} over {M _{rm X}}] 몰, 용액의 부피는 [eqn: {250} over {1000d}] L이므로 몰농도는 [eqn: {200d} over {M `_{rm X}}] M이다.

10. [출제의도] 자유 에너지 변화 이해하기

[eqn: DELTA G=`- DELTA S``·T`+ DELTA H]이므로 온도([eqn: T])에 따른 자유 에너지 변화([eqn: DELTA G]) 그래프에서 [eqn: DELTA H]는 [eqn: y] 절편, [eqn: - DELTA S]는 기울기에 해당한다. 따라서 A~C에서 [eqn: DELTA H]와 [eqn: DELTA S]의 부호는 다음과 같다.

구분	A	B	C
[eqn: DELTA H]	-	+	-
[eqn: DELTA S]	-	-	+

그러므로 A는 Ⅲ, B는 Ⅳ, C는 Ⅱ이다.

11. [출제의도] 산과 염기의 이온화 상수 이해하기

이온화 상수가 작은 [eqn: rm HF]는 약산이며, 역반응이 우세하다. 따라서 산의 세기는 [eqn: rm H_3 O^+]이 [eqn: rm HF]보다 강하다. [eqn: K _{a} ` TIMES][eqn: K _{b}]=[eqn: 1.0times10^-14]이므로 [eqn: rm`F ^{-}]의 [eqn: K _{b}]는 [eqn: 1.59 TIMES10^-11]이고, [eqn: rm CN^-]의 [eqn: K _{b}]는 [eqn: 1.6 TIMES 10 ^{-5}]이다. [eqn: rm NaCN]([eqn: aq])의 [eqn: rm CN^-]은 약산의 짝염기이므로 가수분해한다. 용액 속에서 [eqn: rm {[HCN][OH ^{-} ]} over {[CN ^{-} ]} =1.6 TIMES 10 ^{-5}], [eqn: rm [OH ^{-} ]`=`4 TIMES 10 ^{-3}] M으로 [eqn: rmpOH]는 [eqn: 3-rmlog4]이며, 25℃에서 [eqn: rmpH`+`pOH`=`14]이므로 [eqn: rmpH]는 [eqn: 11+rmlog4]이다.

12. [출제의도] 기체 반응과 압력 변화 이해하기

일정 온도에서 [eqn: P`V`` PROPTO `n]이므로 [eqn: rmH _{2}]와 [eqn: rmO _{2}]의 분자수비는 1 : 1이다. (나)에서 [eqn: rmH _{2}]와 [eqn: rmO _{2}]의 부분 압력은 각각 [eqn: {2} over {3}]기압이므로 전체 압력은 [eqn: ` {4} over {3}]기압이다. (다)에서 남아 있는 [eqn: rmO _{2}]는 [eqn: {1} over {3}]기압이므로 (나)와 (다)의 압력비는 4 : 1이다. (라)에서 용기 내 압력과 대기압의 차이가 [eqn: {2} over {3}]기압이 되어 수은 면의 높이 차는 (라)가 (가)의 [eqn: {2} over {3}]배이다.

13. [출제의도] 전기 분해 반응에서 양적 관계 이해하기

[eqn: rm Ag^+]+[eqn: e^-]→[eqn: rm Ag] 반응에서 21.6 g의 [eqn: rm Ag]이 석출되기 위해서는 0.2 몰의 전자가 필요하다. 0.2 몰의 전자로는 0.1 몰(6.4 g)의 [eqn: rm M^2+]이 환원되므로 [eqn: rm M]의 원자량은 64이다. 두 수용액의 (+)극에서 일어나는 반응은 2[eqn: rm H_2 O]→[eqn: rm O_2]+4[eqn: rm H^+]+4[eqn: e^-]으로 같기 때문에 전하량 Q를 가했을 때 발생된 기체의 몰수는 같다.

14. [출제의도] 상평형 그림과 물질의 상태 이해하기

(나)는 액체와 기체가 평형을 이루고 있으므로 삼중점에서의 압력 [eqn: P]보다 높아야 한다. (나)는 평형 상태이므로 자유 에너지는 변하지 않는다. 온도가 [eqn: T]보다 낮으면 대부분의 X는 고체로 변하지만 일부는 승화되어 기체 상태로도 존재한다.

15. [출제의도] 헤스 법칙 이해하기

생성 엔탈피로부터 3[eqn: rm C _{2} H _{2}](g) 와  [eqn: rm C _{6} H _{6}](g)의 엔탈피 차이는 598 kJ이다. 3[eqn: rm C _{2} H _{2}](g) 와  [eqn: rm C _{6} H _{6}](g)의 연소 생성물이 같으므로 [eqn: 3a+598 =itb]이다. 결합 에너지의 총합은 [eqn: rm C _{2} H _{2}](g)의 3배가  [eqn: rm C _{6} H _{6}](g)보다 598 kJ 더 작다. 3[eqn: rm C _{2} H _{2}](g) → [eqn: rm C _{6} H _{6}](g)는 발열 반응이다.

16. [출제의도] 산 염기 반응에서 양적 관계 이해하기

(다)에는 중화 반응으로 생성된 [eqn: rm NaA]([eqn: aq])과 남은 [eqn: rm HA]([eqn: aq])이 존재한다. [[eqn: rm Na^+]]는 [eqn: {5mmol} over {150mL}]=[eqn: {1} over {30}]M이고, [[eqn: rm H ^{+}]]는 [eqn: 2.0 TIMES 10 ^{-4}]M이므로, [[eqn: rm Na^+]]>[[eqn: rm H ^{+}]]이다. [[eqn: rm A^-]]>[[eqn: rm Na^+]]이다. (나)와 (다)는 모두 산 0.005몰과 염기 0.005몰의 중화 반응으로 0.005몰의 물 분자가 생성되지만 (다)의 경우 물 분자 일부는 가수 분해되어 감소한다. (가)와 (라)는 모두 0.1 M [eqn: rm HA] 100 mL, 0.1 M [eqn: rm NaOH] 50 mL, 0.1 M [eqn: rm HCl] 50 mL를 혼합한 용액이므로 (가)와 (라)의 pH는 동일하다.

17. [출제의도] 물의 증기 압력 이해하기

평형 (가)와 (나)에서 물의 온도가 일정하므로 증발 속도는 서로 같다. 25 mmHg일 때의 끓는점은 25 mmHg의 증기 압력을 나타내는 [eqn: T_1]이다. 일정한 부피에서 [eqn: n`` PROPTO `P overT]이므로 분자수는 (다)가 (나)의 4[eqn: T_1 over T_2]배이다.

18. [출제의도] 평형 상태와 물질의 양 분석하기

기체 [eqn: rm A]의 몰분율이 모두 0.5이므로 [eqn: rm A]의 부분 압력은 초기 상태에서 2 기압(4몰), 평형 상태에서 1.5 기압이다. 평형 상태에서 [eqn: rm B]와 [eqn: rm C]의 몰수의 합이 3몰이므로 반응 전후 물질의 양을 고려하면 변화된 몰수 비는 [eqn: rm A] : [eqn: rm B] : [eqn: rm C]= 1 : 3 : 2이다. 따라서 평형 상태에서 [eqn: rm B]는 1몰, [eqn: rm C]는 2몰이고, [eqn: b]는 3이다. 평형 상수는 [eqn: K `= rm`{[C`]^2} OVER {[A`][B`]^3}]=[eqn: 4 OVER3]이다. 평형 상태일 때 [eqn: rm B]의 부분 압력은 0.5 기압이다.

19. [출제의도] 전지 반응과 표준 전지 전위 이해하기

[eqn: rm Zn] 전극에서는 [eqn: rm Zn]([eqn: s])의 산화 반응이 일어나고, [eqn: rm Pt] 전극에서는 환원 전위가 더 큰 [eqn: rm Fe^3+]([eqn: aq])의 환원 반응이 일어나므로 전자는 [eqn: rm Zn] 전극에서 [eqn: rm Pt] 전극으로 이동한다. [eqn: rm Zn]+2[eqn: rm Fe^3+] → [eqn: rm Zn^2+]+2[eqn: rm Fe^2+]의 반응에서 표준 전지 전위는 0.77 V -(-0.76 V )=1.53 V 이고, [eqn: rm Fe^3+]의 농도는 감소한다.

20. [출제의도] 혼합 기체의 용해 평형 이해하기

(가)에서 1 L 용액에 용해된 A의 질량은 0.04 g이다. (나)의 기체 부피가 3배가 될 때 용해되어 있던 A가 기체 상태로 빠져 나오므로 기체 A의 압력은 [eqn: {1} over {3}]기압보다 크다. 기체 B의 압력이 기체 A의 2배이면 용해된 질량이 같지만, (나)에서 B의 압력은 A의 2배인 [eqn: {2} over {3}]기압보다 작으므로 용해된 B의 질량은 A의 질량보다 작다.