제 3 교시 자연과학추론 Ⅱ

2005학년도 의․치의학교육입문검사

제 3 교시 자연과학추론 Ⅱ

1

성 명 : 수험 번호 :

◦ 수험 번호 끝자리가 홀수인 수험생은 홀수형 문제지로, 짝수인 수험생은 짝수형 문제지로 응시해야 합니다. 문제지가 자신에게 맞는 문형인지 확인하십시오.

◦ 이 문제지는 40문항으로 구성되어 있습니다. 문항 수를 확인하십시오.

◦ 문제지에 성명과 수험 번호를 정확히 표기하십시오.

◦ 답안지에 수험 번호와 답을 표기할 때에는 답안지 우측에 있는 ‘답안지 작성시 반드시 지켜야 하는 사항’에 따라 표기하십시오.

◦ 시험 시간은 13:20～14:40 (80분) 입니다.

※ 다음은 물리 상수와 원소의 주기율표입니다. 문제 풀이 과정에서 필요할 경우 이를 이용하십시오.

<물리 상수>

진공 중의 빛의 속도 ^{c 3.00 × 108m/s}

중력상수 ^{G 6.67 × 10- 11N m2/kg2} 아보가드로 수 ^NA 6.02 × 10²³/mol

기체상수 ^R 8.31 J/mol K

8.21×10^{- 2}atm L/mol K

진공의 유전율 ^ε0 8.85 × 10^{- 12}C²/N m²

진공의 투자율 ^μ0 1.26 × 10^{- 6}T m/A

패러데이 상수 ^{F 9.65 × 104C/mol}

플랑크 상수 ^{h 6.63 × 10- 34J s}

4.14 × 10^{- 15}eV s

볼츠만 상수 ^{k 1.38 × 10- 23J/K}

8.62 × 10^{- 5}eV/K

기본 전하량 ^{e 1.60 × 10- 19C} 전자의 질량 ^me 9.11 × 10^{- 31}kg

양성자의 질량 ^mp 1.67 × 10^{- 27}kg

중성자의 질량 ^mn 1.68 × 10^{- 27}kg

<원소의 주기율표>

족

주기

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

1

4.0

1 2

9.0 ⁵B

10.8 ⁶C

12.0 ⁷N

14.0 ⁸O 16.0 ⁹F

19.0 ¹⁰Ne 20.2

2 3

24.3 ¹³Al

27.0 ¹⁴Si 28.1 ¹⁵P

31.0 ¹⁶S

32.1 ¹⁷Cl

35.5 ¹⁸Ar 39.9

3 4

40.1 ²¹Sc 45.0 ²²Ti

47.9 ²³V 50.9 ²⁴Cr

52.0 ²⁵Mn 54.9 ²⁶Fe

55.8 ²⁷Co 58.9 ²⁸Ni

58.7 ²⁹Cu 63.5 ³⁰Zn

65.4 ³¹Ga

69.7 ³²Ge 72.6 ³³As

74.9 ³⁴Se 79.0 ³⁵Br

79.9 ³⁶Kr

83.8

4 5

87.6 ³⁹Y

88.9 ⁴⁰Zr 91.2 ⁴¹Nb

92.9 ⁴²Mo 95.9 ⁴³Tc

[98] ⁴⁴Ru 101.1 ⁴⁵Rh

102.9 ⁴⁶Pd 106.4 ⁴⁷Ag

107.9 ⁴⁸Cd 112.4 ⁴⁹In

114.8 ⁵⁰Sn

118.7 ⁵¹Sb 121.8 ⁵²Te

127.6 ⁵³I

126.9 ⁵⁴Xe 131.3

5 6

137.3 ⁷¹Lu 175.0 ⁷²Hf

178.5 ⁷³Ta 180.9 ⁷⁴W

183.9 ⁷⁵Re 186.2 ⁷⁶Os

190.2 ⁷⁷Ir 192.2 ⁷⁸Pt

195.1 ⁷⁹Au 197.0 ⁸⁰Hg

200.6 ⁸¹Tl

204.4 ⁸²Pb 207.2 ⁸³Bi

209.0 ⁸⁴Po [209] ⁸⁵At

[210] ⁸⁶Rn [222]

6 7

[226] ¹⁰³Lr

[260]

7

란탄 계열 _138.9^57La _140.1^58Ce _140.9^59Pr _144.2^60Nd _[145]^61Pm _150.4^62Sm _152.0^63Eu _157.3^64Gd _158.9^65Tb _162.5^66Dy _164.9^67Ho _167.3^68Er _168.9^69Tm _173.0^70Yb 악티늄 계열 _[227]^89Ac _232.0^90Th _[231]^91Pa _238.0^92U _[237]^93Np _[244]^94Pu _[243]^95Am _[247]^96Cm _[247]^97Bk _[251]^98Cf _[252]^{99Es 100}_[257]^{Fm 101}_[258]^Md _[259]^102No

치의학계열 홀수형

2 ^{치의학계열 자연과학추론 Ⅱ 홀수형}

1. 그림은 이핵이원자분자 AB의 분자궤도함수 에너지 준위와 전자 배치를 나타낸 것이다.

원자 A와 B의 원자가전자 수의 합은 11개이다. 위의 그림으로부터 바닥상태에 있는 원자 A, B와 중성분자 AB의 성질에 대해 추론한 것 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. 원자 A는 원자 B보다 전기음성도가 더 크다.

ㄴ. 반결합성 ^σ 궤도함수(^σ*)에 있는 전자는 1개이다.

ㄷ. A-B 간의 결합은 주로 ²p 전자들에 의한 것이다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ ⑤ ㄴ, ㄷ

2. 다음은 일상생활이나 실험실에서 관찰한 기체와 관련된 현상들이 다. 실제기체의 성질이 이상기체와 다르다는 것을 보여 주는 것은?

① 고무풍선에 든 헬륨(He) 기체가 빠져 나간다.

② 온도를 높이면 찌그러진 탁구공이 부풀어 오른다.

③ 열기구 내의 공기를 가열하면 열기구가 위로 올라간다.

④ 온도를 낮추면 산소 기체가 응축되어 액체 산소가 된다.

⑤ 일정한 온도에서 기체에 가하는 압력을 높이면 부피가 감소한다.

3. 다음은 기체상에서 일어나는 CH3CHO의 열분해반응 메커니즘의 일부이다.

단계 (1) : CH3 ＋ CH3CHO → CH4 ＋ CH3CO 단계 (2) : CH3CO → CH3 ＋ CO 전체 반응 : CH3CHO → CH4＋ CO 이 반응과 메커니즘에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

① CH3는 라디칼이다.

② CH3CO 는 반응 중간체이다.

③ 단계 (1)은 이분자 반응이다.

④ 이 반응은 연쇄반응(chain reaction)이다.

⑤ 전체 반응은 CH3CO 에 대해 1차 반응이다.

4. 다음은 산-염기 적정에 사용되는 약 0.1 M NaOH 수용액을 제조 하고 표준화하는 과정이다.

<실험 과정>

(가) 무게백분율 50%의 NaOH 수용액(밀도 1.50 g/mL)을 만든다.

(나) (가) 용액을 일정량 취해 끓인 증류수와 섞어 약 0.1 M NaOH 수용액을 만든다.

(다) 표준물질 수용액과 (나) 용액의 적정을 통하여 (나) 용액의 농도를 정확히 결정한다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, NaOH의 화학식량은 40.0이다.)

① NaOH는 수분을 잘 흡수하기 때문에 무게를 정확하게 측정하기 어렵다.

② 증류수 60 g에 NaOH 60 g을 녹이면 용액의 농도는 무게백분율 로 50%이다.

③ (나)에서 증류수를 끓여 사용하는 이유는 녹아 있는 O2를 제거 하기 위해서이다.

④ (가) 용액 5.3 mL를 증류수로 묽혀 1 L가 되게 만들면 NaOH 수용액의 농도는 약 0.1 M이 된다.

⑤ 만들어진 NaOH 수용액을 유리 용기에 장기간 보관하지 않는다.

치의학계열 ^{자연과학추론 Ⅱ 홀수형} 3

5. 반응 속도상수(k)의 온도 의존성은 Arrhenius 식 k＝ ^-Ea/RT로 나타낼 수 있다. 다음은 두 반응에 대한 Arrhenius 인자를 나타낸 것이다.

반 응 A (s^－1) Ea(kJ/mol) (1) N2O(g) → N2(g) ＋ O(g) 7.94×10¹¹ 250 (2) 2N2O5(g) → 4NO2(g) ＋ O2(g) 4.94×10¹³ 103 이 자료로부터 추론한 것 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. 반응 (1)은 1차 반응이고 반응 (2)는 2차 반응이다.

ㄴ. 1/T에 대한 lnk 그래프에서 반응 (1)의 기울기의 절대값 은 반응 (2)의 경우보다 크다.

ㄷ. 온도를 높이면 반응 (1)과 반응 (2)의 속도상수의 비 (1)

(2) 는 증가한다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ

6. van 't Hoff 인자는 염의 수용액에서 측정한 어는점내림(^ΔT_f) 값 을 그 염이 비전해질이라고 가정하여 계산한 어는점내림 값으로 나 눈 것이다.

van 't Hoff 인자 ＝ ^(ΔT_f)측정값

(ΔT_f)비전해질로 가정했을 때 계산값

<표>는 중성염들의 수용액 농도에 대한 van 't Hoff 인자이다.

(m ^:몰랄 농도)

중성염 농도에 따른 van 't Hoff 인자 0.1 m 0.01 m 0.001 m

염 MX 1.85 1.94 1.98

염 M2Y 2.32 2.70 2.84

염 NY 1.21 1.53 1.82

양이온 M과 N, 음이온 X와 Y의 전하는 일정하다고 가정할 때,

<표>로부터 추론한 것 중 옳은 것은?

① M과 N 금속 이온의 전하비는 1 : 1이다.

② 0.1 m MX 수용액은 0.1 m M2Y 수용액보다 더 높은 증기압을 갖는다.

③ 농도에 따라 van 't Hoff 인자가 변하는 것은 이온의 크기가 변하기 때문이다.

④ 0.01 m MX 수용액의 ^ΔT_f는 0.01 m NY 수용액의 ^ΔT_f보다 작다.

⑤ NY 용액의 농도를 더 묽게 하면 van 't Hoff 인자는 4에 가까 워진다.

7. 산화 구리(I)로부터 금속 구리를 얻을 수 있는지를 알아보기 위하여 아래의 두 반응을 검토하였다.

(가) Cu2O(s) → 2 Cu(s) ＋ ¹₂ O2(g)

ΔG₂₉₈＝＋146 kJ ^ΔH₂₉₈＝＋169 kJ (나) C(흑연) ＋ ¹₂ O2(g) → CO(g)

ΔG₂₉₈＝－137 kJ ^ΔH₂₉₈＝－111 kJ

위의 자료로부터 추론한 것 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. 298 K에서 반응 (가)는 자발적 발열반응이다.

ㄴ. 반응 (나)의 과정에서는 엔트로피가 증가한다.

ㄷ. 온도를 높이더라도 산화 구리(I)로부터 금속 구리를 얻을 수 없다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ

④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ

8. 그림은 인체 내에서 글루타메이트(glutamate)가 효소(glutamine synthetase)와 ATP의 도움으로 글루타민(glutamine)이 되는 과정 을 보인 것이다.

글루타메이트 ＋ NH4＋ ⇄ 글루타민 K1＝ 2.0×10^－3 ATP ⇄ ADP ＋ P (phosphate) K2＝ 1.5×10⁵ 전체 과정에 대한 추론으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. 평형상수 K는 3.0×10²이다.

ㄴ. 표준자유에너지 변화는 0보다 크다(^ΔG° > 0) . ㄷ. ATP는 촉매로 작용한다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ

④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ Ae

° °

° °

kk

4 ^{치의학계열 자연과학추론 Ⅱ 홀수형}

9. <표>는 몇 가지 원자 또는 단원자 이온에 관한 자료이다.

(가) (나) (다) (라)

양성자의 수 8 9 11 12

중성자의 수 8 10 12 12

전자의 수 10 9 11 10

위의 <표>로부터 추론한 것 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. 반지름이 가장 작은 것은 (가)이다.

ㄴ. (나)와 (다)는 1 : 1의 비로 이온성 화합물을 형성한다.

ㄷ. 기체 상태에서 전자를 얻을 때 가장 큰 에너지를 내놓는 것은 (라)이다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10. 다음은 화합물들의 표준생성엔탈피(^ΔH_f) 자료를 이용하여 열화학 반응의 개념을 도식화한 것이다.

이 개념도에 대한 설명 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. ^ΔH°(c)는 C3H8(g)의 ^-ΔH_f이다.

ㄴ. ^ΔH°(b)는 H2O(l)의 ^ΔH_f의 4배이다.

ㄷ. 위 개념도로부터 3CO2(g) ＋ 4H2(g) → C3H8(g) ＋ 3O2(g) 의 ^ΔH°를 구할 수 있다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11. 25℃ 수용액에서 브로민화 은(AgBr)과 브로민화 납(PbBr2)은 다음과 같은 평형을 이룬다.

AgBr(s) ⇄ Ag^＋(aq) ＋ Br^－(aq) Ksp＝ 4.9 × 10^－13 PbBr2(s) ⇄ Pb^2＋(aq) ＋ 2Br^－(aq) Ksp＝ 4.9 × 10^－6 은 이온과 납 이온이 0.10 M씩 함께 녹아 있는 수용액에 브로민화 이온(Br^－)을 가하여 한 금속 이온만을 선택적으로 침전시키려고 한다. 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. 순수한 물에 대한 AgBr의 몰용해도는 7.0×10^－7M이다.

ㄴ. 한 금속 이온만을 선택적으로 침전시킬 수 있는 브로민화 이온의 최대 농도는 0.0070 M이다.

ㄷ. 수용액에 소량의 질산을 가하면 침전되는 금속 이온의 양은 감소한다.

① ㄱ ② ㄱ, ㄴ ③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

12. 용액의 pH를 전기화학적 방법으로 측정하기 위하여 아래와 같이 전지를 구성하였다.

Ag(s)｜AgCl(s)｜KCl(aq)∥미지용액｜H2(g)｜Pt(s)

이 전지에 대하여 25℃에서 측정된 전지의 전압과 수소이온 농도 와의 관계를 다음 식으로 나타낼 수 있다.

E측정＝{ (가) －

(

)

(단, E^˚(Ag/AgCl)＝0.222 V, 고체의 농도는 1로 간주한다.)

(가) (나) (다) (라)

① 0.000 V ^H2

[ H⁺] 0.222 V _{[ Cl}¹－]

② 0.000 V ^H2

[ H⁺]² 0.222 V [ Cl^－]

③ 0.000 V ^{[ H+]2}

H2

0.222 V _{[ Cl}¹－]

④ 0.222 V ^H2

[ H⁺]² 0.000 V [ Cl^－]

⑤ 0.222 V ^{[ H＋]2}

H2

0.000 V _{[ Cl}¹－] P

P

P

P P

°

°

°

치의학계열 ^{자연과학추론 Ⅱ 홀수형} 5

13. Brönsted-Lowry 일양성자 산-염기의 행동에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

① 약염기의 짝산은 물보다 강한 산이다.

② 농도가 1×10^－8M인 강산 수용액의 pH는 8이다.

③ 모든 산-염기 적정의 지시약은 약산 혹은 약염기이다.

④ 약산의 농도(<0.1 M)가 낮아질수록 해리되는 비율은 증가한다.

⑤ 약산과 강염기로부터 생성된 염이 녹은 수용액의 pH는 7보다 크다.

14. <표>는 배위수가 6인 전이금속(M) 착물의 몇 가지 실험 자료를 나타낸 것이다.

화학식 자기적 성질 결정장 갈라짐 에너지

∆^o(kJ/mol) [M(NH3)6]Cl2 (가) 122.6 [M(NH3)6]Cl3 반자기성 275.1 [M(NH3)5Cl]Cl2 반자기성 252.4 M(NH3)4Cl3 반자기성 － M(NH3)4Cl3 1몰을 과량의 AgNO3와 반응시키면 1몰의 AgCl 침전이 생성된다.

실험 자료로부터 추론한 것 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. (가)에 해당하는 성질은 상자기성이다.

ㄴ. M의 산화수가 증가하면 ∆^o값이 커진다.

ㄷ. M(NH3)4Cl3에는 기하이성질체가 존재하지 않는다.

ㄹ. M^3＋이온에 대한 리간드의 배위능력은 NH3< Cl^－이다.

① ㄱ, ㄴ ② ㄱ, ㄹ ③ ㄷ, ㄹ

④ ㄱ, ㄴ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ, ㄹ

15. 반응 (가)는 Xe의 플루오린 화합물을 만드는 반응이다. 이러한 플루오린 화합물은 반응 (나), (다)와 같이 안정한 화합물과도 잘 반응한다.

(가) Xe(g) ＋ 2F2(g) → XeF4(g)

(나) XeF4(s) ＋ Pt(s) → Xe(g) ＋ PtF4(s) (다) XeF4＋ [N(CH3)4]F → [N(CH3)4]XeF5

이 반응에 대한 설명 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. 반응 (가)의 생성물인 XeF4(g)의 구조는 평면사각형이다.

ㄴ. 반응 (나)에서 XeF4(s)는 산화제로 작용한다.

ㄷ. 반응 (다)의 생성물인 [XeF5]^－에서 Xe의 고립전자쌍은 1개이다.

① ㄱ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

16. 산성 수용액에서 다음의 반응이 일어난다.

Sn(s) ＋ NO3－(aq) → Sn^4＋(aq) ＋ N2O(g)

이 반응식을 완결하는 과정에서 추론한 것 중 옳지 않은 것은?

① Sn은 산화되고 N은 환원된다.

② Sn의 산화수는 0에서 ＋4로 변한다.

③ 균형 반응식에는 전자가 나타나지 않는다.

④ 균형 반응식에서 Sn과 N2O의 계수비는 1 : 1이다.

⑤ 균형 반쪽반응식의 하나는

2NO3－(aq) ＋ 10H^＋(aq) ＋ 8e^－ → N2O(g) ＋ 5H2O(l) 이다.

6 ^{치의학계열 자연과학추론 Ⅱ 홀수형}

17. 이양성자산 H2A는 아래와 같이 두 개의 평형 반응을 보인다.

H2A(aq) ⇄ HA^－(aq) ＋ H^＋(aq) pKa1＝ 4.0 HA^－(aq) ⇄ A^2－(aq) ＋ H^＋(aq) pKa2＝ 10.0

이를 근거하여 다음 각 상황에 대하여 추론한 것으로 옳지 않은 것은?

① 0.1 M H2A 수용액에는 A^2－ 이온이 존재한다.

② H2A 수용액을 NaOH로 적정할 때, pH＝4 근처에서 완충용액의 성질이 관찰된다.

③ H2A 수용액을 NaOH로 적정할 때, pH＝7에서 위의 화학종 중 농도가 가장 큰 것은 HA^－ 이온이다.

④ H2A 수용액을 NaOH로 적정할 때, 2차 당량점은 pH＝10에서 관찰된다.

⑤ 0.1 M NaHA인 수용액에서 H2A의 농도는 A^2－ 이온의 농도와 같다.

18. 어떤 화학자가 지름 10 mm인 구형의 금(Au) 덩어리를 모두 지름 10 nm (1 nm＝1×10^－9m)인 구형의 나노입자로 만들었다. 금 덩어 리는 면심입방(fcc) 단위세포(unit cell)를 가진다. <표>는 금 덩어 리와 나노입자 1개 당 존재하는 원자 개수와 공간점유율을 나타낸 것이다.

금 덩어리 나노입자

원자 개수 공간점유율(%)

약 3.1×10²² 74

약 3.1×10⁴ 74

금 결정의 구조적 특성에 대해 설명한 것 중 옳은 것을 <보기>에 서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. 덩어리와 나노입자에서 금 원자의 배위수는 모두 6이다.

ㄴ. 금 결정의 단위세포에서 한 변의 길이는 원자반지름의 두 배이다.

ㄷ. 금 나노입자들의 표면적 합은 덩어리였을 때에 비해 10⁶배 증가하였다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ ⑤ ㄴ, ㄷ

19. 그림은 금속 구리(Cu)의 반응성에 대한 실험의 순환과정을 나타 낸 것이다.

위 순환과정에 대해 설명한 것 중 옳지 않은 것은?

① 구리의 환원전위는 아연(Zn)의 환원전위보다 작다.

② 전체과정에서 두 가지 산화상태의 구리가 존재한다.

③ 과정 (가)와 (라)에서 얻어진 용액의 푸른색은 Cu^2＋ 이온이 착물 을 형성하기 때문이다.

④ 과정 (다)는 탈수반응이다.

⑤ 과정 (라)는 산-염기 반응이다.

20. 다음은 선형 포화탄화수소 계열 화합물들의 화학식과 명칭을 나타낸 것이다.

탄소수 화 학 식 명 칭

2 4 6

⋮⋮ 2n

CH3CH3

CH3CH2CH2CH3

CH3CH2CH2CH2CH2CH3

⋮⋮ ( CH2－CH2)n

에테인(ethane) 뷰테인(butane) 헥세인(hexane)

⋮⋮

폴리에틸렌(PE, n>1,000) 위 화합물들의 성질에 관한 설명 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. 분자 간 인력은 분산력(dispersion force)이다.

ㄴ. 탄소수 증가에 따라 순차적으로 기체, 액체, 고체가 된다.

ㄷ. 폴리에틸렌 용액에서는 빛의 경로가 보이는 틴달 현상을 관찰할 수 없다.

ㄹ. n이 서로 다른 폴리에틸렌을 같은 질량만큼 녹인 용액의 삼투압은 n이 클수록 낮다.

① ㄱ, ㄴ ② ㄱ, ㄷ ③ ㄴ, ㄷ

④ ㄷ, ㄹ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄹ

― ―

치의학계열 ^{자연과학추론 Ⅱ 홀수형} 7

H₂C O

CH3

OH

21. 유기 화합물의 탄소-탄소 결합은 다양한 형태를 갖는다. 다음은 서로 다른 결합형태를 갖는 4 개의 탄화수소(hydrocarbon) 화합물을 나타낸 것이다.

H3C−CH3 H2C＝CH2 HC≡CH H2C＝C＝CH2

에테인 에틸렌 아세틸렌 알렌

(Ethane) (Ethylene) (Acetylene) (Allene) 위 화합물에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

① 에틸렌의 H-C-C 결합각도는 약 120° 이다.

② 알렌에서 2 번 탄소의 혼성오비탈은 sp²이다.

③ 산성도가 가장 큰 수소를 가진 것은 아세틸렌이다.

④ 1 번 탄소와 2 번 탄소 사이의 결합길이가 가장 긴 것은 에테인 이다.

⑤ 1 번 탄소와 2 번 탄소 사이의 결합에너지가 가장 큰 것은 아세틸렌 이다.

22. 분자 내에 2 개 이상의 카이랄 탄소(chiral carbon)를 가지는 유기 화합물은 여러 형태의 입체이성질체(stereoisomer)로 존재할 수 있다. 다음은 여러 과일에 함유되어 있는 타타르산(tartaric acid)의 입체이성질체 A, B, C 를 나타낸 것이다.

C OH H

COOH

H C

COOH OH

C OH H

COOH

HO C

COOH H

C H HO

COOH

H C

COOH OH

A B C

이들의 입체구조와 성질에 대한 설명 중 옳은 것은?

① A 와 B 의 물리․화학적 성질은 동일하다.

② A 는 평면 편광(plane polarized light)에 대하여 광학활성 (optical activity)을 나타낸다.

③ B 와 C 의 혼합물은 실리카(SiO2) 젤 크로마토그래피로 분리할 수 있다.

④ B 와 C 의 혼합 비율이 24 : 1일 때 거울상 초과량(enantiomeric excess, ee)은 96% 이다.

⑤ C 에서 모든 카이랄 탄소의 배열(configuration)은 R과 S 배열 중 S 이다.

23. 유기 반응은 다양한 형태의 반응 중간체(intermediate)를 거쳐 진행된다. <보기>에서 고리형태의 반응 중간체를 거치는 것을 모두 고른 것은? (단, Ph ＝ C6H5이다.)

<보 기>

ㄱ.

Br O

CH₃CH₂ONa Br₂

ㄴ.

Br Br

ㄷ.

Ph₃P O

① ㄱ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ

24. 말린 과일을 살균할 때나 향수를 만드는 데 사용되는 어떤 화합물의 구조를 결정하고자 한다. 이 화합물의 분자식은 C3H6O2

이며, 적외선(IR) 및 ¹H-핵자기공명(¹H-NMR) 스펙트럼은 다음과 같다.

IR 스펙트럼

1H-NMR 스펙트럼 (^δ 1.30, t, 3H), (^δ 4.25, q, 2H), (^δ 8.05, s, 1H)

이 화합물의 구조식으로 옳은 것은?

① ② ③

HO CH₂CH₃ O

H OCH₂CH₃ O

④ ⑤

H₃C OCH₃ O

H₃C CH₂OH O

A B C

ㄱ.

ㄴ.

ㄷ.

O O Ph

Ph

8 ^{치의학계열 자연과학추론 Ⅱ 홀수형}

25. 알코올(alcohol)은 탈수반응(dehydration)을 통하여 알켄(alkene) 으로 전환될 수 있다. 산 촉매 조건에서 탈수반응을 시켰을 때 생성물로 1, 2-dimethylcyclopentene 이 형성될 수 있는 알코올을

<보기>에서 모두 고른 것은?

CH₃ CH₃

1,2-Dimethylcyclopentene

<보 기>

ㄱ. ㄴ. ㄷ.

CH₃ CH₃ OH

CH₃ OH CH₃

CH₃ CH₃

OH

① ㄴ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

26. 1-Phenyl-2,4-hexanedione 은 분자 내에 산성도가 다른 수소를 여러 개 가지고 있다. 이 화합물을 2 당량의 NaNH2와 반응시켜 분자 내에 2 개의 음이온(dianion)을 만든 후, 1 당량의 PhCH2Cl 을 첨가하여 벤질화 반응을 시켰다. 이 반응의 주생성물의 구조는?

O O

Ph

1) 2 NaNH₂

2) PhCH₂Cl 1-Phenyl-2,4-hexanedione

주생성물주생성물

① ② ③

O O

Ph

Ph O O

Ph Ph

④ ⑤

O O

Ph

Ph

O O

Ph

Ph

27. 출발물 2-methyl-2-phenylpropanol 로부터 다단계 반응을 거쳐서 (가)를 합성하였다. 최종생성물 (가)의 구조는? (단, 각 단계에서는 적절한 분리과정을 수행하였다.)

CrO₃

H₂SO₄

중간생성물 A

1) SOCl₂ 2) 2 NH₃

중간생성물 B NaOH, Br₂

H₂O (가)

2-Methyl-2-phenyl propanol

Ph OH

(가)

중간생성물 A

중간생성물 B

① ② ③

Ph NH₂ Ph OH Ph Br

④ ⑤

Ph OH

O

Ph NH₂ O

28. 다음은 의료용품 및 생활용품의 원료로 사용되는 5 가지 고분자와 이들의 단량체(monomer)를 짝지어 본 것이다. 각 고분자를 만드는 데 실제로 사용될 수 없는 단량체가 짝지어진 것은?

고분자 명 고분자 구조식 단량체

① Poly(vinyl alcohol)

OH n

H O

② Poly(styrene)

n

③ Poly(lactide) ^O

n O

O O O

O

④ Poly(isoprene)

n

⑤ Poly(ethylene oxide) ^O _n ^O

치의학계열 ^{자연과학추론 Ⅱ 홀수형} 9

29. 그림은 첨가-제거(addition-elimination) 반응으로 일어나는 친핵성 방향족 치환반응(nucleophilic aromatic substitution)에 대한 메커니즘과 에너지 도표(energy diagram)이다.

(가) 메커니즘

X

NO₂ Nu

X

NO₂

X

NO₂

etc.

Nu

NO₂ + X Nu

Nu

(나) 에너지 도표

이 반응에 대한 설명 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. 두 단계 반응 중 속도 결정 단계는 첫 번째 단계이다.

ㄴ. NO2를 전자 주개 작용기인 CH3로 치환시키면, 반응속도가 느려지거나 반응이 일어나지 않는다.

ㄷ. 이탈기 X 의 변화에 따른 전체 반응속도는 F < Cl < Br < I 순서로 빨라진다.

① ㄱ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

30. Acetophenone 을 1-phenylethanol 로 전환하는 실험을 수행했고 그 반응식은 (가)와 같다. 일정 시간 반응이 진행된 후 정상 실리카 젤 TLC(normal phase silica gel TLC)의 그림이 (나)와 같을 때 반응을 마무리(work-up)하였다. 생성물의 분리를 위해 TLC와 동일한 전개 용매를 사용하여 정상 실리카 젤 관 크로마토그래피 (normal phase silica gel column chromatography)를 수행하고, 관 내에서 출발물과 생성물이 분리되는 가상적인 모습을 (다)에 나타내었다.

이 실험에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

① TLC 에서 판단한 반응생성물의 Rf 값은 약 0.3 이다.

② TLC 를 전개할 때 전개용매는 출발점 아래에 있게 해야 한다.

③ A 는 출발물 acetophenone 이고 B 는 생성물 1-phenylethanol 이다.

④ 1-Phenylethanol 이 acetophenone 보다 정상 실리카 젤에 대한 친화력이 좋다.

⑤ TLC 에서 사용한 전개 용매에 메탄올(methanol) 소량을 가해 극성을 증가시키면 각 화합물의 Rf 값은 커질 것이다.

X＝F, Cl, Br 또는 I

Nu^－＝ CH3O^－, N3－ 또는 피페리딘(C5H11N)

(가) 반응식

(나) TLC (다) 관 크로마토그래피

10 ^{치의학계열 자연과학추론 Ⅱ 홀수형}

31. 그림은 어떤 열기관을 모식적으로 나타낸 것이다. 이 열기관은 온도가 600 K인 열원 A로부터 500 J의 열을 흡수하여 200 J의 일 을 하고, 온도가 300 K인 열원 B로 300 J의 열을 방출한다.

이에 대한 설명 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. 이 열기관의 열효율은 40%이다.

ㄴ. 열원 A와 열원 B의 엔트로피 변화량의 합은 0이다.

ㄷ. 열원 A와 열원 B 사이에서 작동하는 카르노 기관이 500 J 의 열을 흡수하면 240 J의 일을 한다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ ⑤ ㄴ, ㄷ

32. 그림 (가)는 전기장 ^E가 어떤 폐곡면의 면적 요소 ^ΔA의 법선 과 ^θ의 각을 이루며 그 폐곡면을 통과하는 모습을 나타낸 것이다.

ΔA의 법선 방향은 폐곡면의 내부에서 외부로 나가는 방향이다. 이 때, 이 면적 요소를 통과하는 전기선속은 E^ΔAcos θ가 된다.

그림 (나)는 전하가 ⁺q 인 4개의 양전하와 -q 인 1개의 음전하 가 땅콩 모양으로 생긴 폐곡면의 내부에 3개, 외부에 2개 분포해 있는 모습을 나타낸 것이다.

(가) (나)

이 땅콩 모양의 폐곡면을 통과하는 전기선속의 총합은? (단, 그림 (나) 에서 공간의 유전율은 ^ε이고, 국제표준 단위(SI 단위)를 사용한다.)

① q

3ε ② q

ε ③ ³q

2ε

④ ⁵q

3ε ⑤ ³q

ε

33. 그림은 질량이 m 인 물체가 공기 중에서 초기 속력 v0=0 으로 연직 방향으로 낙하하는 것을 나타낸 것이다. 낙하하는 동안 물체는 공기에 의한 저항력을 받는다. 저항력의 크기와 물체에 작용하는 중력의 크기가 같아지면 물체는 등속 운동을 하게 되며, 이 때 물체의 속력 vt를 종단 속력이라고 한다.

속력이 v 인 물체가 받는 공기 저항력의 크기가 kv 일 때, 물체의 운동에 대한 설명 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 중력가속도는 g이며, k 는 상수이고, 물체의 회전은 무시한다.)

<보 기>

ㄱ. 이 물체의 가속도의 크기가 ₂ 가 되는 지점에서 속력은 v_t

2 이다.

ㄴ. 이 물체의 속력 v 가 종단 속력에 도달하기 전까지, v 는 낙하 시간에 정비례한다.

ㄷ. k 가 일정할 때, 질량이 m 인 물체의 종단 속력은 질량이 2 m 인 물체의 종단 속력과 같다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ g

치의학계열 ^{자연과학추론 Ⅱ 홀수형} 11

34. 그림은 수평인 도로 위에서 움직이고 있는 자동차와 자동차 뒤쪽 도로 위에 정지해 있는 영희를 나타낸 것이다. 이 자동차는 멀리 떨어져 있는 벽을 향해 속력 v인 등속 운동을 한다.

이 자동차 위에 설치된 스피커는 자동차의 앞뒤 방향으로 200 Hz 의 음파를 방출하고 있다. 자동차 뒤쪽으로 향하는 음파와 벽에서 반사된 음파가 만드는 2 Hz의 맥놀이를 영희가 듣는다.

<표>는 스피커가 방출하는 음파의 진동수, 자동차의 속력과 진행 방향이 위의 상황과 다른 세 가지 경우를 나타낸 것이다. 이 때, 자동차는 영희와 벽 사이에서 등속 운동한다.

스피커가 방출하는

음파의 진동수 자동차의 속력 자동차의 진행 방향

ㄱ 200 Hz 2v 벽을 향해

ㄴ 200 Hz v 영희를 향해

ㄷ 300 Hz v 벽을 향해

정지해 있는 영희가 듣는 맥놀이 진동수가 2 Hz보다 큰 경우를

<표>에서 모두 고른 것은? (단, 음속은 일정하며 스피커는 단일 진동수의 음파를 방출한다.)

① ㄴ ② ㄱ, ㄴ ③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

35. 그림은 보어의 수소 원자 모형을 나타낸 것이다. 질량이 m 인 전자가 원자핵 주위를 속력 v로 원운동하고 있다. 이 때 전자의 전하는 ^-e 이고 원자핵의 전하는 +e 이며, 원궤도의 반지름은 r 이다.

<표>는 보어의 수소 원자 모형에 관련된 식과 이 식에 대한 철수 의 설명을 짝지어 놓은 것이다.

식 식에 대한 철수의 설명

가 k er ^{22 =}m vr²

원자핵이 전자에 작용하는 전기력이 전자의 원운동을 유지시키는 구심력 역할을 한다.

나 mvr = nh 2π ( n 은 자연수이다.)

전자의 각운동량은 연속적인 값을 갖는다.

다 ν= E_i-E_f h

에너지가 Ei인 높은 에너지 준위에 서 에너지가 Ef인 낮은 에너지 준위 로 전자가 전이될 때, 진동수가 ^ν인 전자기파를 방출한다.

(단, k는 쿨롱 상수이고 h 는 플랑크 상수이다.)

식에 대한 철수의 설명이 옳은 것을 <표>에서 모두 고른 것은?

① 가 ② 나 ③ 가, 나

④ 가, 다 ⑤ 나, 다

12 ^{치의학계열 자연과학추론 Ⅱ 홀수형}

36. 그림은 수평면 위에서 속력 v 로 등속 운동하던 물체 A가 수평면 위에 정지해 있던 질량이 같은 물체 B와 탄성 충돌하는 것을 나타 낸 것이다. 충돌 직후 A와 B는 충돌 전 A의 진행 방향과 각각 30°

와 60°의 각으로 튕겨졌다. 그 후 A와 B는 곡면을 따라 올라가다가 최고점에 도달한 후 내려온다.

이에 대한 설명 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

(단, 물체의 크기와 모든 마찰은 무시한다.)

<보 기>

ㄱ. 충돌 직후 A의 선운동량의 크기는 충돌 직후 B의 선운동량 의 크기보다 크다.

ㄴ. 충돌 직후 A의 운동 에너지는 충돌 전 A의 운동 에너지 보다 작다.

ㄷ. 충돌 직후 B의 운동 에너지는 B가 최고점에 도달하는 동안 전부 위치 에너지로 바뀌었다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ ⑤ ㄴ, ㄷ

37. 구면계를 이용하여 볼록 거울의 곡률반경 R 을 구할 때의 식 은 R⁼ a²

6h ⁺ h

2 로 주어진다. 다음은 어떤 볼록 거울에 대하여 a 와 h 의 측정값을 평균값과 표준오차로 나타낸 것이다.

a= 60.00±0.09 mm h= 3.000±0.003 mm

이 때, 오차 전파의 방법으로 R 의 표준오차를 계산한 값은 0.6320이었다. 이 볼록 거울의 곡률반경 R 을 평균값과 표준오차 로 가장 바르게 나타낸 것은? (단, a 와 h 의 측정값은 서로 영향 을 주지 않는다.)

① 201.500±0.632 mm ② 201.500±0.63 mm

③ 201.50±0.632 mm ④ 201.50±0.63 mm

⑤ 201.5±0.6 mm

38. 다음은 전류천칭 장치를 이용하여 공기의 투자율 ^μ의 값을 구하는 실험 과정의 일부를 나타낸 것이다.

<실험 과정>

(1) 전원을 끈 상태에서 조절나사를 조정하여 절연판이 수평 이 되게 한다.

(2) 무게가 mg인 가는 철사줄을 절연판 끝에 걸쳐 놓아 절연판 이 선분 ab를 회전축으로 하여 기울어지게 한다.

(3) 전원을 켠 후, 가변 저항기 R1과 R2를 조절하여 절연판 이 수평이 되게 한다.

(4) 단위 길이당 도선의 감은 수가 ⁿ 인 솔레노이드의 전류 Is를 측정하여 솔레노이드 내부에 생기는 자기장의 세기

B= μnI_s를 구한다.

이 실험은 자기장 B 에 의해 c와 d 사이의 구리띠가 받는 힘에 의한 돌림힘(토크)과 가는 철사줄의 무게에 의한 돌림힘이 평형을 이루는 조건을 이용한다.

공기의 투자율 ^μ를 구하기 위해 더 측정해야 하는 물리량이 아닌 것은?

① c와 d 사이의 거리 ℓ

② 절연판의 질량 M

③ 구리띠에 흐르는 전류 I

④ 선분 ab에서 선분 cd까지의 거리 L1

⑤ 선분 ab에서 가는 철사줄까지의 거리 L2

* 확인 사항

◦ 문제지와 답안지의 해당란에 필요한 내용을 정확하게 표기했는지 확인하십시오.

◦ 문제지는 제출하지 않아도 됩니다.

치의학계열 ^{자연과학추론 Ⅱ 홀수형} 13

39. 그래프는 원자핵의 질량수에 따른 핵자당 결합 에너지를 개략적 으로 나타낸 것이다.

이 그래프에 대한 설명 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. X 핵이 자연 방사성 붕괴를 하여 Y 핵으로 변환될 때, 핵자당 결합 에너지는 커진다.

ㄴ. 일정 질량의 ¹H 핵이 핵융합하여 ⁴He 핵이 될 때 발생하 는 에너지가, 같은 질량의 ²³⁵U 핵이 핵분열하여 ¹⁴¹Ba 핵 과 ⁹²Kr 핵이 될 때 발생하는 에너지보다 작다.

ㄷ. ⁵⁶Fe 핵은 ²³⁵U 핵보다 핵자당 결합 에너지가 커서

235U 핵보다 자연 방사성 붕괴를 하기 쉽다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ

40. 그림 (가)는 반지름이 a 인 원통의 양쪽에 반지름이 b 인 동일한 원통 두 개를 중심축이 일치하도록 연결하여 만든 질량이 3 kg인 물체를 나타낸 것이다. 이 물체를 마찰이 있는 수평면 위에 놓고, 반지름이 a 인 원통의 중앙에 감긴 실의 한쪽 끝을 물체의 중심축 과 수직 방향으로 크기가 2 N인 힘으로 잡아당기고 있다. 이 힘의 방향과 수평면 사이의 각은 60° 이다.

(가)

그림 (나)는 이 물체의 측면도를 나타낸 것이고, f 는 물체와 수평면 사이의 마찰력의 크기이다.

(나)

이 물체가 회전하지 않고 정지해 있다면, a 와 b 사이의 관계를 옳게 나타낸 것은? (단, 물체의 밀도는 균일하고 실의 질량은 무시한다.)

① b^{= 2}

3 a ② b^{= 2}a ③ b^{= 3}a

④ b^{= 2}a ⑤ b^{= 3}a