다음은 물의 특성과 관련된 현상이다.

2013학년도 4월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역(화학Ⅱ)

제 4 교시

성명			수험번호						3

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과학탐구 영역

화학Ⅱ

과학탐구 영역

화학Ⅱ

요소 포화 수용액을 넣은 샬레에 나무 모양의 종이를 세워 두면 그림과 같이 종이에 요소 결정이 생성된다. 그 이유는 종이와 물과의 인력에 의해 요소 수용액이 종이를 이루는 섬유의 미세한 틈을 통해 위로 이동하였기 때문이다.

이 현상과 같은 물의 특성으로 가장 잘 설명될 수 있는 것은?

① 마른 수건에 물이 쉽게 스며든다.

② 겨울철에 호수의 물은 표면부터 언다.

③ 빨대를 물에 담그고 입으로 빨면 물이 올라온다.

④ 여름철 낮에 해변의 모래는 물보다 쉽게 뜨거워진다.

⑤ 이글루 안쪽 얼음벽에 물을 뿌리면 실내가 따뜻해진다.

다음은 이산화탄소의 분자량을 측정하기 위한 실험이다.

[과정]

(가) 실험실의 온도와 대기압을 측정한다.

(나) 고무 마개로 막은 주사기의 질량([eqn: w _{1}])을 측정한다.

(다) 주사기 안에 잘게 부순 드라이아이스를 소량 넣고 피스톤을 최대한 밀어 넣은 후 고무 마개로 막는다.

(라) 드라이아이스가 모두 승화하면 주사기 내부의 온도가 실험실 온도와 같아질 때까지 기다린 후, 주사기 표면에 생긴 물방울을 닦고 그림과 같이 주사기의 질량([eqn: w _{2}])과 이산화탄소의 부피를 측정한다.

[결과]

구분	온도 (℃)	대기압 ([eqn: rmmmHg])	부피 ([eqn: rmmL])	질량([eqn: rmg])
				[eqn: w _{1}]	[eqn: w _{2}]
측정값	25	760	50	127.36	127.45

이 실험 결과로 이산화탄소의 분자량을 구하는 식은? (단, 기체 상수 [eqn: R]은 0.082[eqn: rm atm]ㆍ[eqn: rmL/mol]ㆍ[eqn: rmK]이다.)

①	[eqn: {0.09 TIMES 0.082 TIMES 25} over {1 TIMES 0.05}]	②	[eqn: {0.09 TIMES 0.082 TIMES 298} over {1 TIMES 0.05}]
③	[eqn: {0.09 TIMES 0.082 TIMES 298} over {1 TIMES 50}]	④	[eqn: {0.09 TIMES 0.082 TIMES 25} over {760 TIMES 50}]
⑤	[eqn: {0.09 TIMES 0.082 TIMES 298} over {760 TIMES 50}]

그림과 같이 상온에서 냉동 고기를 두 금속 냄비 사이에 놓으면 공기 중에 놓아두는 것보다 빨리 해동시킬 수 있다.

해동이 빨리 되는 이유와 가장 관련 있는 금속의 성질은?

① 밀도가 크다.

② 전성이 크다.

③ 연성이 크다.

④ 반응성이 크다.

⑤ 열 전도성이 크다.

표는 4가지 분자의 물리적 성질을 나타낸 것이다.

분자	분자량	쌍극자 모멘트([eqn: rmD])	끓는점(℃)
[eqn: rm H _{2} O]	18	1.85	100.0
[eqn: rmHF]	20	1.91	19.5
[eqn: rm CH _{3} Cl]	50.5	1.87	-23.8
[eqn: rmI _{2}]	254	0.00	184.4

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 분자의 극성이 클수록 끓는점은 높아진다. ㄴ. [eqn: rmI _{2}]의 끓는점이 [eqn: rmHF]보다 높은 것은 분산력이 크기 때문이다. ㄷ. [eqn: rmH_2 O]의 끓는점이 [eqn: rm CH _{3} Cl]보다 높은 것은 수소 결합 때문이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 25℃의 물을 채운 실린더에 공기가 들어 있는 플라스크를 넣은 모습을 나타낸 것이다.

플라스크 안 공기의 밀도를 크게 하는 방법에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물에 대한 공기의 용해, 물의 증발, 피스톤의 마찰은 무시한다.) [3점]

		보 기
ㄱ. 피스톤 위에 추를 더 올려놓는다. ㄴ. 플라스크 안 공기의 온도를 높인다. ㄷ. 실린더 내부에 25℃의 물을 더 넣어 준다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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그림 (가)와 같이 동일한 비커에 같은 부피의 액체 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]를 각각 넣어 윗접시 저울에 올려놓았더니 일정한 시간이 흐른 후 (나)와 같이 되었다.

[eqn: rmA]와 [eqn: rmB]의 물리량을 옳게 비교한 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하다.)

		보 기
ㄱ. 밀도: [eqn: rmA] > [eqn: rmB] ㄴ. 증기 압력: [eqn: rmA] > [eqn: rmB] ㄷ. 끓는점: [eqn: rmB] > [eqn: rmA]

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 0.005[eqn: rmM] [eqn: rm NaOH( it aq)]을 만드는 과정이다.

(가) [eqn: rm NaOH(it`s)]  g을 1[eqn: rmL] 부피 플라스크에 넣고 증류수를 표선까지 가하여 0.1[eqn: rmM] [eqn: rm NaOH( it aq)]을 만든다.

[eqn: x]

(나) 200[eqn: rmmL] 부피 플라스크에 (가)의 용액  [eqn: rmmL]를 넣고 증류수를 표선까지 가하여 0.005[eqn: rmM] [eqn: rm NaOH( it aq)]을 만든다.

[eqn: y]

(가)의 [eqn: rmNaOH(it`s)]의 질량 [eqn: x]와 (나)의 0.1[eqn: rmM] [eqn: rm NaOH( it `aq)]의 부피 [eqn: y]는? (단, [eqn: rmNaOH]의 화학식량은 40이다.) [3점]

	[eqn: x]	[eqn: y]			[eqn: x]	[eqn: y]
①	4	5		②	4	10
③	5	10		④	5	20
⑤	8	20

그림은 어느 지역의 지하수 100[eqn: rmg]에 대한 수질 검사 결과표를 보고 세 학생이 대화하는 모습을 나타낸 것이다.

옳게 말한 학생만을 있는 대로 고른 것은?

① 민희	② 영희	③ 철수	④ 민희, 영희	⑤ 영희, 철수

그림은 일정량의 얼음을 단위 시간당 일정한 열량으로 가열하였을 때 시간에 따른 온도를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 기화열은 융해열보다 크다. ㄴ. 얼음의 질량을 2배로 하면 [eqn: rm AB] 구간의 길이는 2배가 된다. ㄷ. [eqn: rmCD] 구간에서 수소 결합 수는 일정하다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

표는 용액 (가)와 (나)에 대한 자료이다.

구분		용액 (가)	용액 (나)
용매	종류	[eqn: rmA]	[eqn: rmB]
	질량(g)	100	50
	분자량	[eqn: 2M]	[eqn: M]
용질 [eqn: rmC] 질량(g)		[eqn: w]	[eqn: w]
끓는점(℃)		79.28	82.62
끓는점 오름(℃)		2.53	2.53

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용질 [eqn: rm C]는 비휘발성, 비전해질이다.) [3점]

		보 기
ㄱ. 끓는점은 용매 [eqn: rmA]가 [eqn: rmB]보다 낮다. ㄴ. 몰랄 오름 상수([eqn: K _{rmb}])는 용매 [eqn: rmA]가 [eqn: rmB]보다 크다. ㄷ. 증기압 내림은 용액 (나)가 (가)보다 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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그림과 같이 온도가 같고 서로 반응하지 않는 두 기체 [eqn: rmX]와 [eqn: rmY]가 같은 부피의 용기 (가) ～ (다)에 들어 있다. [eqn: rmY]의 분자량은 [eqn: rmX]의 2배이다.

(가) ∼ (다)에 들어 있는 기체의 물리량이 같은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 밀도 ㄴ. 전체 압력 ㄷ. 평균 분자 운동 에너지

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)는 염화세슘([eqn: rmCsCl])의, (나)는 염화나트륨([eqn: rmNaCl])의 결정 구조를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		보 기
ㄱ. (가)에서 [eqn: rmCl ^{-}]은 단순 입방 구조를 이룬다. ㄴ. (가)에서 1개의 [eqn: rmCl ^{-}] 주위를 4개의 [eqn: rmCs ^{+}]이 둘러싸고 있다. ㄷ. (나)의 단위 세포당 실제 포함된 총 이온 수는 8개이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 상온에서 고체 결정 [eqn: rmA], [eqn: rmB _{2}], [eqn: rmAB _{2}]를 2가지 기준에 따라 분류한 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]는 임의의 원소 기호이다.)

		보 기
ㄱ. [eqn: rmAB _{2}]는 분자 결정이다. ㄴ. (가)는 금속 양이온과 자유 전자 사이의 결합으로 이루어진다. ㄷ. (나)는 [eqn: rmB _{2}]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 기체의 성질을 알아보기 위한 실험이다.

(가) 그림과 같이 연결된 3개의 용기에 헬륨([eqn: rmHe]), 네온([eqn: rmN`e]), 아르곤([eqn: rmAr])을 각각 넣었다.

(나) 콕 [eqn: rma]를 열고 충분한 시간이 흐른 후 닫았다.

(다) 콕 [eqn: rm b]를 열고 충분한 시간이 흐른 후 닫았다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하며 연결관의 부피는 무시한다.) [3점]

		보 기
ㄱ. (가)에서 [eqn: rm He]의 분자 수는 [eqn: rm Ar]의 3배이다. ㄴ. (나)에서 용기 [eqn: rmA]에 들어 있는 혼합 기체의 전체 압력은 4기압이다. ㄷ. (다)에서 용기 [eqn: rmA]에 들어 있는 각 기체의 부분 압력은 1기압으로 모두 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 삼투 현상을 알아보기 위한 실험이다.

[과정]

(가) 농도가 서로 다른 25℃의 설탕 수용액 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]를 준비한다.

(나) 피스톤을 고정 장치로 고정한 관에 설탕 수용액 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]를 각각 300[eqn: rmmL]씩 넣고 한쪽 끝을 반투막으로 막아 1[eqn: rmM] 설탕 수용액이 들어 있는 수조에 넣는다.

(다) 고정 장치를 풀고 피스톤의 이동이 멈추었을 때 설탕 수용액 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]의 부피를 각각 측정한다.

[결과]

설탕 수용액 [eqn: rmA]의 부피는 100[eqn: rmmL] 증가하였고, [eqn: rmB]의 부피는 100[eqn: rmmL] 감소하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하며 피스톤의 마찰은 무시한다.) [3점]

		보 기
ㄱ. 삼투 현상이 일어나는 동안 설탕 수용액 [eqn: rmB]의 농도는 증가한다. ㄴ. (가)에서 설탕 수용액 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]의 삼투압 비는 2 : 1이다. ㄷ. (가)에서 온도를 50℃로 높이면 설탕 수용액 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]의 삼투압 차이는 커진다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ,  ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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그림은 비커에 포도당 수용액이 들어 있는 모습을 나타낸 것이다.

이 수용액에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물과 포도당의 분자량은 각각 18과 180이다.)

		보 기
ㄱ. 퍼센트 농도는 18%이다. ㄴ. 포도당의 몰 분율은 0.05보다 크다. ㄷ. 물 1몰을 첨가하면 1[eqn: m]가 된다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 1기압에서 물 100[eqn: rmg]에 용질 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]의 질량 비를 달리하여 녹였을 때 수용액의 어는점을 나타낸 것이다.

[eqn: rmA]와 [eqn: rmB]의 분자량 비는? (단, [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]는 비휘발성, 비전해질이며 서로 반응하지 않는다.) [3점]

① 2 : 3	② 4 : 1	③ 4 : 3	④ 5 : 2	⑤ 5 : 3

그림 (가)는 절대 온도 4[eqn: T]에서 서로 반응하지 않는 기체 [eqn: rmX]∼[eqn: rmZ]가 실린더에 들어 있는 모습을, (나)는 (가)의 실린더를 냉각하면서 온도에 따른 부피를 나타낸 것이다. [eqn: rmX]∼[eqn: rmZ]는 기체 상태일 때 이상 기체 상태 방정식을 만족하며 몰수 비는 [eqn: rmX] : [eqn: rmY] : [eqn: rmZ] = 1 : 2 : 3이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 상태 변화를 통해 생성된 액체나 고체의 부피와 기체의 용해도는 무시한다.) [3점]

		보 기
ㄱ. [eqn: rm BC]구간에서 상태 변화가 일어난다. ㄴ. [eqn: rmX]∼[eqn: rmZ] 중 끓는점이 가장 높은 것은 [eqn: rmZ]이다. ㄷ. [eqn: rm AB] 구간과 [eqn: rm CD] 구간의 기울기 비는 2 : 1이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

다음은 기체 [eqn: rm X]와 [eqn: rm Y]의 확산 속도를 비교하기 위한 실험이다.

(가) 그림과 같이 진공 상태의 실린더와 연결된 용기 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]에 기체 [eqn: rmX]와 [eqn: rm Y]를 각각 2기압이 되도록 주입하였다.

(나) 양쪽 콕을 동시에 열었다 닫았더니 피스톤이 움직이다가 멈췄다. 이 때 실린더의 압력은 0.6기압, 용기 [eqn: rmB]의 압력은  [eqn: {5} over {3} rm `]기압이었다.

(나)에서 용기 [eqn: rmA]의 압력과 기체 [eqn: rm X], [eqn: rm Y]의 확산 속도 비는? (단, 온도는 일정하며, 연결관의 부피와 피스톤의 마찰은 무시하고 두 콕의 구멍 크기는 같다.) [3점]

	[eqn: rmA]의 압력	확산 속도 비			[eqn: rmA]의 압력	확산 속도 비
①	[eqn: {2} over {3}]기압	[eqn: 2] : [eqn: 1]		②	[eqn: 1]기압	[eqn: 1] : [eqn: 2]
③	[eqn: 1]기압	[eqn: 2] : [eqn: 1]		④	[eqn: {4} over {3}]기압	[eqn: 1] : [eqn: 2]
⑤	[eqn: {4} over {3}]기압	[eqn: 2] :[eqn: sqrt { 2}]

그림은 절대 온도 [eqn: T _{1}], [eqn: T _{2}]에서 각각 1몰의 이상 기체와 기체 [eqn: rmX]에 대하여 압력에 따른 [eqn: {1} over {부피}]을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		보 기
ㄱ. [eqn: T _{1}]은 [eqn: T _{2}]의 2배이다. ㄴ. [eqn: {PV it rm} over {RT it rm}] 값은 [eqn: rmC]에서보다 [eqn: rmB]에서 더 크다. ㄷ. 압력이 일정할 때 [eqn: rmA]에서의 절대 온도를 2배로 높이면 [eqn: {1} over {부피}]은 [eqn: a]가 된다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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※ 확인사항

문제지와 답안지의 해당란을 정확히 기입(표기)했는지 확인하시오.