화학Ⅰ 정답

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

해설

1. [출제의도] 생활 속에서 철의 이용 분야 찾기

철은 기찻길의 레일, 볼트와 너트, 건축 구조물 등에 이용된다.

2. [출제의도] 물의 특성 이해하기

ㄱ, ㄷ. 얼음이 녹으면서 식용유 아래로 내려가는 것은 물의 밀도가 식용유보다 크기 때문이고, 두 층으로 분리되는 것은 극성이 다르기 때문이다. ㄴ. 얼음이 물로 될 때 수소 결합의 일부가 끊어지므로 물은 얼음보다 한 분자 당 수소 결합의 수가 작다.

3. [출제의도] 앙금 생성 반응 이해하기

ㄱ. 화학 반응식을 완결하면[eqn: rm ```CaCl _{2} ( it aq)]+[eqn: ` rm Na _{2} C _{2} O _{4} ( it aq)]

→[eqn: ``2`` rm NaCl( it aq)]+[eqn: `rmCaC _{2} O _{4} ( it s)]이다. ㄴ, ㄷ. 반응 과정에서 [eqn: rm Ca ^{2+}]은 전자를 잃거나 얻지 않았으므로 산화나 환원이 일어나지 않는다. 옥살산칼슘의 생성 반응은 앙금 생성 반응으로 알짜 이온 반응식은 [eqn: rm Ca ^{2+} ( it aq)+ rm C _{2} O _{4} ^{2-} ( it aq) ->][eqn: rm CaC _{2} O _{4} ( it s)]이다.

4. [출제의도] 물이 표면부터 어는 현상과 수소 결합의 관계 설명하기

ㄱ, ㄴ. 외부 대기의 기온이 낮아지면 물의 표면 온도가 4℃에서 0℃로 낮아져서 물이 얼게 된다. 이 때 수소 결합(결합 B)에 의하여 물의 표면 밀도가 감소하므로 대류 현상이 일어나지 않아 물은 표면부터 얼게 된다. ㄷ. 결합 A는 원자 간의 결합, 결합 B는 분자 간의 결합으로 결합 A가 결합 B보다 강하다.

5. [출제의도] 이온 모형을 통해 앙금 생성 반응 분석하기

혼합 용액 속에 구경꾼 이온인 [eqn: rm Ca ^{2+}]과 [eqn: rm NO _{3} ^{-}]의 개수가 같은 것으로 보아 염화칼슘([eqn: rm CaCl _{2}])과 질산은([eqn: rm AgNO _{3}])이 1 : 1로 반응하였다. ㄴ. 염화칼슘 수용액을 더 넣어도 [eqn: rm Ag ^{+}]이 남아있지 않으므로 더 이상 앙금이 생기지 않는다.  ㄷ. 혼합 전 단위 부피당 전체 이온수비는 질산은 수용액 : 염화칼슘 수용액 = 2 : 3이다.

6. [출제의도] 얼음과 물의 가열 곡선 해석하기

A : 얼음, B : 융해구간, C : 물. ① A와 C에서 기울기가 클수록 비열이 작다. ②, ③ B에서 가해준 열은 융해에 쓰이며 부피는 감소한다. ④ 물의 밀도는 0℃에서 4℃까지 증가하고, 4℃이후는 감소한다. ⑤ 물질의 양이 증가하면 가열시간이 길어지므로 기울기는 작아진다.

7. [출제의도] 기체의 압력과 부피관계 이해하기

ㄱ. 수은면의 높이차([eqn: h])가 커질수록 압력이 커지므로 기체 X의 부피는 감소하고 밀도는 증가한다. ㄴ. 온도를 높이면 기체 X의 부피가 증가하고 수은면의 높이차도 커지므로 [eqn: PV]값은 증가한다. ㄷ. 압력이 변하여도 [eqn: PV]값이 일정하므로 보일의 법칙이 설명된다.

8. [출제의도] 원그래프를 이용하여 수용액의 반응에서 이온 수 변화 이해하기

묽은 황산에 염기가 첨가될 때 ‘이온 없음’이 나타나므로, 이 반응은 중화 반응인 동시에 앙금 생성 반응이다. ㄱ. 이 반응에서 구경꾼 이온은 없다. ㄴ. [eqn: rmH _{2} SO _{4} -> 2H ^{+} +SO _{4} ^{2-}]이므로 A는 [eqn: rm SO _{4} ^{2-}], B는 [eqn: rm H ^{+}]이다. 염기가 첨가될 때 ‘이온 없음’이 나타나므로 염기는 [eqn: rm M(OH) _{2}] 이다. 따라서 C는 [eqn: rm M ^{2+}], D 는 [eqn: rm OH ^{-}]이므로 A와 D가 음이온이다. ㄷ. B와 D가 반응하면 물이 생성된다.

9. [출제의도] 대기오염 물질 그래프 분석하기

① 산성비의 주요 원인 물질인 이산화황은 산업 부문에서, 질소 산화물은 자동차에서 가장 많이 배출된다. ③ 런던형 스모그 주요 원인 물질은 이산화황으로 산업 부문에서 가장 많이 배출된다. ④ 광화학 스모그 주요 원인 물질은 질소 산화물로 자동차에서 가장 많이 배출된다. ⑤ 자동차에 촉매 변환 장치를 부착하면 질소 산화물의 배출량을 줄일 수 있다.

10. [출제의도] 공기 중 산소의 부피비 측정 실험 설계하기

ㄱ. 공기 중 산소의 부피비를 측정하는 실험이므로 X는 산소와 선택적으로 반응해야 한다. ㄴ. X는 10mL 공기 속의 산소와 모두 반응할 정도로 충분해야 한다. ㄷ. 압력에 따라 부피가 달라지므로 실험 전후 주사기 내부의 압력은 같아야 한다.

11. [출제의도] 센물을 단물로 만드는 과정 이해하기

ㄱ. 지하수를 가열할 때 앙금이 생성되었으므로 지하수는 일시적 센물로 생각할 수 있다. 일시적 센물을 가열하면 앙금과 함께 이산화탄소가 발생한다. ㄴ. 여과액 A가 여과액 B로 되는 과정에서 남아 있던 [eqn: rm Ca ^{2+}]이나 [eqn: rm Mg ^{2+}]이 1개 감소할 때마다 [eqn: rm Na ^{+}]이 2개씩 늘어나므로 용액 속의 전체 이온 수는 증가한다. ㄷ. 탄산나트륨을 충분히 가했으므로 여과액 B에는 [eqn: rm Ca ^{2+}], [eqn: rm Mg ^{2+}]이 들어 있지 않아 여과액 A보다 비누가 잘 풀린다.

12. [출제의도] 기체의 확산과 기체 분자 운동론과의  관계 이해하기

ㄱ. 기체 분자 수는 부피에 비례하므로 (가)에서 콕을 열기 전 분자 수는 같다. ㄴ. 양쪽 콕을 동시에 열었다 닫으면 기체 B의 평균 속력이 A보다 빠르므로 B가 A보다 빠르게 분출하여 실린더 속에 남아 있는 분자 수는 A가 B보다 많다. 따라서 피스톤은 오른쪽으로 이동한다. ㄷ. 피스톤이 정지한 후에는 실린더 내에서 두 기체의 압력이 같으므로 단위 부피당 분자 수가 같아서 분자 사이의 평균 거리는 같다.

13. [출제의도] 물의 정수 과정 이해하기

‘생명 빨대’의 2단계에서는 살균 작용이 일어나므로 이 때 적용된 원리는 염소투입실과 관련이 깊다.

14. [출제의도] 공기의 성분 기체와 그 이용 이해하기

A : 질소, B : 산소, C : 헬륨. 질소는 산소보다 반응성이 작고, 전구의 충전제로는 질소나 아르곤을 이용한다. 심해 잠수부의 공기통에는 산소와 함께 질소 대신 헬륨을 채운다.

15. [출제의도] 기체의 분자 운동의 이해와 보일의 법칙 적용하기

ㄱ. 기체 X, Y는 1L에서 각각 1기압과 2기압을 나타내므로 분자수비는 1 : 2이다. ㄴ. 기체 분자의 평균 운동 에너지는 절대 온도에 비례하므로 두 기체 분자의 평균 운동 에너지는 같다. ㄷ. 콕을 열면 부피가 2배씩 늘어나므로 X의 압력은 0.5기압, Y의 압력은 1기압이 된다. 따라서 용기 A와 B의 압력은 1.5기압이다.

16. [출제의도] 불순물이 포함된 구리에서 순수한 구리를 얻는 반응 이해하기

(＋)극에 불순물이 포함된 구리를, (－)극에 순수한 구리판을 연결하여 황산구리(Ⅱ) 수용액에 넣고 전기 분해하면 (－)극에서 구리가 석출된다. (＋)극에서는 Cu와 불순물 금속인 Fe이 녹아 나오는 산화 반응이 일어나고, (－)극에서는 [eqn: rm Cu ^{2+}]만  Cu로 환원되어 석출된다. Cu보다 반응성이 작은 Au, Ag은 찌꺼기로 바닥에 떨어진다.

ᄀ. (나)에서 구리의 환원 반응이 일어난다. ᄂ. (＋)극에서 산화되어 생성된 [eqn: rm Fe ^{2+}], [eqn: rm Cu ^{2+}]의 수 만큼 용액 중의 [eqn: rm Cu ^{2+}]이 (－)극에서 환원되므로 전기 분해가 일어나는 동안 수용액 속의 [eqn: rm Cu ^{2+}] 수는 감소한다.

17. [출제의도] 나트륨의 성질과 나트륨과 물의 반응 결과 생성된 NaOH의 공통점 찾기

나트륨과 물이 반응하면 NaOH과 [eqn: rmH _{2}]기체가 생성된다. 따라서 고체 물질 A는 NaOH이다. ᄀ. 금속 나트륨과 NaOH의 불꽃색은 Na에 의한 노란색이다. ᄂ. 고체에서 전기 전도성이 있는 것은 금속 나트륨이다. ᄃ. 나트륨과 물이 반응하면 NaOH이 생성되어 페놀프탈레인 용액을 붉게 변화시킨다.

18. [출제의도] 할로겐 원소의 반응성 비교하기

반응성이 큰 할로겐 원소일수록 음이온이 되기 쉬우므로 할로겐 분자와 할로겐화 이온이 반응할 때 반응성이 큰 원소가 이온이 된다. ᄀ, ᄂ. 실험 결과 NaX 수용액으로 쓴 글씨가 염소수와 브롬수에서 보라색으로 변했으므로, 반응성은 [eqn: rm Cl _{2}], [eqn: rm Br _{2}] > [eqn: rm X _{2}]이다. 이 때 [eqn: rm 2X ^{-} +Cl _{2} -> 2Cl ^{-}][eqn: rm +X _{2}] 반응이 일어나므로 [eqn: rm X ^{-}]은 [eqn: rm X _{2}]로 산화되었다. ᄃ. NaY 수용액이 염소수와 브롬수에서 변화가 없으므로 반응성은 [eqn: rm Y _{2}]  > [eqn: rm Br _{2}] > [eqn: rm I _{2}] 이다. 따라서 NaY 수용액과 요오드 용액은 반응하지 않는다.

19. [출제의도] KOH과 [eqn: rm bold{H _{2} SO _{4}}]의 반응에서 중화열, 전기 전도도, 이온 수 비교하기

[eqn: rm 2KOH+H _{2} SO _{4} -> K _{2} SO _{4} +2H _{2} O]의 반응이다. 그래프에서 점선은 [eqn: rm OH ^{-}]이고, 실선은 [eqn: rm SO _{4} ^{2-}]이다. ᄀ, ᄂ. 묽은 황산의 부피가 10mL일 때 중화점이므로 온도는 (나)에서 가장 높고, 전기 전도도는 가장 작다.  ᄃ. (가)에서 [eqn: rm OH ^{-}] : [eqn: rm SO _{4} ^{2-}] = 1 : 1 이다. [eqn: rm SO _{4} ^{2-}]이 N 개 첨가될 때, [eqn: rm H ^{+}]이 2N 개 첨가되므로  2N 개의 [eqn: rm OH ^{-}]이 감소되었다. 그러므로 처음 [eqn: rm OH ^{-}]과 [eqn: rm K ^{+}]이 각각 3N 개이다. 따라서 [eqn: rm K ^{+}] : [eqn: rm SO _{4} ^{2-}] = 3 : 1이다.

20. [출제의도] 온도, 압력, 질량 관계에서 기체의 성질 분석하기

ᄀ. 부피가 같은 용기에 질량비가 3 : 1인 기체 A와 C가 들어 있으므로 A와 C의 밀도의 비는 3 : 1이다. ᄂ. C를 A의 온도와 같게 하면 압력도 같아지므로 분자수는 같다. ᄃ. C의 온도를 B와 같게 하면 압력이 1기압이 되므로 B의 분자 수는 C의 3배이다. 따라서 B와 C의 분자 1개의 질량비는 1 : 3이다.