화학Ⅰ 정답

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

해설

1. [출제의도] 헬륨의 성질과 용도 파악하기

헬륨은 비활성 기체로 공기보다 가벼우며, 끓는점이 -267℃이므로 초전도체의 냉각제로 이용하고 있으며, 초저온 분리를 통해 천연가스로부터 얻는다. 또한 잠수병 발생을 줄이기 위해 산소와 함께 공기통에 헬륨을 주입하여 사용한다.

2. [출제의도] 중화 반응에서 이온 모형 이해하기

묽은 염산 20mL와 수산화나트륨 수용액 40mL가 완전히 반응하므로 염산의 농도가 수산화나트륨 수용액보다 2배 크다. 따라서 A점의 혼합용액에 존재하는 이온수의 비는 [eqn: rm H ^{+} :``Cl ^{-} :``Na ^{+}] = 1 : 2 : 1이다.

3. [출제의도] 물 분자의 결합과 상태 변화의 관계 이해하기

물 분자에서 공유결합 (가)는 수소결합 (나)보다 강하다. 물이 끓는 DE 구간에서는 물분자 간의 수소결합이 끊어지면서 상태변화가 일어난다. 구간 AB 는 고체 상태로 액체 상태인 구간 CD 보다 분자 배열이 더 규칙적이다.

4. [출제의도] 할로겐의 반응성 이해하기

각 단계에서 일어나는 반응의 반응식은

(가) [eqn: rm X _{2} ``+``2KY`` -> ``2KX``+Y _{2} (보라색)],

(나) [eqn: rm Cl _{2} ``+``2KX`` -> ``2KCl``+X _{2} (적갈색)],

(다) [eqn: rm Ag ^{+} (itaq rm)``+``Cl ^{-} (itaq rm)`` -> ```AgCl(흰색``앙금)]이다.

그러므로 (가)에서 [eqn: rm Y ^{-}]는 산화되었고, 반응성 순서는 [eqn: rm Cl _{2} ``>`X _{2} ``>`Y _{2}] 이다.

5. [출제의도] 비누의 세탁작용 이해하기

비누가 물에 녹으면 비누 분자의 친유성기는 안쪽을 향하여 공모양의 미셀을 만들고, 때와 만나면 친유성기가 때와 결합하여 섬유에서 때를 분리시킨 후 물 속으로 분산된다. 물 속에 분산된 미셀은 음전하를 띠는 친수성기의 반발로 인해 쉽게  뭉치지 못한다.

6. [출제의도] 주기율표에서 원소의 경향성과 성질 이해하기

고체에서 전기전도성이 있는 A와 B는 금속 원소이고, 나머지 C와 D는 할로겐 원소이다. 반응성이 [eqn: rm C _{2} ``>`D _{2}]이므로  C = Cl, D = Br 이며, 화학식이 AD, [eqn: rm BC _{2}]이므로 A =Na, B = Mg이다. 수돗물의 소독에 브롬([eqn: rm Br _{2}])은 이용하지 않는다.

7. [출제의도] 기체 분자 운동론 이해하기

A～D의 압력이 동일하기 때문에 콕을 열어도 실린더 내 질소 기체의 부피는 변하지 않는다.

같은 압력에서 온도가 낮은 기체의 부피가 작으므로 동일한 부피가 되기 위해 분자수가 더 많아야 한다.

8. [출제의도] 석회수와 드라이아이스의 반응과 그 생성물의 성질 이해하기

석회수에 드라이아이스를 넣으면 처음에는 탄산칼슘의 앙금이 생겨 뿌옇게 흐려지다가 나중에는 앙금이 용해되어 용액이 투명해진다.

[eqn: rm Ca(OH) _{2} ( it aq)+ rm CO _{2} ( it g) -> rm CaCO _{3} ( it s)+ rm H _{2} O( it l)]

[eqn: rm CaCO _{3} ( it s)+ rm H _{2} O( it l)+ rm CO _{2} ( it g) -> ` rm Ca(HCO _{3} ) _{2} ( it aq)]

용액(나)를 가열하면 탄산칼슘의 앙금이 생기면서 이산화탄소가 발생한다.

[eqn: rm Ca(HCO _{3} ) _{2} ( it aq) -> ` rm CaCO _{3} ( it s)+ rm H _{2} O( it l)+ rm CO _{2} ( it g)]

용액(나)를 냉각하더라도 이산화탄소가 대기로 방출되었기 때문에 역반응에 의한 처음 상태의 반응물로 되돌아 갈 수 없다.

9. [출제의도] 고분자 화합물의 구조식을 보고 성질 및 중합반응 이해하기

(가)는 폴리스티렌으로 스티렌([eqn: rm CH _{2}]=[eqn: rm CH]-[eqn: rm C _{6} H _{5}])이 단위체가 되어 첨가반응을 통해 이루어지는 사슬 모양의 중합체로서 열가소성 고분자이다.

(나)의 단위체는 한 분자 내에 아미노기(-[eqn: rm NH _{2}])와 카르복시기(-[eqn: rm COOH])가 동시에 존재하는 아미노산이며, 한 종류의 단위체가 축합중합반응을 하여 만들어진 고분자이다. (다)는 테릴렌(폴리에스테르)으로 에틸렌글리콜([eqn: rm HOCH _{2} CH _{2} OH])과 테레프탈산([eqn: rm HOOC]-[eqn: rm C _{6} H _{4}]-[eqn: rm COOH])을 단위체로 하는 축합 중합체이다.

10. [출제의도] LNG와 LPG의 성질 이해하기

(가)는 메탄(A)이 주성분인 LNG이고, (나)는 프로판(B)과 부탄(C)이 주성분인 LPG이다. (가)의 끓는점은 (나)의 끓는점보다 매우 낮아 액화시키기 어려우므로 휴대용 연료로 적합하지 않다. (나)는 (가)보다 발화점이 낮아서 불이 붙기 쉽고, 밀도가 커서 누출되면 확산이 잘 안되며, 연소 범위가 낮아서 조금만 누출되어도 폭발 가능성이 있어서 누출시 폭발 위험성이 크다. C는 B에 비해 끓는점이 높아서 추운 겨울에는 기화되기 어려우므로, 겨울에는 B의 비율을 더 높여야 한다. 단위 부피당 발열량은 연소열×밀도의 값으로 C가 가장 크다.

11. [출제의도] 알칼리 금속의 성질과 반응성 이해하기

알칼리 금속(M)과 물의 반응을 반응식으로 나타내면 [eqn: rm 2`M``+``2`H _{2} O`` -> ``2`MOH``+H _{2}]이다.

Na은 Li보다 반응성이 크므로 t는 짧아지고, 상대 질량이 크므로 같은 질량의 Li에 비해 입자수가 적어 N은 작아진다. 반응 결과 용액 속에 녹아있는 음이온은 [eqn: rm OH ^{-}]으로 같다.

12. [출제의도] 금속의 반응성 비교하기

실험 결과 금속의 반응성 순서는 다음과 같다.

[eqn: rm A`>`Zn``>`B``>(H)`>`C]

(가)에서는 [eqn: rm A+2H ^{+} -> A ^{2+} + H _{2}] 의 반응이 일어나므로 용액의 양이온 수는 감소하고,

[eqn: rm A+Zn^{2+} -> A ^{2+} +Zn] 의 반응 결과 금속판의 질량이 증가했으므로, 상대 질량은 [eqn: rm Zn``>`A]이다.

13. [출제의도] 탄화수소 유도체의 구조식을 보고 특성 추론하기

카페릭산과 바닐린 분자는 모두 불포화 결합을 가지고 있다. 두 분자 모두 페놀류이므로 염화철([eqn: rm FeCl _{3}]) 수용액과 정색반응을 한다. 또한 히드록시기(-OH)를 포함하는 분자 구조로 아세트산의 카르복시기(-COOH)와 에스테르화 반응을 한다.

14. [출제의도] 알루미늄과 철의 성질 및 합금 이해하기

보크사이트의 주성분이 [eqn: rm Al _{2} O _{3}]이므로 A는 Al이고, 내부까지 부식되기 쉬운 금속인 B는 Fe이다. Al의 합금은 두랄루민, Fe의 합금은 스테인리스강이고, 니크롬은 Ni와 Cr이 주성분인 합금이다.

15. [출제의도] 에탄올을 이용한 두 에스테르화반응 이해하기

에탄올과 아세트산을 반응물로 한 에스테르화 반응과 에탄올과 염화아실을 반응물로 한 에스테르화 반응의 공통 생성물 A는 에스테르(아세트산에틸)이고, B는 HCl이다. 에스테르는 Na과 반응하지 않으며, HCl은 강한 산으로서 철을 부식(산화)시키는 성질이 있다. 두 에스테르화 반응에서 염화아실은 상온에서도 반응이 일어나므로 촉매 및 가열 하에서 반응을 하는 아세트산보다 반응성이 크다.

16. [출제의도] 대기 오염물질의 반응 이해하기

물질 A는 탄화수소로 화석연료가 불완전 연소되거나 타이어가 닳을 때 발생한다. 탄화수소는 질소 산화물이 자외선과 반응하여 생긴 오존과 반응하여 광화학스모그를 일으킬 수 있는데, 탈황장치로는 제거할 수 없다. 또한 완전 연소시키면 이산화탄소(물질 B)와 물이 생성된다.

17. [출제의도] 보일의 법칙 이해하기

(나)에서 A부분의 기체 압력은 1기압, B부분의 기체 압력은 2기압이므로, 기체의 밀도는 B가 A의 2배이다. 온도가 일정하므로 A와 B에서 분자의 평균 운동속도는 같다. (가)에서 기체의 압력은 1기압이고 전체 부피는 100mL이다. (다)에서 기체의 압력이 2기압이므로 전체 부피는 50mL가 된다.

18. [출제의도] 탄소화합물 분류하기

(A)와 (B)는 산성을 띠므로 (가)는 "BTB 용액을 노란색으로 변화시킨다."이고, 벤젠 고리를 제외한 불포화 결합을 확인하는 기준인 (나)는 "브롬과 첨가반응이 일어난다."이다. 또한 에스테르의 가수분해 반응에 의해 메탄올이 생성되는 (C)는 (D)와 구분된다.

19. [출제의도] 앙금생성 반응에서 이온 수 변화 이해하기

옥살산나트륨 수용액과 염화칼슘 수용액은 다음과 같이 반응한다.

[eqn: rm Na _{2} C _{2} O _{4} ( it aq)+ rm CaCl _{2} ( it aq) -> rm CaC _{2} O _{4} ( it s)+ rm 2NaCl ( it aq)]

B점에서 옥살산 이온이 모두 없어지므로 남은 이온 수의 비는 [eqn: rm Na ^{+}:Cl^{ -} = 1 : 1]이다. A점에서 나트륨 이온의 수가 N개라면 C점에서는 나트륨 이온 N개와 칼슘 이온 0.5N개가 존재하므로 A점과 C점에서 양이온 수의 비는 2 : 3이다. B점과 C점에서 이온의 농도가 다르므로 전기전도도는 다르다.

20. [출제의도] 기체의 부피와 압력, 온도 관계 파악하기

온도가 일정할 때 [eqn: P _{1}]에서의 밀도가 [eqn: P _{2}]보다 크므로 [eqn: P _{1}]이 [eqn: P _{2}]보다 크다. 압력차가 2배이므로 [eqn: P _{1}]=2[eqn: P _{2}]이다. C점에서 기체의 압력은 A의 [eqn: {1} over {2}]배, 분자수는 A의 2배이므로, 부피는 A의 4배이다. 따라서 [eqn: PV]값은 A : C = 1 : 2이다. B, D에서는 온도, 압력이 같으므로 질량이 2배 큰 D의 부피가 B의 2배이다.