2020학년도 4월(5.21.) 고3 학력평가 화학2 3점 문항 풀이 (1)

 

2020학년도 고3 4월(5월 21일) 학력평가 화학2 3점 문항 풀이 (1)

< 6번, 10번, 11번, 12번, 15번 >

 

  학교 현장에서 화학2를 선택하는 학생은 매우 드물다. 그래서인지 화학1 보다 화학 교과에서 주로 다루는 개념이나 문제 유형을 크게 벗어나거나, 문제를 위한 문제가 출제되는 경향이 그나마 적은 편이다. 화학2를 공부하는 학생이 드물기에 해설을 찾는 학생 또한 드물겠지만 혹시나 하는 마음에 풀이를 남겨둔다.

  화학2 역시 3점 문항은 10문항이며, 6, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19, 20번 문항이 해당한다. 주관기관은 경기도교육청이며, 문제지와 답안지 역시 경기도교육청, EBSi를 통해 다운 받을 수 있다.

 

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6번 ①

  그래프는 액체의 증기압력 곡선이며, 표에는 물의 기준(정상) 끓는점이 제시되어 있다. 같은 온도에서 증기압력은 A가 B보다 크며, 이것은 A가 휘발이 더 잘 되고, 기준 끓는점이 더 낮다는 것을 말한다. 따라서 A가 1_H2O, B가 2_H2O이다. <보기>를 살펴보면,

ㄱ. A는 1_H2O이다. (참)

ㄴ. 동일 온도에서 A가 B보다 증기압이 크다는 것은 A가 B보다 증기를 더 잘 만들어낸다는 의미다. 즉, 휘발이 잘 이루어진다. 액체 분자 사이의 인력이 약할수록 액체가 표면에서 잘 휘발하며, 이에 증기압력이 높아진다. 즉 분자 사이 인력은 B가 A보다 크다. (거짓)

ㄷ. 두 액체의 기준 끓는점에서의 증기압은 같다. 

1_H2O의 기준 끓는점은 100.0 ℃ 2_H2O의 기준 끓는점은 101.4 ℃이다. 끓는점이란, 외부압과 액체의 증기압이 같아져 액체의 내부에서도 기포가 발생하여 끓음이 발생하는 온도를 말하며, 기화와 응축 사이의 평형에 도달한 온도를 의미한다. 기준(정상) 끓는점은 외부압(또는 액체의 증기압)이 1기압일 때의 끓는점을 말하며, 이 때의 증기압 역시 1기압이다. (그래프의 y축 위에 임의의 한 점을 1 기압이라고 가정하고 수평선을 그었을 때, 먼저 A곡선과 만나는 지점이 액체 A의 정상 끓는점(100.0), B곡선과 만나는 지점이 액체 B의 기준 끓는점(101.4)이다. (거짓)

 

 

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10번 ③

  사실 고등학교 고체 결정 문제는 특별하게 변형되거나 난도가 높아질 것이 없다. (가)는 체심입방구조, (나)는 CsCl형 구조이다. 체심입방구조는 금속결정과 같이 단위 격자를 모두 동일한 원자가 구성하지만, CsCl형 구조는 꼭지점에 위치한 이온과 전하가 다른 이온이 입방체의 격자 중심에 자리하고 있다. <보기>를 살펴보면,

ㄱ. (가)는 체심입방구조(body-centered cubic)이다. (참)

ㄴ. (나)의 화학식은 단위 격자 내 입자수를 통해 알 수 있다. A는 꼭지점에 1/8씩 8개가 있고, B는 단위격자의 중심에 1개가 있다. 따라서 단위 격자 내에 있는 A와 B 입자수는 모두 1개씩이다. 화학식은 AB이다. (거짓)

ㄷ. (가)의 단위 세포에 포함된 A의 수는 2개, (나)의 단위 세포에 포함된 B의 음이온 수는 1개이다. 따라서 입자수는 (가)의 입자수가 (나) 음이온의 2배이다. (참)

 

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11번 ①

  끓는점 오름에 관한 문제이다. 물에 용질 A와 B를 각각 녹였을 때, 끓는점 오름이 일어난 것을 알 수 있다. 순수한 용매에 용질이 첨가되었을 때, 끓는점이 오르는 현상은 용액의 증기압이 용매의 증기압 보다 낮아짐으로 설명할 수 있다. 표면에 일정 비율로 자리잡은 용질 입자로 인해 용매의 증발(기화)이 방해받게 되고, 이로 인해 순수한 용매에 비해 증기압이 낮아진다.

ㄱ. (가) 수용액은 0.15 ℃, (나) 수용액은 0.30 ℃ 상승하였다. 끓는점 오름 현상은 용액 내 용질의 입자수에만 의존하는 용액의 총괄성이므로 (가)의 A 용질 3a 보다 (나)의 B 용질 2a가 몰수(mol)가 많다는 것을 알 수 있다. (참)

ㄴ. 끓는점 오름(△Tb)은 용매의 끓는점 오름 상수 (Kb)와 용액의 몰랄농도(mol/kg)의 곱으로 계산할 수 있다.

  용매는 모두 물이고, 질량 또한 0.1 kg으로 동일하기 때문에 Kb와 몰랄농도의 분모는 끓는점 오름 비에 영향을 주지 않는다. 오직 용질의 몰수비가 끓는점 오름 비가 된다.

  용질의 몰수(mol)는 실제 질량(g)을 몰질량(g/mol)으로 나누어 나타낼 수 있으므로 주어진 용질 A와 B의 분자량 비는 다음과 같다. (거짓)

ㄷ. (가)와 (나)를 혼합하면, 용매인 물의 질량은 0.2 kg(200 g) 으로 증가한다. 혼합전 (가)의 A 입자수가 1몰이라 가정하면 몰랄농도는 (1/0.1)이며, B는 입자수가 2몰이 되므로 (나)의 몰랄농도는 (2/0.1)이 된다. 혼합한 용액의 경우 총 입자수가 3몰이 되므로 몰랄농도는 약 (3/0.2)의 값을 가져기준 끓는점은 100.15와 100.30 사이의 값을 갖게 된다. (거짓)

 

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12번 ②

  열화학에서 자주 등장하는 문제로, 헤스의 법칙을 이용하는 문제이다. PEET나 MEETDEET에서도 종종 등장한다. 원하는 화학 반응식의 반응물과 생성물이 포함된 화학 반응식을 하나씩 찾아나가는 것이 요령이다. 여러 반응식에서 나타나는 O2나 H2는 마지막에 고려하는 것이 좋다. 단계별로 문제에서 해결해야하는 아세틸렌(C2H2)의 연소 반응식을 만들어보자.

1. 먼저 반응물에 2C2H2가 포함되어 있어야 한다. 세 번째 반응식이 필요하다.  C2H2 이 반응물에 포함되어야 하므로 역반응을 사용해야 한다. 엔탈피의 부호가 바뀐다. 또한 C2H2의 계수가 2가 될 수 있도록 엔탈피 값을 2배 한다. (-2c)

2. O2를 마지막으로 제쳐두고 4CO2가 생성물에 있어야 한다. 두 번째 반응식이 필요하다. CO2이 생성물에 그대로 포함되어 있으므로 정반응을 그대로 사용하지만, CO2의 계수가 4가 될 수 있도록 엔탈피 값에 4를 곱한다. (4b)

3. 2H2O가 생성물에 포함되어야 한다. 첫 번째 반응식이 필요하다. H2O가 생성물에 그대로 위치하며, 계수마저 2로 맞춰져 있다. 엔탈피 값을 그대로 사용하면 된다. (a)

4. 위의 1~3에서 얻은 엔탈피 값을 더했을 때, O2의 계수가 맞는지 확인한다. 이상이 없으므로 a + 4b -2c가 답이 된다.

 

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15번 ⑤

  순수한 액체에 용질을 첨가하면, 증기압 내림 현상이 나타난다. 증기압 내림 현상은 첨가한 용질의 입자수에만 의존하는 용액의 총괄성 중 한 가지이다. 증기압 내림에 의해 용액의 끓는점이 순수한 액체에 비해 상승한다. 주어진 표에 의하면 (가) 수용액의 증기압력이 45a, (나) 수용액의 증기압력이 47a이며, 이는 (가) 수용액에 포함된 용질의 입자수가 더 많다는 것을 뜻한다.

ㄱ. 수용액에 녹아있는 A 입자수는 (가)가 (나)보다 크다. (거짓)

ㄴ. 용액의 증기압은 용매의 증기압과 몰분율의 곱으로 표현할 수 있다. 즉, 용액에서 용매가 차지하는 분율만큼의 증기압을 갖는다. 용액 내 용매의 분율은 1보다 작기 때문에 용액의 증기압은 순수한 용매에 비해 항상 작은 값을 갖는다.

  수용액 (나)를 통해 순수한 물의 증기압을 구하면, 47a = (94/95)P_용매이다. 따라서 P_용매 = (95a/2)임을 알 수 있다. (참)

ㄷ. 위의 ㄴ에서 구한 물의 증기압을 이용하여 수용액 (가)의 물의 몰분율을 구하면, 45a = (95a/2)*X 이다. X = 90/95 =  18/19 이다. (참)

 

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* 분문 설명 중 잘못된 부분에 대해 지적해주시면, 참고하여 수정, 업데이트 하도록 하겠습니다. 위 문제의 출처는 경기도교육청과 EBSi 사이트입니다.

* 16번~20번 풀이 : https://stachemi.tistory.com/113

2020학년도 4월(5.21.) 고3 학력평가 화학2 3점 문항 풀이 (2)