30 정답 및 해설

정답 및 해설 ^11월

30

고3 - 2020 -  ³⁰ 32  - 11월 - 정답 및 해설 1.

ㄱ. HF는 분자 사이에 수소 결합을 하므로 기준 끓는점

이 가장 높다. ㄴ. 모든 분자는 분산력이 작용하므로 분 산력이 작용하는 분자는 4가지이다. ㄷ. 쌍극자·쌍극자 힘은 HCl는 작용하지만 Cl₂는 작용하지 않고, Cl₂는 분 산력이 커서 기준 끓는점이 HCl보다 높다.

2.

ㄱ. t¾, 1기압에서 (나)는 H2O(l), (다)는 H2O(s)이므 로 상태 변화가 일어난다. ㄴ. 1 L의 질량은 (나)>(다) 이므로 1 L에 포함된 H2O의 분자 수는 (나)>(다)이다.

ㄷ. H₂O 1 mol의 수소 결합 수는 얼음일 때가 물일 때 보다 크므로 1 mol에 포함된 H2O의 수소 결합 수는 t1¾일 때가 t2¾일 때보다 크다.

3.

ㄱ. 효소의 작용으로 반응 속도가 빨라졌으므로 활성화 에너지는 작아지고 반응 속도 상수는 커진다. ㄴ, ㄷ. 효 소는 온도 및 pH에 영향을 받아 최적 온도 및 pH가 존 재한다. 그러므로 pH의 변화에 따라 반응 속도가 바뀌 고, 최적 온도를 넘어서면 반응 속도는 감소하게 된다.

4.

ㄱ, ㄴ. X의 결정 구조는 체심 입방 구조이고, Y의 결 정 구조는 면심 입방 구조이므로 Y에서 한 원자에 가장 인접한 원자 수는 12이다. ㄷ. 단위 세포에 포함된 원자 수는 X가 2, Y가 4이므로 단위 세포에 포함된 원자의 질량비는 X : Y=2_7 : 4_5=7 : 10이다.

5.

처음 X(a q)에 녹아 있는 X의 양은 0.5_0.5=

0.25(mol)이고 용액의 질량은 1.03_500=515( g)이 다. 나중 X(aq)에 녹아 있는 X의 양은 0.40 mol이다.

X의 분자량을 M이라고 하면 X를 추가로 녹인 수용액 의 몰랄 농도는 0.25+0.15515-0.25 M

1000

=0.8, M=60이다.

6.

^H2PO₄^-의 짝산은 HPO₄^2-이다. HPO₄^2-의 Kb는 1.0_10^-14

6.2_10^-8>6.2_10^-8이므로 H₂PO4-의 Ka보다 크 다. 혈액 속 OH^-의 농도가 증가하면 평형 이동에 의해 H2PO4-의 양(mol)이 감소한다.

7.

ㄱ, ㄴ. 각 전극에서 일어나는 반응은 ㉠은 2 A²⁺+4 e^-  5Ú 2 A, ㉡은 2 H2O  5Ú O2+4 H⁺+4 e^-, ㉢은 2 H2O +2e^-  5Ú H²+2 OH^-, ㉣은 2 Cl^-  5Ú Cl²+2e^-이다.

㉠에서 환원 반응이 일어나므로 ㉠은 전원 장치의 (-) 극과 연결되어 있다. 같은 양의 전자가 이동할 때 생성되 는 기체의 양(mol)은 O₂가 가장 적다. ㄷ. ㉡에서 H⁺이 생성되고, ㉢에서 OH^-이 생성되므로 전기 분해시켰을 때 수용액의 pH는 (나)>(가)이다.

8.

ㄱ. B가 A보다 평균 운동 에너지가 크므로 온도는 B>A이다. ㄴ. A와 C는 평균 운동 에너지가 같으므로 온도는 같다. 반응 속도 상수는 온도에 의해서만 변하므 로 A와 C에서 반응 속도 상수는 같다. ㄷ. 반응 속도는 Ea보다 큰 에너지를 가진 분자 수가 가장 작은 A가 제일 느리다.

9.

ㄱ, ㄴ. 이온화 경향은 A>H>B이다. A는 산화되므 로 (가)와 (나)에서 A의 질량은 모두 감소한다. ㄷ. (나) 에서 A는 산화되어 전자를 내놓고, 전자는 도선을 따라 B로 이동한다. B는 전자를 H⁺에게 전달하는 역할을 할 뿐 전자를 받아 환원되지 않는다.

10.

^{ㄱ. x는 H}2O( g)의 표준 생성 엔탈피의 2배이므로 -242 _2=-484이다. (다)=(가)-2_(나)이므로 y=x-53 _2=-590이고, x+y=-1074이다. ㄴ. (가)는 발열 반응이고, 발열 반응에서 생성물의 결합 에너지 합은 반응물의 결합 에너지 합보다 크다. ㄷ. H₂( g)+I2( g)   5Ú 2 HI( g) 반응(㉠)의 반응 엔탈피를 결합 에너지를 이 용하여 구해보면 436+151-2_299=-11이다. (나) 에서 ㉠을 빼면 I2(s)  5Ú I²( g) 반응이고, 이 반응의 반응

엔탈피(DH)=53-(-11)=64(kJ)이다.

11.

ㄱ. 동적 평형 상태는 정반응과 역반응이 같은 속도로 일어나는 상태이다. ㄴ. t2¾, P2기압에서는 CO₂(s)가 존재하지 않으므로 동적 평형 상태가 아니다. ㄷ. 상평형 곡선에서 온도를 일정하게 유지하고 기체의 압력을 증가 시키면 CO2(l)이 생성된다.

12.

(가)~(다)의 양을 각각 6, 3, 2배한 수용액을 ㉠~㉢이 라고 하면 표와 같다.

수용액 물의 질량(g) 용질의 질량(g) 끓는점 오름 (DTb)(¾)

X Y

㉠ 600 6w 120 7

㉡ 600 60 3w 2.5

㉢ 600 60 60 4

㉡과 ㉢을 비교하면 물 600 g에 녹은 Y (60-3w) g의 DTb 

은 1.5¾이다. ㉢의 용질을 2배한 용액의 DTb은 8¾이 고, 이 용액과 ㉠을 비교하면 물 600 g에 녹은 X (120- 6w) g의 DT_b은 1¾이다. DTb은 X (60-3w) g이 녹 은 수용액이 Y (60-3w) g이 녹은 수용액의 13 배이므로 분자량은 X가 Y의 3배이다. 물 100 g에 X 10 g이 녹았 을 때, 물 100 g에 Y 10 g이 녹았을 때 각각의 DTb을 a¾, 3a¾라고 하면 (다)에서 DTb은 3a+9a3 =4, a=

1이다. (가)에서 DTb이 7¾이므로 w=10이고, w_

Y의 분자량 X의 분자량 =10

3 이다.

13.

ㄱ. (가)에서 A( g)의 개수는 t초마다 절반으로 줄어들 고 있으므로 A( g)에 대한 1차 반응이다. 따라서 반응 속 도식은 v=k[A]이다. ㄴ, ㄷ. B( g)에 대한 0차 반응이 고 A( g)의 개수 변화는 (가), (나)가 같으므로 A( g)의 농도는 ㉠=2_㉡이다. B( g)의 변화량은 A( g)의 2배 이므로 b=2이고, 줄어든 B( g)의 개수도 (가)와 (나)가 같으므로 ㉠에 B( g)는 2개, ㉡에 B( g)는 모두 소모되었 다. 이때 생성된 C( g)의 개수는 소모된 B( g)의 개수와 같으므로, 2t초에서 C( g)는 6개이다. 그러므로 b_(나)의 2t초에서 C( g)의 농도

(가)의 t초에서 B( g)의 농도 =2_ 66 =2이다.

14.

^{ㄱ. (라)}=(가)- 12 _(나)+1

2 _(다)이므로 x=181- { 12_(-113)}+1

2 _(-163)=156이다. ㄴ. NO²( g) 의 생성 엔탈피(DH)는 12 ((가)+(나))=1

2 (181-113)=

34 (kJ/mol)이다. ㄷ. NO( g)의 생성 엔탈피(DH)는 12 _(가)=12_181=90.5(kJ/mol)이다. N²O( g)의 생성 엔 탈피(DH)는 - 12 _(다)=-1

2 _163=81.5(kJ/mol) 이다. 그러므로 생성 엔탈피(DH)는 NO( g)가 N2O( g) 보다 크다.

15.

(가)를 추가한 뒤 농도 변화의 비는 A( g) : (가) : (나)=

1 : 2 : 1이다. (가)가 C( g)라면 a=b= 12 이므로 a, b가 자연수라는 조건을 만족하지 못한다. 그러므로 (가)는 B( g), (나)는 C( g)이고 농도 변화에 비에 의해 a=1, b=2이다. 이때 K= 4²_2

1 =8²_1

2 =32이다.

16.

ㄱ. (가)에서 포도당의 몰 분율은 139 이고 t¹¾에서 물 의 증기 압력은 760 mmHg이므로 t1¾에서 (가)의 증기 압력 내림은 139 _760(mmHg)(>19 mmHg)이다. ㄴ.

외부 압력에서 (가)의 끓는점이 t2¾이므로 (760+x)×

3839 =760, x=20이다. ㄷ. (가)에 포도당 45 g을 더 녹

인 용액에서 물의 몰 분율은 1920 이다. 1기압에서 이 용액 이 끓을 때, 물의 증기 압력을 y mmHg라고 하면 y_

1920 =760, y=800이다. 물의 증기 압력이 800 mmHg

일 때 물의 온도는 t3¾이므로 1기압에서 (가)에 포도당 45 g을 더 녹인 용액의 끓는점은 t3¾이다.

17.

ㄱ. (가)에서 H2와 OH^-이 반응하여 전자를 내놓으므 로 산화 반응이 일어난다. ㄴ. (가)에서 생성된 전자는 도 선을 따라 (나)로 이동하므로 전자의 이동 방향은 ㉠이 다. ㄷ. 전체 반응은 2H₂( g)+O2( g)  5Ú 2 H2O(l)이므 로 전체 반응에서 생성되는 물질은 H2O(l)이다.

18.

^{ㄱ, ㄴ. B(} g)의 농도는 T1일 때는 2분마다, T2일 때 는 1분마다 증가량이 반으로 준다. 이는 반응하는 A( g) 양이 절반으로 줄어드는 것이므로 반감기는 T1에서 2 분, T2에서 1분으로 일정한 1차 반응이고, m=1이다.

또한 처음 반감기를 지났을 때 B( g)의 농도는 6.4 M이 므로 A( g)의 농도 감소량이 3.2 M이고, A( g)의 초기 농도는 6.4 M이다. 그러므로 a+m=7.4이다. 반감기 는 T2에서가 T1에서의 절반이므로 k는 T2일 때가 T1

일 때의 2배이다. ㄷ. T1에서 4분은 반감기 2번에 해당 한다. 그러므로 A( g)의 초기 농도가 3.2 M일 때 4분 뒤의 A( g)의 농도는 3.2_ 12²=0.8(M)이다. B( g)의 농도는 감 소한 A( g)의 2배이므로 (3.2-0.8)_2=4.8(M)이다.

19.

ㄱ. (가)의 pH가 3이므로 [H₃O⁺]=1.0_10^-3 M이 고, 이온화 반응식에 의해 [H₃O⁺]=[A^-]이다. 따라서 Ka=[H3O⁺][A^-]

[HA] = 1.0_10^-6

x-10^-3 =1.0_10^-5, x=

0.1이다. 또한, (다)에서 [A^-]

[HA] =1이므로 x_100=y _50이고, y=0.2이다. 그러므로 x+y<0.35이다. ㄴ.

A^-의 이온화 상수(Kb)는 KK^wa이다. 그러므로 (나)에서 A^-(aq)+H2O(l) ^& HA(aq)+OH^-(aq), Kb=1.0_

10^-9인 반응이 일어난다. Kb=[HA][OH^-]

[A^-] =[OH^-]² 0.2

=1.0_10^-9, [OH^-]=!%2_10^-10이고, [H₃O⁺]=

!%5_10^-19이다. [H₃O⁺]

[OH^-] =!%5_10^-19

!%2_10^-10=5_10^-5이 다. ㄷ. (다)에서 Ka=[H₃O⁺][A^-]

[HA] =1.0_10^-5인데, [A^-]

[HA] =1이므로 [H₃O⁺]=1.0_10^-5, pH=5이다.

20.

^{Ⅰ에서 A(} g)의 양을 x N mol이라고 하면 Ⅱ에서 B( g)의 양은 3 N mol이다. ㉠을 열고 반응을 시켰을 때, 양적 관계는 다음과 같다.

a A( g) + B( g) 5Ú 2 C( g) 반응 전(mol) x N 3 N

반응(mol) -x N -;a{; N +;;ªaÓ;; N 반응 후(mol) 0 {3-;a{;} N ;;ªaÓ;; N

Ⅰ과 Ⅱ의 부피가 1 L로 같고, (나) 과정 후 Ⅰ에서 전체 기체의 압력이 2기압이므로 (나) 과정 후 전체 기체의 양 (mol)은 {3- xa} N+2x

a  N=4 N, a=x이다. (나) 과 정 후 Ⅱ에 들어 있는 기체는 B( g) N mol, C( g) N mol 이다. ㉡을 열면 A( g) 4 N mol과 B( g) N mol이 반응 한다.

A( g)가 모두 반응 B( g)가 모두 반응 a A( g)+B( g)  5Ú 2 C( g) a A( g)+B( g)  5Ú 2 C( g)

반응 전   4 N  N  N   4 N  N  N

반응  -4 N  -;a$; N  +;a*; N -a N  -N  +2 N 반응 후   0  {1-;a$;}N  {1+;a*;}N (4-a) N  0  3 N A( g)가 모두 반응할 경우에는 (다) 과정 후 Ⅱ와 실린더 속 기체의 부피가 각각 1 L, 3 L이므로 {1- 4a} N+

{1+ 8a} N=4 N, a=2이다. 이때 반응하는 B( g)의 양은 2 N이 되어 모순이다. 따라서 B( g)가 모두 반응하고, (4-a) N+3 N=4 N, a=3이다. 따라서 x=3이다.

11. ① 12. ⑤ 13. ① 14. ④ 15. ②

16. ⑤ 17. ③ 18. ③ 19. ③ 10. ⑤

11. ② 12. ② 13. ④ 14. ③ 15. ④

16. ① 17. ④ 18. ⑤ 19. ⑤ 20. ③

화학 Ⅱ