화학Ⅰ 정답

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

해설

1. [출제의도] 알루미늄의 일반적 성질 이해하기

금속 A는 알루미늄이다. 알루미늄은 산화되기 쉽기 때문에 자연 상태에서 산화알루미늄 상태로 존재한다. 보크사이트(산화알루미늄)로부터 알루미늄을 제련하기 어려워 용융 전기 분해 방법으로 제련한다. 알루미늄은 밀도가 작은 금속으로 비행기 동체에 이용되며, 전기 저항이 작아 고압 송전선에 이용된다. 포일은 금속의 펴짐성을 이용한 것이다.

2. [출제의도] 에탄올 수용액의 농도에 따른 표면장력 그래프에 대한 자료 해석하기

물에 떠 있는 얼음이 녹은 경우는 수면의 높이 변화가 없다. 그러나 에탄올 수용액에 떠 있는 얼음은 물에 떠 있는 얼음보다 잠겨있는 비율이 더 크기 때문에 얼음이 녹으면 수면이 감소한다. 표면장력이란 표면적을 최소화 하려는 성질로 표면장력이 클수록 표면적을 늘리기 어렵다. 따라서 물이 에탄올보다 표면장력이 크기 때문에 표면적을 늘리기 어렵다.

3. [출제의도] 수소 에너지의 원리 및 장‧단점 이해하기

수소를 연소시키면 물이 생성되고 물을 전기 분해시키면 다시 수소를 얻을 수 있으므로 고갈될 염려가 없고 환경 오염 물질이 거의 배출되지 않는다.

4. [출제의도] 공기의 오염 원인과 그 대책 이해하기

A는 [eqn: rmCO_2]로 빗물에 녹아 pH 5.6 정도의 약한 산성을 띠며, 온실 기체이다. B는 [eqn: rmNO_2]로 햇빛에 의해 분해되면 [eqn: rmNO]와 [eqn: rmO]로 되며, 빗물에 녹아 질산을 만들어 빗물의 pH를 5.6 미만으로 낮춘다. C는 이산화황([eqn: rmSO_2])으로 탈황 장치로 제거한다.

5. [출제의도] 물의 정수 과정과 각 단계의 역할 이해하기

A는 침사지, B는 침전지, C는 염소 소독실이다. 침사지에서 모래와 같이 밀도가 큰 물질이 가라앉고, 침전지는 응집용 약품에 의해 미세 입자를 응집시켜 가라앉힌다. 염소 소독실에서는 미생물이 살균된다.

6. [출제의도] 계면 활성제의 성질을 알아보는 실험 결과로부터 결론 도출하기

실험 Ⅰ에서 A는 [eqn: rm Ca^2+]을 포함한 수용액과 반응하여 앙금을 생성하므로 비누에 해당한다. 실험 Ⅱ에서 B는 미생물에 의해 분해가 되어 남아 있는 세제 양이 적어 거품 양이 적게 발생한다. 따라서 B는 생분해도가 큰 LAS계 세제이고, C는 ABS계 세제이다.

7. [출제의도] 염소 기체의 제법과 실험 결과로부터 할로겐 원소의 반응성 비교하기

하이포아염소산나트륨과 진한 염산의 반응은 NaOCl + 2HCl → NaCl+[eqn: rm H_2 O]+[eqn: rm Cl_2]로 염소 기체가 발생된다. 할로겐 원소의 반응은 2[eqn: rm Y^-]+[eqn: rm Cl_2] →  2[eqn: rmCl^-]+[eqn: rm Y_2]와 2[eqn: rm Z^-]+[eqn: rm Cl_2] →  2[eqn: rmCl^-]+[eqn: rm Z_2]이다. 따라서 [eqn: rm Y ^{-`}]와 [eqn: rm Z ^{-}]는 산화되고, 반응성은 [eqn: rm X _{2}] > [eqn: rm Z_2]이다.

8. [출제의도] 질소, 산소, 이산화탄소의 제법 및 성질 이해하기

A는 산소의 생성 반응으로 [eqn: rm 2KClO _{ 3} rarrow 2KCl + 3O _{ 2}], B는 질소의 생성 반응으로 [eqn: RM NH _{ 4}NO _{ 2}] →[eqn: rm N _{ 2}]+[eqn: rm 2H _{ 2}O], C는 이산화탄소의 생성 반응으로 2[eqn: RM NaHCO _{ 3}]→[eqn: rm Na _{ 2}CO _{ 3}] +[eqn: rm CO _{ 2}]+[eqn: rm H_2 O]이다. 산소는 조연성 기체이고 질소는 극저온 냉각제로 사용되며 전구의 충전제로 사용되는 기체는 아르곤이다.

9. [출제의도] 석회수와 이산화탄소의 반응에서 수용액의 전류 세기에 대한 자료 해석하기

석회수에 이산화탄소를 공급하면 [eqn: rm Ca(OH)_2]+[eqn: rm CO _{ 2}]  → [eqn: rm CaCO_3] + [eqn: rm H_2 O] 반응이 일어나 중화열이 발생하므로 수용액의 온도는 높아진다.

[eqn: t_1]→ [eqn: t _{2```}]에서 수산화 이온([eqn: rmOH^-])의 감소로 pH가 감소한다. [eqn: t _{2```}]→ [eqn: t _{3}]에서 이산화탄소가 계속 공급되면 [eqn: rm Ca CO _{3} it(s)]+[eqn: rm H _{2} CO _{3} it(aq)][eqn: rm -> Ca(HCO _{3} ) _{2}it (aq)] 반응이 일어나게 되어 앙금의 양은 감소한다.

10. [출제의도] 원유의 분별 증류 원리와 크래킹과 리포밍 개념 적용하기

(가)는 끓는점 차이를 이용한 물리적 변화가 일어나는 과정이다. (나)는 크래킹으로 탄소수가 작은 물질을 얻는 과정이다. (다)는 리포밍으로 사슬 모양의 탄화수소를 고리모양의 탄화수소로 바꾸는 과정이다. (라)를 통해 생성된 휘발유는 중유보다 탄소수가 작아 끓는점이 낮은 물질이다. (마)는 [eqn: rmC_3`H_6]의 첨가 중합 반응으로 폴리프로필렌을 합성하는 과정이다.

11. [출제의도] 알코올을 이용한 알데히드 및 에틸렌의 제법과 각 물질의 성질 이해하기

실험 Ⅰ은 메탄올의 산화 반응으로 포름알데히드(A)가 생성되고, 실험 Ⅱ는 에탄올의 탈수 반응으로 에틸렌(B)이 생성된다. A는 암모니아성 질산은 용액을 환원시키고 포름산으로 산화한다. B는 탄소수가 2개이며, 이중 결합을 갖고 있어 브롬 첨가 반응으로 탈색된다.

12. [출제의도] 탄화수소를 분류한 결과로부터 탄화수소의 가능한 구조 파악하기

A는 시클로부탄([eqn: rm C _{ 4}H _{ 8}]), B는 시클로부텐([eqn: RM C _{ 4}H _{ 6}]), C는 부탄([eqn: RM C _{ 4}H _{ 10}]), D는 부타디엔([eqn: RM C _{ 4}H _{ 6}]), E는 부텐([eqn: rm C _{ 4}H _{ 8}])이다. 따라서 B와 D는 분자식이 같은 물질이다. 한 분자 당 완전 연소될 때 생성되는 물 분자 수는 C : E  = 5 : 4 로 C가 더 크다.

13. [출제의도] 중화 반응과 앙금 생성 반응에서 수용액의 이온 수 변화 그래프에 대한 자료 해석하기

(가)는 [eqn: rm Ca(OH) _{2}], (나)는 [eqn: rm CaCO _{3}](흰색 앙금)이다.

(가)를 반응시킨 후 수용액에는 [eqn: RM Ca ^{ 2+}], [eqn: rm Cl^-] 이 존재하므로 [eqn: RM Ca ^{ 2+}] 수는 [eqn: rm Cl^-] 수의 [eqn: { 1} over {2 }]인 0.5N개이다.

14. [출제의도] 철의 부식 방지법으로 음극화 보호법과 외부 전원법 원리 및 차이점 이해하기

(가)는 음극화 보호법으로 철보다 반응성이 큰 금속 A가 먼저 산화되어 소모되므로 주기적으로 교체해 주어야 한다. (나)는 외부 전원법으로 철 구조물에 직류 전원의 (-)극을 연결하여 지속적으로 전자를 공급하므로 철의 부식을 방지한다. 외부 전원법에서의 금속 전극으로는 [eqn: rm Pb-Ag] 합금, [eqn: rm Pt-Ti] 합금 등을 사용한다.

15. [출제의도] 고분자의 분자 구조로 고분자의 특성 및 중합 반응 이해하기

(가)는 펩티드 결합을 가진 고분자로 분자 간 수소 결합을 한다. (나)는 열가소성 고분자이다. (다)의 단위체는 포도당으로 수용액 상태에서 포르밀기를 포함하고 있어 은거울 반응을 할 수 있다. 세 가지 고분자 모두 축합 중합체이다. (가)와 (나)의 단위체는 두 종류이고 (다)의 단위체는 한 종류이다.

16. [출제의도] 기체 분자 운동론을 이용하여 기체의 성질 설명하기

일정 온도에서 콕 a를 열기 전‧후의 용기 내 [eqn: PV]값은 일정하므로 [eqn: P_{rmX}]×1L = 1기압×3L 이다. 따라서 (가)에서 용기 A의 기체 압력은 3기압이다. (다)에서 콕 b를 열기 전‧후의 용기 내 [eqn: PV]값은 일정하므로 1기압×2L + [eqn: P_{rmY}]× 2L = 1.5기압×4L이다. 따라서 (가)에서 용기 C의 기체 압력은 2기압이다.

일정 온도에서 기체 분자수는 [eqn: PV]값에 비례한다. (다)에서 용기  B의 기체 X의 [eqn: PV]값은  0.5×2 = 1이고, 기체 Y의 [eqn: PV]값은 1×2 = 2이므로, 기체 Y의 분자수는 기체 X의 2배이다. (가)에서 두 기체의 질량이 같으므로 분자수가 많을수록 분자의 상대적 질량이 작고 분자의 평균 운동 속력이 크다. 기체 X의 [eqn: PV] 값은 3×1 = 3이고, 기체 Y의 [eqn: PV] 값은 2×2 = 4이므로, Y 분자의 상대적 질량은 X보다 작고 분자의 평균 운동 속력이 크다.

17. [출제의도] 중화 반응 및 앙금 생성 반응에서 이온들의 양적 관계와 알짜이온 반응식 이해하기

A에서의 알짜이온 반응식은 [eqn: rm H ^{ +}IT(aq)] + [eqn: RM OH ^{ -}IT (aq)] → [eqn: rm H _{2} O it (l)] 이고, B에서의 알짜이온  반응식은 [eqn: rm 2H ^{ +}IT(aq)] + [eqn: RM SO _{ 4} ^{ 2-} IT(aq)] + [eqn: RM Ba ^{ 2+}IT(aq)] + [eqn: RM 2OH ^{ -}IT(aq)] → [eqn: RM 2H _{ 2}O IT(l)] + [eqn: RM BaSO _{ 4}IT(s)]이다. 실험 Ⅰ과 Ⅱ의 중화점은 각각 [eqn: rm Ba(OH)_2 IT (aq)] 40mL와 20mL를 넣었을 때이다. 중화 반응으로 감소한 [eqn: rm H^+] 수는 A와 C에서 모두 2N개이므로 생성된 물의 질량은 같다. 용액 A는 40mL 속에 [eqn: rm H^+]이 2N개 들어 있고, 용액 B는 30mL 속에 [eqn: rm H^+]이 N개 들어있으므로 pH는 B > A이다.

18. [출제의도] 탄화수소 유도체의 구조로 작용기에 따른 화학 반응 이해하기

(가)는 페놀기를 가진 화합물로 1가지()이다. (나)는 염기성 물질로 1가지()이다. (다)는 [eqn: RM -OH], [eqn: RM -COOH]의 작용기를 가진 화합물로 3가지( )이다.

19. [출제의도] 염산과 금속의 반응에서 금속 이온 수의 양적 관계를 이해하여 금속의 반응성 비교하기

금속  A는 산, 물과 반응하여 수소  기체가 발생하므로 금속  B보다 반응성이 크다. (가)와 (나)에서 두 금속은 산과 반응하여 수소 기체를 발생시키며 반응식은 각각 [eqn: rm A]+[eqn: rm 2H ^{+}]→[eqn: rm A ^{ 2+}]+[eqn: rm H _{2} ^{}], [eqn: rm B]+[eqn: rm 2H ^{+}]→[eqn: rmB ^{2+}]+[eqn: rm H _{2} ^{}]이다. 금속과 산이 많이 반응할수록 수용액의 전체 이온 수가 감소하므로 수용액의 전체 이온 수는 금속과 반응한 양이 많은 (가)가 (나)보다 작다. (가)와 (나)에서 [eqn: rm B ^{2+}]수가 [eqn: rm A ^{2+}]수 보다 많으므로 (가)에서 발생한 수소 기체의 부피는 (나)보다 크다.

20. [출제의도] 온도와 기체의 PV 값의 관계 그래프로부터 기체의 법칙 적용하기

온도 [eqn: T] 에서 기체 C의 부피는 1이고, 온도 2[eqn: T] 에서 기체 D의 부피는 0.5이다. 기체의 밀도=[eqn: 질량 over 부피]이므로 동일한 질량에서 기체 C와 D의 밀도 비는 1 : 2이다. 일정 온도에서 단위 부피당 기체의 분자 수는 압력에 비례한다. 온도 [eqn: T] 에서 기체 A의 압력은 1기압이고, B의 온도를 [eqn: T] 로 낮출 때 부피가 일정한 상태에서 B의 압력은 0.5기압이 된다. 따라서 단위 부피당 분자 수의 비는 2 : 1이다. 온도 [eqn: T] 에서 기체 분자 수는 [eqn: PV] 값에 비례하므로 기체 B와 C의 분자수 비는 1 : 2이다. 분자의 상대적 질량비는 같은 질량에서 [eqn: 1 over 분자수]에 비례하므로 기체 B와 C의 상대적 질량 비는 2 : 1이다.