2013 학년도대학수학능력시험 ( 화학 Ⅰ ) 정답및해설 < 정답 >

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원길 난
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1 2013 학년도대학수학능력시험 ( 화학 Ⅰ ) 정답및해설 < 정답 > < 해설 > 1. < 정답맞히기 > 4 수산화마그네슘 (Mg(OH) 2 ) 은약염기성물질로과다분비된위산을중화하여위벽을보호하기위해복용하는의약품으로제산제이다. < 오답피하기 > 1 해열제는발열상태의체온을낮추는작용을하는의약품으로, 일반적으로진통효과도있어해열진통제라고도하며아스피린등이있다. 2 항암제는암세포의성장을억제하거나죽이는기능을하는의약품이다. 3 항생제는미생물의발육이나기능을억제하여죽이며, 세균성질병을치료하는의약품이다. 5 각성제는중추신경계를자극하며교감신경계를흥분시키는의약품으로, 몸전체의작용이일시적으로활성화되는효과를가진다. 우울증등을치료하기위한약으로사용되기도하지만습관성이있기때문에일부에서는마약의주성분으로악용되기도한다. 2. < 정답맞히기 > 각각의실험장치에서다음과같은화학반응식에의해기체 A~C 가생성되 며, A 는산소 (O 2 ), B 는이산화탄소 (CO 2 ), C 는아세틸렌 (C 2 H 2 ) 이다. 2H 2 O 2 (l) 2H 2 O(l) + O 2 (g) A CaC 2 (s) + 2H 2 O(l) Ca(OH) 2 (aq) + C 2 H 2 (g) C 2aHCO 3 (s) a 2 CO 3 (s) + H 2 O(l) + CO 2 (g) B 5 C 는아세틸렌 (C 2 H 2 ) 으로충분한산소를공급하여연소시키면많은열이발생하여 3000 이 상의고온을내므로철의용접과절단에사용된다. < 오답피하기 > 1 이산화망간 (MnO 2 ) 은과산화수소 (H 2 O 2 ) 의분해를빠르게해주는촉매이다. 따 라서이산화망간의양은변하지않는다. 2 A 는산소 (O 2 ) 로공기의주성분중반응성이가장큰기체이며, 물질의산화를도와주는조 연성기체이다. 형광등의충전기체로는반응성이거의없는아르곤 (Ar) 이사용된다. 3 B 는이산화탄소 (CO 2 ) 로물에녹아수소이온 (H + ) 을생성하므로산성을띤다. 4 B 는공기보다밀도가크고불에타지않으므로소화기의충전제로사용된다.

2 3. < 정답맞히기 > 5 실험 ( 다 ) 에서금속 M을넣은수용액에페놀프탈레인용액을떨어뜨렸을때수용액이붉게변하였으므로, 금속 M과물이반응하여생성된수용액은염기성이다. < 오답피하기 > 1 ( 가 ) 에서금속 M은석유속에가라앉은상태로보관되었으므로밀도는금속 M이석유보다큼을알수있다. 2 금속 M을석유속에보관하였으므로금속 M과석유는반응하지않음을알수있다. 3 ( 가 ) 에서금속 M의자른단면의광택이빠르게사라졌으므로금속 M은공기중에서산화물을형성함을알수있다. 4 5의화학반응식에서금속 M이물과반응하여 M 양이온을생성하므로전자를잃고산화된다. 4. < 정답맞히기 > ㄱ. A( 금 ) 는자연계에서원소로산출되고, B( 철 ) 는산화물로산출되므로산소와의반응성이큰 B가 A보다반응성이크다. ㄴ. C는세가지금속중밀도가가장작으므로알루미늄이다. 알루미늄에구리, 마그네슘, 망간을섞어만든합금인두랄루민은가볍고강하여비행기나자동차의동체로사용된다. < 오답피하기 > ㄷ. 금속을사용하기위해서는자연계에서쉽게얻을수있어야하므로, 반응성이작아자연계에서원소상태로산출되는금속부터먼저사용하였다. 따라서 A~C 중인간이가장먼저사용한금속은반응성이작은 A이다. 5. < 정답맞히기 > ㄱ. 철광석의철산화물 (Fe 2 O 3 ) 은다음의과정에의해산소를잃고철 (Fe) 로환원된다. 환원 C + O2 CO, Fe 2 O 3 + 3CO 2Fe + 3CO 2 산화ㄴ. 위와같이코크스 (C) 는불완전연소되어 CO를생성하며, CO는철광석의철산화물을환원시킨다. ㄷ. 탄산칼슘 (CaCO 3 ) 의열분해로생성되는산화칼슘 (CaO) 과 SiO 2 가반응하여슬래그 (CaSiO 3 ) 를생성한다. CaCO 3 CaO + CO 2, CaO + SiO 2 CaSiO 3 6. < 정답맞히기 > ㄱ. 상태변화구간에서는가해준열이물의수소결합을끊는데사용되므로온도가일정하게유지되며, 온도가일정하게유지되는구간이길수록상태변화에필요한열이많음을알수있다. 따라서물의기화열은얼음의융해열보다크다. < 오답피하기 > ㄴ. A는 0 얼음, B는 0 물이다. 물이얼음으로상태가변할때, 수소결합에의해육각형모양의빈공간이형성되므로얼음 (A) 의부피가같은질량의물 (B) 의부피보다크다. ㄷ. 얼음이물로상태가변할때수소결합의일부가끊어지므로, 분자당수소결합의평균개수는얼음 (A) 일때가물 (B) 일때보다많다.

3 7. < 정답맞히기 > ㄷ. 용액 X는칼슘이온이제거되지않은상태이고, 용액 Y는칼슘이온이제거된상태이므로용액속칼슘이온의수는 X가 Y보다많다. 따라서소량의비눗물을넣고흔들면칼슘이온의수가적은 Y에서더많은거품이생성된다. < 오답피하기 > ㄱ. 가열후식힌용액 X에는앙금이생성되지않았으므로 ( 가 ) 는영구적센물이라할수있다. 일시적센물은 HCO - 3 이포함되어있는물로가열하면다음의화학반응식에의해탄산칼슘의앙금이생성된다. Ca(HCO 3 ) 2 (aq) CaCO 3 (s) + H 2 O(l) + CO 2 (g) 또는 Mg(HCO 3 ) 2 (aq) MgCO 3 (s) + H 2 O(l) + CO 2 (g) ㄴ. ( 가 ) 에 a 2 CO 3 을넣어주면다음과같은반응에의해앙금 A(CaCO 3 또는 MgCO 3 ) 가생성된다. Ca 2+ (aq) + a 2 CO 3 (s) 2a + (aq) + CaCO 3 (s) 또는 Mg 2+ (aq) + a 2 CO 3 (s) 2a + (aq) + MgCO 3 (s) 앙금 A는탄산이온을포함하므로다음과같이수소이온과반응하여이산화탄소를생성한다. CaCO 3 (s) + 2H + (aq) Ca 2+ (aq) + H 2 O(l) + CO 2 (g) 또는 MgCO 3 (s) + 2H + (aq) Mg 2+ (aq) + H 2 O(l) + CO 2 (g) 8. < 정답맞히기 > ㄱ. 공기성분중에는부피비율로질소가 78.03%, 산소가약 20.99%, 아르곤이 0.93% 를차지하므로, A는산소, B는질소, C는아르곤이다. 따라서반응성은 A가 B보다크다. < 오답피하기 > ㄴ. 0, 1기압에서기체의밀도는 C가 B보다크므로, 분자의상대적질량도 C 가 B보다크다. ㄷ. 액화된공기를분별증류하면끓는점차이에의해질소, 아르곤, 산소를분리할수있으며, 끓는점이낮은기체일수록증류탑의위쪽에서얻어진다. 따라서 X는끓는점이낮은 B이다. 9. < 정답맞히기 > ㄱ. ( 가 ) 에서표면장력이물이에탄올보다큼을알수있다. 표면장력이클수록액체방울의모양이구형에가깝다. 따라서 ( 나 ) 에서표면장력이작아퍼져있는 A가에탄올, 표면장력이커구형에가까운 B가물이라할수있다. ㄴ. ( 가 ) 를보면 B( 물 ) 의표면장력은온도가증가할수록작아진다. 표면장력은액체의표면적을작게하려는힘이므로표면장력이클수록액체의표면적은작아지고, 표면장력이작을수록액체의표면적은커진다. 따라서 B의표면적은표면장력이작은 40 에서가 20 에서보다크다. < 오답피하기 > ㄷ. 물보다표면장력이작은에탄올을물에넣으면, 물분자사이에에탄올분자가들어가게되어물의표면장력이감소한다. 따라서물에에탄올을첨가한용액은물보다표면장력이작다.. < 정답맞히기 > ㄱ. 런던형스모그는화석연료의연소에의해생성된황산화물, 분진, 일산화탄소에의해발생한다. ㄴ. 깨끗한비는공기중에있는이산화탄소가녹아있어 ph 5.6의산성을띤다. 산성비는 ph가 5.6미만인비로, 황산화물이비에녹아수소이온을생성하므로비의 ph를 5.6이하로낮추기때문에나타난다. S(s) + O 2 (g) SO 2 (g), 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g), SO 3 (g) + H 2 O(l) H 2 SO 4 (aq) ㄷ. 황산화물은산화칼슘과반응하여아황산칼슘 (CaSO 3 ) 또는황산칼슘 (CaSO 4 ) 을생성한다. CaO(s) + SO 2 (g) CaSO 3 (s), CaO(s) + SO 3 (g) CaSO 4 (s)

4 11. < 정답맞히기 > 네가지탄화수소를각기준에의해분류하면다음과같다. 탄화수소 분자식 분자모양 화합물의종류 ( 가 ) C 6 H 고리모양 불포화탄화수소, 지방족탄화수소 ( 나 ) C 6 H 사슬모양 불포화탄화수소, 지방족탄화수소 ( 다 ) C 6 H 6 고리모양 불포화탄화수소, 방향족탄화수소 ( 라 ) C 6 H 12 고리모양포화탄화수소, 지방족탄화수소 ㄴ. ( 나 ) 는탄소원자사이에삼중결합이있으므로브롬수탈색반응을한다. ㄷ. ( 다 ) 는벤젠으로탄소와탄소사이의결합길이가모두같다. < 오답피하기 > ㄱ. ( 가 ) 는탄소원자사이에이중결합이있는불포화탄화수소이다. 12. < 정답맞히기 > ㄱ. ( 나 ) 에서적갈색이무색으로변하였으므로마그네슘 (Mg) 과 X 2 (Br 2 ) 이반응하였음을알수있다. 이때, 마그네슘은전자를잃으므로 Mg 2+ 이되며, X 2 은전자를얻으므로 X - 이된다. 따라서마그네슘은산화된다. Mg(s) + X 2 (aq) MgX 2 (aq) < 오답피하기 > ㄴ. ( 다 ) 에서 Y 2 수용액을넣었을때용액의색이적갈색이되었으므로 Y 2 와 MgX 2 가반응하여 X 2 (Br 2 ) 이생성되었음을알수있다. 이때, Y 2 는전자를얻어 Y - 이되고, X - 는전자를잃어 X 2 이된다. 따라서 X - 는산화된다. Y 2 + 2X - 2Y - + X 2 ㄷ. ( 라 ) 에서 Mg 조각을넣고시험관을흔들었을때적갈색이무색으로변하였으므로, X 2 가 Mg 와반응하였을알수있다. ( 마 ) 에서 Z 2 를넣고흔들었을때, 사염화탄소층이보라색을나타내므로시험관속에있는 X - 과 Y - 은 Z 2 와반응하지않았음을알수있다. 따라서 Z 2 는 Y 2 보다반응성이작으므로환원되기어렵다. 13. < 정답맞히기 > ㄴ. 추운겨울에는끓는점이 -0.5 인부탄은액화되어액체로존재하므 로겨울에기화를쉽게하기위해서는끓는점이낮은프로판의성분비를높여야한다. < 오답피하기 > ㄱ. LG 가 LPG 보다끓는점이낮으므로액화시키기어려워 LPG 보다저장과운반 이어렵다. ㄷ. 부탄은 C 4 H (g) + O2 (g) 4CO 2 (g) + 5H 2 O(l) 의반응과같이산소와반응하여완전연 소된다. 따라서생성된분자수비는 CO 2 : H 2 O = 4 : 5 이다. 14. < 정답맞히기 > ㄱ. ( 가 ) 에서일어난반응 MgBr 2 (aq) + 2KOH(aq) 2KBr(aq) + Mg(OH) 2 (s) 이다. 따라서알짜이온반응식은 Mg 2+ (aq) + 2OH - (aq) Mg(OH) 2 (s) 이다. < 오답피하기 > ㄴ. ( 나 ) 에서일어난반응은 KBr(aq) + AgO 3 (aq) KO 3 (aq) + AgBr(s) 이다. 이반응에서 Ag + 은전자를잃거나얻지않았으므로산화되거나환원되지않았다. ㄷ. 앙금 A는 AgBr이다.

5 15. < 정답맞히기 > 4 폴리비닐아세테이트가가지고있는에스테르기 (-COO-) 가끊어지면서 PVA 와아세트산을생성하므로 A 는 CH 3 COOH( 아세트산 ) 이다. < 오답피하기 > 1 ( 가 ) 에서비닐아세테이트 ( 단위체 ) 의탄소사이의이중결합이끊어지면서비닐아세테이트가계속적으로첨가반응이일어나폴리비닐아세테이트 ( 중합체 ) 를생성하였으므로 ( 가 ) 는첨가중합반응이다. 2 폴리비닐아세테이트가가지고있는에스테르기 (-COO-) 가끊어지면서히드록시기 (-OH) 를가지고있는 PVA와아세트산을생성하였으므로 ( 나 ) 는가수분해반응이다. 3 폴리비닐아세테이트가강한염기인 aoh에의해아세트산나트륨 (CH 3 COOa) 과히드록시기 (-OH) 를가지고있는 PVA를생성하였으므로 ( 다 ) 는비누화반응이다. 5 PVA는사슬모양의고분자화합물이므로열가소성고분자이다. 16. < 정답맞히기 > ㄱ. 살리실산페닐을가수분해하면살리실산과페놀 (A) 이생성된다. 따라 서살리실산과페놀의반응은카르복시기 (-COOH) 와히드록시기 (-OH) 의반응에의해에스테르 (-COO-) 가생성되는에스테르화반응이다. ㄷ. 살리실산페닐에는페놀이있으므로염화철 (FeCl 3 ) 수용액과정색반응을한다. < 오답피하기 > ㄴ. A 는페놀이므로 A 를녹인수용액은산성이다. 17. < 정답맞히기 > ㄴ. 일정한양의기체의부피가일정할때기체의압력은절대온도에비 례하고, 일정한양의기체의압력이일정할때기체의부피는절대온도에비례하므로, 일정 한양의기체의압력과부피의곱도절대온도에비례한다. ( 가 ) 에서 x축은 압력 이므로 A 는 기압, B 는 기압이다. 또한 A 와 B 에서의압력과부피의곱 (PV) 을각각구하면 A 는 1.0, B 는 0.5 이다. 따라서기체의절대온도는 A 에서가 B 에서의 2 배이다. < 오답피하기 > ㄱ. ( 가 ) 에서 A 에서의부피는 2.0L 이고 ( 나 ) 에서 A 에서의밀도가 2.0g/L 이므 질량 로, 이기체의질량 (= 밀도 부피 ) 은 4.0g이다. 따라서 B에서의밀도 (= ) 는부피 g/l이다. 질량ㄷ. C에서의부피 (= ) 는 2.0L이고, 압력은 1.0기압이므로압력과부피의곱은 2.0이다. 밀도 따라서절대온도는 C 에서가 B 에서보다 4 배높다. 그러나분자의평균운동속력은절대온도 의제곱근에비례하므로, 기체분자의평균운동속력은 C 에서가 B 에서의 2 배이다.

6 18. < 정답맞히기 > ㄷ. 반응한 B 원자수 1.2개중 개는수소이온과반응하였으므로나머지 0.2개는 A m+ 과반응하였다. A m+ 과 B n+ 의전하의비는 m : n = 2 : 3이므로반응할때의이온수는 A m+ : B n+ = 3 : 2이다. 따라서 0.2개의 B가반응하면 0.3개의 A m+ 이반응하므로수용액속에남아있는 A m+ 의이온수는 0.7개이다. < 오답피하기 > ㄱ. 금속 A 원자를 개녹인묽은염산에금속 B를넣었을때, ( 나 ) 에서금속 B가 개반응하는동안기체가 1.5개발생하였고, ( 가 ) 에서추가로금속 B가 0.5개반응하는동안전체금속이온수가 0.25개감소하였다. 그러므로금속 B는수소이온 (H + ) 및 A m+ 과모두반응하였다. 따라서금속의반응성은 B가 A보다크다. ㄴ. ( 가 ) 에서금속 B가 개에서 1.5개로 0.5개더반응할때, 전체금속이온수가 2개에서 1.75개로 0.25개감소하였으므로, B가 0.5개반응할때 A m+ 은 0.75개반응했음을알 수있다. 이온의전하의비는반응한이온수의역수에비례하므로전하의비 m : n = : 2 = 2 : 3이다. 따라서 m은 2이다. 19. < 정답맞히기 > ( 가 ) 와 ( 다 ) 에서중화반응으로생성된물분자수가 으로같으므로 Ba(OH) 2 5mL 에들어있는 OH - 이온수와 HCl 5mL 에들어있는 H + 이온수가같다. 이를바탕으 로혼합용액속에들어있는이온수를계산하여정리하면다음과같다. 혼합 혼합용액의부피 (ml) 및이온수 혼합용액속전체 중화반응으로생성된 용액 Ba(OH) 2 (aq) HCl(aq) a 2 SO 4 (aq) 음이온수 물분자수 ( 가 ) 15 Ba OH Cl - H + a + 2 SO 4 2- ᄀ 3 OH - 2 Cl - ( 나 ) OH - 2 Ba 2+ 2 Cl - 2 H + a + 2 SO Cl - 2 ᄂ 2 ( 다 ) 5 Ba OH Cl - 3 H + a + 2 SO Cl - 3 SO 표에서 ( 가 ) 와 ( 나 ) 모두 Ba 2+ 과 SO 2-4 이반응하였으므로생성된앙금의양은같다. < 오답피하기 > 1 표의 ( 가 ) 에서 Ba 중 과 SO 2-4 이모두반응하였고, 중화반응후남은 OH - 2과구경꾼이온 Cl - 이남아있으므로혼합용액속전체음이온수 ( ᄀ ) 는 3이다. ( 나 ) 에서 Ba(OH) 2 ml와 HCl ml에들어있는 OH - 이온수와 H + 이온수는각각 2이므로중화반응에의해생성되는물분자수 ( ᄂ ) 는 2이다. 따라서ᄀ + ᄂ = 5이다. 2 ( 가 ) 에서 1.5의 Ba 2+ 중 이 SO 2-4 과반응하므로남아있는 Ba 2+ 이온수는 0.5이다. 3 a + 은반응하지않는구경꾼이온이므로 ( 나 ) 에서 2이다. 4 ( 다 ) 에서 3의 H + 중 이 OH - 과반응하므로남아있는 H + 이온수는 2이다. 또한반응하지않는 a + 2이들어있으므로전체양이온수는 4이다.

7 20. < 정답맞히기 > ㄱ. 일정한온도에서기체의분자수는압력과부피의곱에비례한다. 콕을열기전실린더속에있는 X와 Y의압력과부피의곱을구하면각각 3이므로 X와 Y의분자수는 3이라할수있다. ( 나 ) 실험후실린더속 X의압력은 2.8기압, Y의압력은 0.9기압이되었으므로실린더에남아있는 X와 Y의분자수는각각 2.8, 2.7이다. 콕을열었다닫았을때 A, B로빠져나간분자수가 Y가 X보다더많으므로, 기체분자의평균운동속력은 Y가 X보다빠르다. 따라서분자의상대적질량은 X가 Y보다크며, ( 가 ) 에서같은분자수가들어있는실린더속기체의부피가 X가 Y보다작으므로기체의밀도는 X가 Y보다크다. ㄴ. ( 다 ) 에서 X의부피는 1L에서 6L로 6배증가하므로압력은콕을열기전압력 (3기압) 의 이되고, Y의부피는 3L에서 4L로 배증가하므로압력은콕을열기전압력 (1기압) 의 이된다. 따라서 ( 다 ) 에서용기 A의압력은 0.5기압, 용기 B의압력은 0.75기압이므로기체의압력은 B에서가 A에서의 1.5배이다. < 오답피하기 > ㄷ. ( 라 ) 에서콕 a, b를닫고고정장치 1을풀면 X의압력 (0.5기압) 이 He의압력 (1기압) 보다작으므로피스톤 1은왼쪽으로이동하고, 단위부피당분자수 ( 압력 ) 가같아질때피스톤 1은더이상이동하지않는다. 고정장치 1을풀기전압력과부피의곱으로 X와 He의분자수비 ( 압력 부피 ) 를구하면 X : He = 1 : 2이다. 피스톤 1이더이상이동하지않았을때, 단위부피당분자수가같아지려면 He의부피가 X의 2배가되어야하므로, X의부 피는 L, He의부피는 L이고, 이때 He의압력은보일의법칙 (1기압 1L=P L) 에의해 0.75기압이된다. 따라서 ( 라 ) 에서 Y의압력과 He의압력이 0.75기압으로같으므로 ( 마 ) 에서피스톤 1을고정시키고, 고정장치 2를풀어도피스톤 2는움직이지않는다.

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PJKTGLUCWVUH.hwp 2010학년도대수능 6 월모의평가과학탐구영역 ( 화학Ⅰ) 정답및해설 < 정답> 1. 2 2. 2 3. 3 4. 3 5. 5 6. 4 7. 5 8. 1 9. 4 10. 1 11. 3 12. 4 13. 2 14. 2 15. 1 16. 3 17. 4 18. 5 19. 3 20. 4 < 해설> 1. 청동상은구리와주석의합금인청동으로만들고, 동전과관악기는구리와아연의합금인