2018 학년도중등학교교사임용후보자선정경쟁시험 화 학 수험번호 : ( ) 성명 : ( ) 제 1 차시험 2 교시전공 A 14 문항 40 점시험시간 90 분 문제지전체면수가맞는지확인하시오. 모든문항에는배점이표시되어있습니다. 1. 다음은 2015 개정과학과교육과정에따른 화학Ⅰ 의내용체계의일부를나타낸것이다. 2. 3 준위 (I, II, III) 분자계가있다. I, II, III의상대에너지는각각 0, ε, 2ε 이며, 축퇴도는각각 1, 2, 1이다. 어떤온도에서 I과 II에있는분자수의비가 2:1일때, 분자가 III에있을확률을쓰시오. ( 단, 분자수분포는볼츠만 (oltzmann) 분포를따르며, I ~ III 이외의다른준위는무시한다.) [2점] 영역 핵심개념 일반화된지식 내용요소화학Ⅰ 물질의구조 물질의구성 ( ᄀ ) 물질은 ( ᄀ )( 으 ) 로구성되어있다. ( ᄀ ) 을 / 를세는기본단위는몰이다. 양성자 중성자 전자 몰 화학반응식 몰농도 원소는주기성을갖는다. 양자수 오비탈 화학결합 원소는화학결합을하여다양한화합물을형성한다. 이온결합 공유결합 물질은 ( ᄂ ) 을 / 를통해 산화 다른물질로변한다. 환원 물질은가역반응에서동적 가역반응 물질의 ( ᄂ ) 평형상태를이룬다. ( ᄂ ) 에서규칙성이 동적평형 중화반응의 변화 발견된다. 양적관계 화학과우리생활이밀접한 화학의 관련이있다. 유용성 에너지출입 물질의변화에는에너지출입이수반된다. 발열반응 흡열반응 영역, 핵심개념, 일반화된지식, 내용요소를고려하여괄호안의 ᄀ과ᄂ에들어갈용어를순서대로쓰시오. [2 점 ] 화학 [ 전공 A] (8 면중 2 면 )
3. 다음은 A 로부터 와 C 가생성되는평행반응에대한자료이다. [ 반응식 ] 4. 다음은반응물 A 로부터중간주생성물 를거쳐라세미혼합물인 최종주생성물 C 를합성하는반응식이다. ( 단, 각단계에서는 적절한분리 정제과정을수행하였다.), : 반응속도상수 C 4 H 9 r A NaOEt 1) H 3 C 4 H 8 EtOH 2) H 2 O 2, NaOH C 4 H 10 O C [A 의초기농도가 1.0 M 일때시간 () 에따른 와 C 의농도 ] A 와 의구조를그리시오. [2 점 ] A C 에대하여반응속도상수 ( ) 와 20 s 일때의반응 속도를쓰시오. ( 단, 온도는일정하다.) [2 점 ] 화학 [ 전공 A] (8 면중 3 면 )
5. 다음은 3-pentanone 으로부터중간주생성물 A 를거쳐최종 6. 다음은 ethyl propionate 의 IR, 1 H NMR (300 MHz), 13 C NMR 주생성물 와 C 를각각합성하는반응식이다. ( 단, 각단계에서는 (75 MHz) 스펙트럼이다. 적절한분리 정제과정을수행하였다.) O 3-pentanone HCN KCN C 6 H 11 NO A HCl H 2 O, 가열 95% H 2 SO 4 가열 C 6 H 12 O 3 C 6 H 10 O 2 C 와 C 의구조를그리시오. [2 점 ] 위스펙트럼에서 [A] 에해당하는결합, [] 와 [C] 에해당하는 수소및 [D] 에해당하는탄소를다음 ethyl propionate 구조의 ( ㄱ )~( ㅇ ) 에서각각찾아쓰시오. [2 점 ] 화학 [ 전공 A] (8 면중 4 면 )
7. 다음은 AgCl 를녹인용액과관련된자료이다. < 용액가 > 0.1 M NaCl 수용액에 AgCl 를녹인용액 < 용액나 > 0.1 M NaI 수용액에 AgCl 를녹인용액 < 용액다 > 0.2 M NH 수용액에 AgCl 를녹인용액 AgCl Ag + Cl AgI Ag + I K sp = K sp = Ag + 2NH AgNH K f = < 용액가 >~< 용액다 > 를 AgCl 의몰용해도 (M) 가큰것부터 I 순서대로쓰고, < 용액나 > 에서 Cl 을구하시오. ( 단, 온도는 25 로일정하고, < 용액가 >~< 용액다 > 는 AgCl 로포화되어 있다.) [2 점 ] 8. 다음은 Na 2 CO 3 와염기 가섞여있는혼합수용액을분석하는실험과자료이다. 염기 는 NaOH와 NaHCO 3 중하나이다. [ 실험과정 ] (1) 50 ml 삼각플라스크에혼합수용액 10 ml를넣은후, 페놀프탈레인지시약을가하고 0.10 M HCl 표준용액으로적정한다. (2) 새로준비한 50 ml 삼각플라스크에혼합수용액 10 ml를넣은후, 브로모크레졸그린지시약을가하고 0.10 M HCl 표준용액으로적정한다. 용액의색이변하기시작하면적정을멈추고용액을 2~3분끓인후식히고, 용액의색이완전히변할때까지적정을계속한다. [ 실험결과 ] 과정 (1) 에서 5.0 ml의 HCl 표준용액이소모되었다. 과정 (2) 에서 11 ml의 HCl 표준용액이소모되었다. [ 산해리상수 ] 산 pk a1 pk a2 H 2 CO 3 6.4 10.3 [ 지시약의변색범위 ] 지시약 브로모크레졸그린 변색범위 (ph) 3.8~5.4 페놀프탈레인 8.2~10 Na 2 CO 3 와염기 의몰농도 (M) 를순서대로쓰시오. ( 단, 온도는 25 로일정하다.) [2 점 ] 화학 [ 전공 A] (8 면중 5 면 )
9. 다음은 2015 개정과학과교육과정에따른 통합과학 에서교사가계획한 [ 탐구활동 ] 과 [ 평가표 ] 의일부이다. [ 탐구활동 ] 목표몇가지금속원소의공통점을찾고이를활용하여금속원소를구분할수있다. 유의사항 - 보안경과실험용장갑을착용한다. - 금속을물에넣을때쌀알만한크기로잘라사용한다. - 실험뒷정리에서 ( ᄀ ). 과정 ( 가 ) 구리, 아연, 리튬, 나트륨을유리판에놓고칼을이용하여단단한정도를비교한다. ( 나 ) 증류수가들어있는 4개의비커에 ( 가 ) 의 4가지금속을각각넣고변화를관찰한다. 결과및정리 (1) 실험결과를표로정리하시오. (2) 실험결과를바탕으로 4가지금속원소를구분하는기준을 2가지쓰시오. [ 평가표 ] 평가요소평가기준적절한감각을모두활용하였는가? ᄂ탐구사물의속성과변화를기술하였는가? 기능자료ᄃ금속을구분하는기준을실험결과에근거하여해석제안하였는가? 10. 다음은 2015 개정과학과교육과정에따른 통합과학 에서산화 환원을지도하기위하여로슨 (A. Lawson) 의순환학습모형을 2회연속하여적용한수업설계를순서없이나열한것이다. ( 단, ( 가 ) 는첫번째탐색단계이다.) ( 가 ) 지구와생명의역사에큰변화를가져온화석연료의사용과철의제련에공통적으로관련된원소를찾고, 산소가관련된반응의중요성에대해토의한다. ( 나 ) 황산구리 (Ⅱ) 수용액과금속아연사이의반응에서전자의이동에의해산화되는물질과환원되는물질을찾는다. ( 다 ) 마그네슘의연소, 산화구리 (Ⅱ) 의환원반응등을동영상을통해관찰하고, 모형을이용하여산소이동과전자이동사이의관계에대해토의한다. ( 라 ) 산소의이동으로산화 환원반응을설명한다. ( 마 ) ᄀ산소를얻는것과전자를잃는것이동일하게이해될수있음을확인하고, 전자의이동으로산화 환원반응을정의한다. ( 바 ) 철의부식과메탄올의연소에산소의이동에의한산화 환원개념을적용한다. ( 나 )~( 바 ) 를순환학습모형에따라순서대로나열하고, 밑줄친ᄀ의한예로알루미늄의부식에대해서화학반응식을이용하여설명하시오. 또한위의 통합과학 내용을학습한후 화학Ⅰ 을학습하는학생에게이수업에서설명된산화 환원의정의를확장하여지도하려할때, 순환학습모형의탐색단계에해당하는활동을학습내용과탐색단계의특징을포함하여쓰시오. [4점] 실험에서사용한재료의특성을고려하여학생들에게안내해야하는실험안전에관한유의사항ᄀ을긍정문의형태로 1가지를쓰고, 기초탐구기능중ᄂ에해당하는평가요소를쓰시오. 또한ᄃ에해당하는기준 2가지를탐구목표와과정을고려하여쓰시오. [4점] 화학 [ 전공 A] (8 면중 6 면 )
11. 다음은휘켈 (Hückel) 분자궤도함수근사법으로얻은알릴 라디칼 ( CH CH CH ) 에대한자료이다. [ 분자궤도함수 ( ) 와에너지 ( )] 12. 다음 [ 반응 1] 에서 A 와 가각각주생성물과부생성물로얻어 졌다. [ 반응 2] 는 를주생성물로합성하기위한 3 단계반응이다. ( 단, 각단계에서는적절한분리 정제과정을수행하였다.) [ 반응 1] HNO 3, H 2 SO 4 + NO 2 NO 2 A [ 쿨롱적분 () 과공명적분 ( )] 를구하는과정을쓰고, 그결과를 와 가포함된식으로나타내시오. 또한 로의전자전이에필요한빛의최대파장 () 을구하는과정을쓰고, 그결과를,, 가포함된식으로나타내시오. ( 단, 이고, 는플랑크상수이며, 는빛의속도이다. 는탄소원자 (C ) 의분자면에수직한 궤도함수이고, 정규화되어있으며, 서로직교한다.) [4점] (1) (2) [ 반응 2] C D (3) NO 2 [ 반응 1] 에서 A가주생성물로얻어진이유를쓰시오. [ 반응 2] 에서 (1), (2), (3) 에들어갈적절한반응조건을 < 보기 > 의ᄀ~ᄆ 에서 1개씩골라순서대로쓰고, 중간주생성물 C와 D의구조를 그리시오. [4점] < 보기 > ᄀ NaOH, H 2 O ᄂ묽은 H 2 SO 4, 가열 ᄃ HNO 3, H 2 SO 4 ᄅ SO 3, H 2 SO 4 ᄆ NaNO 2, H 2 O 화학 [ 전공 A] (8 면중 7 면 )
13. 그림은 2 주기원자 X 와 Y 로이루어진 XY 의분자궤도함수 (MO) 에너지준위를나타낸것이다. 14. 다음은추출실험과액체크로마토그래피를이용한용리실험 및크로마토그래피의모형도와부품이다. [ 실험 ] < 실험가 > 그림과같이각각 0.1 mol의 A를포함하는 V 1 ml의수용액과 V 2 ml의벤젠용액을분별깔때기에넣고, 분배평형에 A 벤젠도달할때까지흔들었다. ( 단, 분배계수 (K) = 이다.) A물 XY 의결합차수가 3 일때, X 와 Y 를구하는과정과그결과를 쓰시오. 한개의전자가 HOMO 에서 LUMO 로전이될때, XY 의 결합세기가어떻게변할지결합차수를구하여설명하시오. [4 점 ] < 실험나 > 분배계수 (K ) 가 50인용질 를액체크로마토그래피를이용하여용리한결과이동상의머무름시간 ( M ) 이 0.2 min인크로마토그램을얻었다. ( 단, 분리컬럼의이동상부피는정지상부피의 10배이다.) 정지상 K = 이동상 [ 액체크로마토그래피의모형도 ] [ 크로마토그래피부품 ] C 18 역상컬럼, 열린관컬럼, 고압펌프, 불꽃이온화검출기 (FID), UV 검출기 < 실험가 > 에서분배평형후벤젠층의 A의몰수를구하는과정을쓰고, 그결과를 K, V 1 및 V 2 를포함하는식으로나타내시오. < 실험나 > 에서용질 의머무름시간 ( R ) 을구하시오. 또한액체크로마토그래피를구성할때ᄀ~ᄃ에가장적합한부품을순서대로쓰시오. [4점] < 수고하셨습니다.> 화학 [ 전공 A] (8 면중 8 면 )