그림은 암모니아의 합성 과정과 이용 사례를 간략히 나타낸 것이다.

2015학년도 4월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역(화학Ⅰ)

제 4 교시

성명			수험번호						3

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과학탐구 영역

화학Ⅰ

과학탐구 영역

화학Ⅰ

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. ㉠은 질소([eqn: rmN _{2}])이다. ㄴ. 과정 (가)에서는 화학 변화가 일어난다. ㄷ. 암모니아 합성은 식량 부족 문제를 개선하는 데 기여하였다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 산 염기 반응의 화학 반응식이다.

(가) [eqn: rmNH _{3}] + [eqn: rmHF] [eqn: rm->] [eqn: rmNH _{4} ^{+}] + [eqn: rmF ^{-}]

(나) [eqn: rmHClO _{4}] + [eqn: rmH _{2} O] [eqn: rm->] [eqn: rmClO _{4} ^{-}] + [eqn: rmH _{3} O ^{+}]

(가), (나)에서 반응물 중 루이스 염기로 작용한 물질만을 있는 대로 고른 것은?

① [eqn: rmNH _{3}]	② [eqn: rmHClO _{4}]	③ [eqn: rmNH _{3}], [eqn: rmH _{2} O]	④ [eqn: rmHF], [eqn: rmH _{2} O]	⑤ [eqn: rmNH _{3}], [eqn: rmHClO _{4}]

다음은 2가지 화학 반응에 대한 설명이다.

(가) 수소 기체와 산소 기체가 반응하여 액체 [eqn: rmA]가 생성되었다.

(나) 염소 기체와 나트륨이 반응하여 고체 [eqn: rmB]가 생성되었다.

두 반응의 공통점으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 반응물은 모두 원소이다. ㄴ. 생성물은 화합물이다. ㄷ. 반응물과 생성물이 모두 분자이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

3

32

그림은 3가지 탄소([eqn: rm C]) 동소체를 2가지 기준에 따라 분류한 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. [eqn: rm B]의 모든 탄소 원자는 같은 평면에 존재한다. ㄴ. (가)에서 ‘결합각이 모두 같은가?’를 적용할 수 있다. ㄷ. 물질 1[eqn: rmg]에 포함된 탄소 원자 수는 풀러렌이 [eqn: rm A]보다 많다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 플루오린([eqn: rmF])을 포함한 분자 (가) ∼ (다)의 쌍극자 모멘트와 구성 원소 간의 전기 음성도 차를 나타낸 것이다. (가) ∼ (다)는 각각 [eqn: rmXF _{2}], [eqn: rm YF _{3}], [eqn: rm ZF _{4}] 중 하나이며, [eqn: rmX]∼[eqn: rmZ]는 2주기 원소이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: rm X]∼[eqn: rmZ]는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

		보 기
ㄱ. (가)에는 극성 공유 결합이 있다. ㄴ. (나)는 [eqn: rmYF _{3}]이다. ㄷ. 전기 음성도는 [eqn: rmX]가 [eqn: rmZ]보다 작다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

다음은 원자 [eqn: rm A]와 [eqn: rm][eqn: rm B]에 대한 자료이다.

◦ [eqn: rm A]의 원자 번호는 17이다.

◦ [eqn: rm B]의 질량수는 19이다.

◦ [eqn: rm A]와 [eqn: rm][eqn: rm][eqn: rm B]는 모두 중성자가 양성자보다 1개 많다.

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

		보 기
ㄱ. [eqn: rm A]의 원자 번호와 질량수를 표시하면 [eqn: {} _{17`} ^{35`} rm A]이다. ㄴ. [eqn: rm B]의 중성자 수는 10이다. ㄷ. [eqn: rm A]와 [eqn: rm B]는 같은 족 원소이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가) ~ (다)는 [eqn: rm _{9`} rm F], [eqn: rm _{9`} rm F ^{+}], [eqn: rm _{9`} rm F ^{2+}]의 전자 배치를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. (가)는 바닥 상태 전자 배치이다. ㄴ. (나)에서 (다)로 될 때 에너지가 방출된다. ㄷ. (다)는 훈트 규칙을 만족하는 전자 배치이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

다음은 일정한 압력에서 [eqn: rmA]의 분자량을 구하는 실험이다.

(가) 동일한 두 실린더에 같은 질량의 [eqn: rm H _{2} O`it(l)]과 [eqn: rm A(itl)]를 각각 넣고 가열한다.

(나) 두 물질의 상태가 모두 기체인 온도 [eqn: t]℃에서 바닥으로부터 피스톤까지의 높이를 측정하였더니 [eqn: h _{1}] : [eqn: h _{2}] = 16 : 9이었다.

[eqn: rm A]의 분자량은? (단, [eqn: rmH], [eqn: rm O]의 원자량은 각각 1, 16이고, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.)

① 32	② 36	③ 42	④ 45	⑤ 48

4

32

다음은 4가지 탄화수소를 기준 (가), (나)에 따라 분류하는 벤 다이어그램이다.

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

		보 기
ㄱ. Ⅰ 영역에 속하는 물질은 고리 모양이다. ㄴ. Ⅱ 영역에 속하는 물질은 1가지이다. ㄷ. 벤젠([eqn: rm C _{6} H _{6}])은 Ⅲ 영역에 속한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 기체 [eqn: rmX]와 관련된 실험이다.

[실험 과정]

(가) 알루미늄([eqn: rm Al])과 염산([eqn: rm HCl])을 반응시켜 발생한 기체 [eqn: rmX]를 포집한다.

2[eqn: rm Al( it s)] + 6[eqn: rmHCl( it `aq)] [eqn: rm->] 2[eqn: rm AlCl _{3} ( it `aq)] + 3[eqn: rm X][eqn: (]g[eqn: rm)]

(나) (가)에서 포집한 기체 [eqn: rmX]를 산화 구리(Ⅱ)와 반응시켜 생성된 물의 질량을 측정한다.

[eqn: rm X][eqn: (]g[eqn: rm)] + [eqn: rm CuO( it s)] [eqn: rm->] [eqn: rm Cu( it s)] + [eqn: rm H _{2} O(itl)]

[실험 결과]

◦ 과정 (나)에서 생성된 물의 질량: 3.6[eqn: rmg]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: rmH], [eqn: rmO]의 원자량은 각각 1, 16이다.) [3점]

		보 기
ㄱ. [eqn: rmX]는 수소([eqn: rmH _{2}])이다. ㄴ. (가)의 반응에서 [eqn: rm Al]은 환원된다. ㄷ. (나)의 반응에서 이동한 전자는 0.2몰이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

표는 [eqn: rmX] 용융액과, 소량의 [eqn: rmX]를 첨가한 물을 각각 전기 분해할 때 두 전극에서 생성되는 물질을 나타낸 것이다.

전극 물질	(-)극	(+)극
[eqn: rmX] 용융액	고체 [eqn: rm A``]	기체 [eqn: rmB _{2}]
소량의 [eqn: rmX]를 첨가한 물	기체 [eqn: rmC _{2}]	기체 [eqn: rmD _{2}]

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

		보 기
ㄱ. [eqn: rmX]는 이온 결합 물질이다. ㄴ. [eqn: rmX]를 구성하는 원소는 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]이다. ㄷ. 생성되는 [eqn: rm C _{2}]와 [eqn: rmD _{2}]의 몰수 비는 1 : 1이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 에타인([eqn: rmC _{2} H _{2}])과 관련된 반응의 화학 반응식이다.

(가) [eqn: rm CaC _{2}] + [eqn: a`][eqn: rmH _{2} O] [eqn: rm->] [eqn: rm Ca(OH) _{2}] + [eqn: rm C _{2} H _{2}]

(나) [eqn: b`][eqn: rmC _{2} H _{2}] + 5[eqn: rmO _{2}] [eqn: rm->] [eqn: c`][eqn: rmCO _{2}] + 2[eqn: rm H _{2} O]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: a`]~[eqn: `c]는 반응 계수이다.)

		보 기
ㄱ. [eqn: a] + [eqn: b] + [eqn: c] = 5이다. ㄴ. (가)에서 탄소([eqn: rmC])의 산화수는 변하지 않는다. ㄷ. (나)에서 [eqn: rm C _{2} H _{2}]은 환원제이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

표는 원소 [eqn: rmA]~[eqn: rmD]의 원자 반지름과 이온 반지름을 나타낸 것이다. [eqn: rmA]~[eqn: rmD]는 각각 [eqn: rmO], [eqn: rmF], [eqn: rmNa], [eqn: rmMg] 중 하나이고 이온에서의 전자 배치가 [eqn: rm N e]과 같다.

원소	원자 반지름([eqn: rmpm])	이온 반지름([eqn: rmpm])
[eqn: rmA]	160	66
[eqn: rmB]	64	[eqn: x]
[eqn: rmC]	[eqn: y]	98
[eqn: rmD]	66	140

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: rmA]~[eqn: rmD]는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

		보 기
ㄱ. 66 < [eqn: x] < 98이다. ㄴ. 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하는 [eqn: rmA]가 [eqn: rmC]보다 크다. ㄷ. [eqn: rm C]와 [eqn: rmD]가 결합한 안정한 화합물은 [eqn: rmCD]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③  ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

29

32

그림은 실험식이 같은 탄화수소 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]를 강철 용기에서 연소시키기 전과 후에 용기에 존재하는 물질의 질량을 나타낸 것이다. 용기 내 산소의 질량은 표시하지 않았다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: rm H], [eqn: rm C], [eqn: rm O]의 원자량은 각각 1, 12, 16이다.) [3점]

		보 기
ㄱ. 연소 전 강철 용기 내 탄소([eqn: rm C])의 전체 질량은 72[eqn: rm mg]이다. ㄴ. [eqn: x]는 108이다. ㄷ. [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]의 실험식은 [eqn: rm CH]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 주양자수 [eqn: n]에 따른 수소 원자의 에너지 준위와 전자 전이 (가) ~ (다)를, 표는 (가) ~ (다)에서 방출되는 빛의 파장과 이에 해당하는 빛의 에너지를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 수소 원자의 에너지 준위 [eqn: E _{n}] = -[eqn: {k} over {n ^{2}}][eqn: rm kJ/mol]이다.) [3점]

		보 기
ㄱ. [eqn: a] - [eqn: b] = 656 이다. ㄴ. (나)에서 가시광선 영역의 빛이 방출된다. ㄷ. ([eqn: c] + [eqn: d])는 수소 원자의 이온화 에너지 값보다 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 [eqn: rmDNA]를 구성하는 인산, 티민, 사이토신의 구조식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 인산에는 확장된 옥텟 규칙을 만족하는 원자가 존재한다. ㄴ. [eqn: rmDNA]에서 인산은 티민과 공유 결합한다. ㄷ. [eqn: rmDNA] 이중 나선에서 티민은 사이토신과 짝을 지어 수소 결합한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

표는 분자 (가) ~ (다)에 대한 자료이다. [eqn: rm X], [eqn: rm Y]는 2주기 원소이며 (가) ~ (다)에서 모두 옥텟 규칙을 만족한다.

분자	실험식	분자 내 공유 전자쌍의 수
(가)	[eqn: rm XH _{3}]	3
(나)	[eqn: rm HYX]	4
(다)	[eqn: rm YH]	5

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: rm X]와 [eqn: rm Y]는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

		보 기
ㄱ. (가)는 극성 분자이다. ㄴ. (가)와 (다)는 분자당 구성 원자 수가 같다. ㄷ. (나)와 (다)의 모양은 모두 직선형이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 2, 3주기 원소 [eqn: rm A]~[eqn: rm C]의 제1 이온화 에너지를 나타낸 것이다. [eqn: rm A], [eqn: rm B], [eqn: rm C]는 순서대로 15, 16, 17족 원소이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: rm A]~[eqn: rm C]는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

		보 기
ㄱ. [eqn: rm A]는 3주기 원소이다. ㄴ. 제2 이온화 에너지는 [eqn: rm B]가 [eqn: rm A]보다 크다. ㄷ. [eqn: rm B]와 [eqn: rm C]가 안정한 이온일 때 전자 배치는 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

30

32

다음은 황산([eqn: rmH _{2} SO _{4}])이 생성되는 화학 반응식이다.

[eqn: rm A][eqn: (]g[eqn: rm)] + 2[eqn: rm B][eqn: (]g[eqn: rm)] + 2[eqn: rm H _{2} O rm ( it l)] [eqn: rm->] 2[eqn: rm H _{2} SO _{4} ( it l)]

표는 양을 달리한 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]를 충분한 양의 물과 반응시킨 실험 결과를 나타낸 것이다. 실험 Ⅰ에서는 [eqn: rmA]가, Ⅱ에서는 [eqn: rmB]가 모두 반응하였다.

실험	반응 전		반응 후
	[eqn: rmA]의 질량([eqn: rm g])	[eqn: rmB]의 질량([eqn: rm g])	[eqn: rm H _{2} SO _{4}]의 질량([eqn: rm g])
Ⅰ	0.8	5.2	4.9
Ⅱ	2.0	6.4	[eqn: x]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: rm H], [eqn: rmO], [eqn: rmS]의 원자량은 각각 1, 16, 32이다.) [3점]

		보 기
ㄱ. 실험 Ⅰ에서 반응한 물의 질량은 0.9[eqn: rm g]이다. ㄴ. [eqn: rm B]의 분자량은 64이다. ㄷ. 실험 Ⅱ에서 남아 있는 [eqn: rm A]가 모두 반응하기 위해 필요한 [eqn: rm B]의 최소 질량은 1.6[eqn: rm g]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

표는 같은 부피의 [eqn: rm HCl( it aq)]에 [eqn: rm NaOH( it aq)]의 부피를 달리하여 혼합한 용액 (가), (나)에서 이온 [eqn: rm A]~[eqn: rm D]의 몰수를 나타낸 것이다.

혼합 용액	혼합 용액의 부피([eqn: rmmL])	혼합 용액 속 이온의 몰수(몰)
		[eqn: rmA]	[eqn: rm B]	[eqn: rm C]	[eqn: rm D]
(가)	[eqn: V]	㉠	3[eqn: n]	0	[eqn: n]
(나)	2[eqn: V]	0	㉡	[eqn: n]	4[eqn: n]

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 혼합 용액의 부피는 혼합 전 각 용액의 부피의 합과 같다.) [3점]

① [eqn: rm C]는 [eqn: rm H ^{+}]이다.

② ㉠과 ㉡의 비는 3 : 2이다.

③ (나)의 혼합 전 [eqn: rm NaOH( it aq)]의 부피는 [eqn: {4} over {3}][eqn: V]이다.

④ (가)와 (나)를 혼합하였을 때 생성되는 물의 몰수는 2[eqn: n]이다.

⑤ 혼합 전 수용액의 단위 부피당 전체 이온의 몰수는 [eqn: rm HCl( it aq)]이 [eqn: rm NaOH( it aq)]의 2배이다.

※ 확인사항

문제지와 답안지의 해당란을 정확히 기입(표기)했는지 확인하시오.