다음은 철의 이용에 관한 내용이다.

2013학년도 4월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역(화학Ⅰ)

제 4 교시

성명			수험번호						3

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과학탐구 영역

화학Ⅰ

과학탐구 영역

화학Ⅰ

자연에서 ㉠철([eqn: rmFe])은 주로 철광석 형태로 존재하고, 제련 과정이 까다로워 순수한 철을 이용하기 어려웠다. 반면 ㉡구리([eqn: rmCu])는 철보다 매장량은 적지만 자연에서 쉽게 얻을 수 있어서 철보다 먼저 사용되었다. 이후 ㉢철광석을 코크스와 함께 가열하여 순수한 철을 만드는 기술이 개발되었고 본격적으로 철을 대량 생산하면서 다양한 분야에 이용되고 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. ㉠은 원소이다. ㄴ. ㉡은 ㉠보다 반응성이 크다. ㄷ. ㉢은 화학적 변화이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

다음은 원자의 구성 입자들을 발견한 실험이다.

[톰슨의 음극선 실험]

진공 방전관의 양쪽 전극에 높은 전압을 걸어 주면 (-)극에서 (+)극으로 향하는 음극선이 관찰되며, 외부에서 전기장을 걸어주면 음극선이 휘어진다. 이것으로 음극선은 (-)전하를 띤 입자의 흐름이며, 이 입자는 원자로부터 튀어나온 것임이 밝혀졌다.

[러더퍼드의 [eqn: alpha]입자 산란 실험]

[eqn: alpha]입자를 얇은 금박에 충돌시키면 대부분의 입자는 금박을 통과하지만 소수는 옆으로 휘고 극소수는 정반대편으로 튕겨 나온다. 이것으로 원자의 중심에는 크기가 매우 작지만 원자 질량의 대부분을 차지하는 (+)전하를 띤 입자가 존재한다는 것이 밝혀졌다.

두 실험으로 각각 발견된 입자들이 모두 표현된 원자 모형만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

보 기

ㄱ.		ㄴ.		ㄷ.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 분자량이 104인 탄화수소 [eqn: rmX]의 분자식을 구하는 원소 분석 실험이다.

[과정]

(가) 그림과 같은 장치에 일정량의 탄화수소 [eqn: rmX]를 넣고 충분한 양의 산소([eqn: rmO_2])를 공급하면서 완전 연소시킨다.

(나) 반응이 끝난 후, 염화칼슘([eqn: rm CaCl _{2}])과 수산화나트륨([eqn: rm NaOH])이 각각 들어 있는 관의 증가한 질량을 구한다.

[결과]

구분	[eqn: rm CaCl _{2}]을 채운 관	[eqn: rm NaOH]을 채운 관
증가한 질량	27[eqn: rmmg]	132[eqn: rmmg]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 수소, 탄소, 산소의 원자량은 각각 1, 12, 16이다.) [3점]

		보 기
ㄱ. 반응한 [eqn: rmX]에 포함된 탄소의 질량은 36[eqn: rmmg]이다. ㄴ. 반응한 [eqn: rmX]의 질량은 159[eqn: rmmg]이다. ㄷ. [eqn: rmX]의 분자식은 [eqn: rm C _{8} H _{8}]이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림과 같이 25℃, 1기압에서 뷰텐([eqn: rm C _{4} H _{8}])과 에텐([eqn: rmC _{2} H _{4}]) 기체가 두 실린더에 각각 들어 있다.

두 실린더에 들어 있는 기체의 물리량이 같은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 피스톤의 질량은 무시한다.)

3

32

		보 기
ㄱ. 몰수 ㄴ. 질량 ㄷ. 밀도

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 3가지 분자를 기준 (가), (나)에 따라 분류한 것이다.

기준 (가), (나)로 옳은 것을 <보기>에서 고른 것은? [3점]

		보 기
ㄱ. 분자의 쌍극자 모멘트 합이 0인가? ㄴ. 분자에 비공유 전자쌍이 있는가? ㄷ. 극성 공유 결합이 있는가?

	(가)	(나)			(가)	(나)
①	ㄱ	ㄴ		②	ㄱ	ㄷ
③	ㄴ	ㄱ		④	ㄴ	ㄷ
⑤	ㄷ	ㄴ

다음은 바닥 상태의 중성 원자 [eqn: rmX]와 [eqn: rmY]에 대한 자료이다.

◦[eqn: rmX]: 2주기 비금속 원소이고, 가장 바깥 껍질에 존재하는 전자의 수는 6개이다.

◦[eqn: rmY]: 3주기 금속 원소이고, 홀전자는 없다.

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

		보 기
ㄱ. [eqn: rmX]의 바닥 상태에서 홀전자 수는 2개이다. ㄴ. [eqn: rmY]의 바닥 상태 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2} 2s ^{2} 2p ^{6} 3s ^{2}]이다. ㄷ. [eqn: rmX]와 [eqn: rmY]가 안정한 이온이 되었을 때 전자 수는 서로 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가) ~ (다)는 3가지 화합물을 나타낸 것이다.

(가) ~ (다)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. (가)는 중심 원자에 비공유 전자쌍이 있다. ㄴ. (나)의 분자 모양은 정사면체형이다. ㄷ. (다)의 중심 원자에 있는 전자쌍 사이의 반발력의 크기는 모두 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 원소 [eqn: rmA]~[eqn: rmD]의 전기음성도를 나타낸 것이다. [eqn: rmA]~[eqn: rmD]는 각각 [eqn: rmO], [eqn: rmF], [eqn: rmNa], [eqn: rmMg] 중 하나이다.

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

		보 기
ㄱ. 원자 반지름은 [eqn: rmA] > [eqn: rmB]이다. ㄴ. 안정한 이온의 반지름은 [eqn: rmA] > [eqn: rmD]이다. ㄷ. 제1 이온화 에너지는 [eqn: rmC] > [eqn: rmD]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

다음은 산 염기와 관련된 화학 반응식이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. (가)는 산화 환원 반응이다. ㄴ. (나)에서 [eqn: rm HCl]는 아레니우스 산이다. ㄷ. (다)에서 [eqn: rm H _{2} O]은 브뢴스테드-로우리 염기이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 중성 원자 [eqn: rmA]~[eqn: rmE]의 질량수와 양성자 수를 나타낸 것이다.

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

		보 기
ㄱ. [eqn: rm B]를 원소 표시 방법으로 표현하면 [eqn: rm _{1} ^{2} rm `B]이다. ㄴ. [eqn: rmA]와 [eqn: rm C]는 동위 원소이다. ㄷ. [eqn: rm D]와 [eqn: rmE]는 전자 수가 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

4

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그림은 중성 원자 [eqn: rmX]와 [eqn: rmY]의 전자 배치를 나타낸 것이다.

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

		보 기
ㄱ. [eqn: rm X _{2}]에는 삼중 결합이 있다. ㄴ. [eqn: rmY_2]에는 무극성 공유 결합이 있다. ㄷ. [eqn: rmXY _{ 3}]의 모든 원자는 옥텟 규칙을 만족한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)와 (나)는 분자식이 [eqn: rmC_4 H_8]인 2가지 화합물을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
-
ㄱ. 결합각은 [eqn: beta] > [eqn: alpha]이다. ㄴ. (가)는 불포화 탄화수소이다. ㄷ. (가)와 (나)는 이성질체이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 기체 상태인 원자 [eqn: rm X]에서 모든 전자를 떼어낼 때까지의 순차적 이온화 에너지([eqn: E _{rmn}])를 나타낸 것이다. 이 때 [eqn: E _{rmn}]은 제[eqn: rmn] 이온화 에너지이다.

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

		보 기
ㄱ. 전자 껍질 수는 3개이다. ㄴ. 원자가 전자 수는 2개이다. ㄷ. [eqn: rmX ^{3+}]이 될 때 [eqn: E _{rm 1 it} +E _{rm2} +E _{rm3}]를 흡수한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

다음은 탄산칼슘([eqn: rmCaCO _{3}])과 묽은 염산([eqn: rmHCl])의 반응에서 생성되는 기체 [eqn: rmX]의 분자량을 구하기 위한 실험이다. 탄산칼슘의 화학식량은 [eqn: M]이다.

(가) 전자 저울에 약포지를 올려놓고 영점을 맞춘 뒤 탄산칼슘 가루의 질량

[eqn: w _{ 1}]

g을 측정하였다.

(나) 반응하기에 충분한 양의 묽은 염산이 들어 있는 삼각 플라스크의 질량을 측정하였더니

[eqn: w _{ 2}]

g이었다.

(다) (나)의 삼각 플라스크에 (가)의 탄산칼슘을 넣었더니 기체 [eqn: rmX]가 발생하였다.

(라) 반응이 완전히 끝난 후 용액이 들어 있는 삼각 플라스크의 질량을 측정하였더니

[eqn: w _{3}]

g이었다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 증발과 물에 대한 기체 [eqn: rmX]의 용해는 무시한다.) [3점]

		보 기
ㄱ. 기체 [eqn: rmX]는 [eqn: rmCO _{2}]이다. ㄴ. (가)에서 탄산칼슘의 몰수는 [eqn: { w_1} over {M }]이다. ㄷ. 기체 [eqn: rmX]의 분자량은 [eqn: {M` TIMES ( it w _{2} -w _{3} )} over {w _{1}}]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 주기율표에서 원소 [eqn: rmA], [eqn: rmB]가 포함된 영역 (가)와 원소 [eqn: rmX], [eqn: rmY]가 포함된 영역 (나)를 나타낸 것이다. [eqn: rmA]와 [eqn: rmX]가 결합한 안정한 화합물은 [eqn: rm A _{2} X]이다.

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

		보 기
ㄱ. [eqn: rm A _{2} X]는 이온 결합 화합물이다. ㄴ. 원자가 전자의 유효 핵전하는 [eqn: rmA]가 [eqn: rmB]보다 크다. ㄷ. [eqn: rmY]는 17족 원소이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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32

다음은 산화구리(Ⅱ)와 탄소가 반응하여 생성되는 기체를 확인하는 실험이다.

(가) 산화구리(Ⅱ)와 탄소 가루를 혼합하여 가열하였더니 구리가 생성되고 이산화탄소가 발생하였다.

[eqn: rm 2CuO``+`C``` -> ```2Cu``+``CO _{2}]

(나) 석회수에 (가)에서 발생한 이산화탄소를 통과시켰더니 석회수가 뿌옇게 흐려졌다.

[eqn: rm Ca(OH) _{2} ``+`CO _{2} ```` -> ````CaCO _{3} ``+``H _{2} O]

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

		보 기
ㄱ. (가)에서 탄소는 산화제로 작용하였다. ㄴ. (가)에서 산화구리(Ⅱ)의 구리는 환원되었다. ㄷ. (나)에서 이산화탄소는 석회수를 산화시켰다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 식물이 질소를 얻는 과정에 대한 설명이다.

콩과식물의 뿌리에 공생하는 뿌리혹박테리아는 대기 중의 ㉠질소([eqn: rm N`_2])를 ㉡암모니아([eqn: rm N H _{3}])로 만들어준다. 암모니아는 토양 속 물에 녹아 ㉢암모늄 이온([eqn: rmNH _{4} ^{+}])이 되거나 질화 박테리아에 의해 ㉣아질산 이온([eqn: rmNO _{2} ^{-}])을 거쳐 ㉤질산 이온([eqn: rmNO _{3} ^{-}])이 되어 식물의 뿌리에 흡수된 후 단백질 합성에 이용된다.

㉠ ∼ ㉤에서 질소([eqn: rmN])의 산화수가 아닌 것은?

① -5	② -3	③ 0	④ +3	⑤ +5

그림은 DNA 이중 나선 구조의 일부를 나타낸 것이다. DNA를 구성하는 염기에는 아데닌([eqn: rmA]), 사이토신([eqn: rmC]), 구아닌([eqn: rmG]), 티민([eqn: rmT])의 4종류가 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. ㉠은 [eqn: rmG], ㉡은 [eqn: rmT]이다. ㄴ. 당과 인산 사이의 결합은 수소 결합이다. ㄷ. 인산의 인([eqn: rmP])에는 4쌍의 공유 전자쌍이 있다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 가시광선 영역에서 파장에 따른 수소 원자의 선 스펙트럼을, 표는 수소 원자에서 전자가 전이([eqn: m` -> `n])할 때 방출하는 빛에 해당하는 에너지([eqn: DELTA E] = [eqn: E _{m} `-`E _{n}])를 주양자 수 [eqn: m], [eqn: n]에 따라 나타낸 것이다.

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

		보 기
ㄱ. 486[eqn: rmnm]에 해당하는 빛의 에너지는 246[eqn: rmkJ/mol]이다. ㄴ. ㉡ - ㉠ = 64[eqn: rmkJ/mol]이다. ㄷ. ㉡에 해당하는 빛의 파장은 ㉢에 해당하는 빛의 파장의 5배이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 [eqn: rm HA(itaq)]과 [eqn: rm BOH(itaq)]의 부피 비를 달리하여 반응시켰을 때, 혼합 용액에서 발생하는 열량을 나타낸 것이다. 실험 Ⅰ과 실험 Ⅱ에서 사용한 [eqn: rm HA(itaq)]과 [eqn: rm BOH(itaq)]의 농도는 다르다.

[eqn: rmP]와 [eqn: rmQ]에서 각각의 혼합 용액 속에 존재하는 입자의 모형으로 적절한 것을 <보기>에서 고른 것은? (단, [eqn: rm HA(itaq)]과 [eqn: rm BOH(itaq)]은 완전히 이온화되고 앙금 생성은 일어나지 않으며, 는 [eqn: rm H ^{+}], 는 [eqn: rm A ^{-}], 는 [eqn: rm B ^{+}], 는 [eqn: rmOH ^{-}]이다.) [3점]

보 기

ㄱ.		ㄴ.		ㄷ.		ㄹ.

	[eqn: rmP]	[eqn: rmQ]			[eqn: rmP]	[eqn: rmQ]
①	ㄱ	ㄴ		②	ㄱ	ㄹ
③	ㄴ	ㄱ		④	ㄴ	ㄷ
⑤	ㄹ	ㄷ

※ 확인사항

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문제지와 답안지의 해당란을 정확히 기입(표기)했는지 확인하시오.