2014학년도 부산대학교 수시모집 일반전형

학업역량평가 자연계 문제지 (화학)

지원학과(학부)

수험번호

성명

【유의사항】

1. 시험시간은 수학과 과학 선택과목 시간을 합하여 100분입니다.

2. 답안은 답안지에 흑색 볼펜으로 작성하시오.

3. 문항 번호를 쓰고, 답을 작성하시오.

4. 학교명, 성명 등 자신의 신상에 관련된 사항을 답안에는 드러내지 마시오.

5. 답안 연습은 연습지를 활용하시오.

6. 답안지, 연습지 및 문제지 모두에 필요한 인적사항을 기입하시오.

7. 필수과목(수학)과 선택과목(화학)의 답안지를 반드시 확인한 후 해당 답안지에 작성하시오.

※【제시문】을 읽고 다음 물음에 답하시오.

(가) 화학에서 양적 관계는 상대적인 질량으로 나타내는 화학식량과 아보가드로수만큼의 묶음을 나타내는 몰(mole)을 이용하여 나타낸다. 0℃, 1 기압에서 기체 상태의 물질 1몰의 부피는 22.4 L이다.

(나) 화학 반응이 일어날 때에는 원자가 새로 생기거나 없어지지 않는다. 따라서 화학 반응식을 완성할 때 반응물과 생성물을 구성하는 원소들의 원자 수가 같도록 맞추어 준다. 이러한 방법을 이용하면 화학 반응식의 계수를 맞출 수 있다. 화학 반응식의 계수는 반응물과 생성물 사이의 양적 관계를 알려주는데, 계수는 물질들의 입자 수의 비(몰 수비)이며, 물질의 상태가 기체일 경우에는 부피 비와도 같다.

(다) 화학결합에는 이온결합, 공유결합 등이 있는데, 일반적으로 주기율표의 오른쪽에 위치하는 비금속 원소와 왼쪽에 위치하는 금속 원소들은 이온결합 화합물을 만든다. 예를 들면 대표적인 금속 원소인 나트륨은 플로린, 산소, 염소와 같은 비금속 원소와 이온결합을 통하여 안정한 화합물을 형성한다.

(라) 탄소나 산소와 같이 여러 개의 전자를 가지고 있는 원자의 경우 바깥 전자껍질의 전자는 안쪽 전자껍질의 전자에 의해 가려져 실제 핵전하보다 작은 핵전하를 느끼게 되는데 이 때 바깥 껍질의 전자가 느끼는 실제 핵전하를 유효 핵전하라고 한다. 유효 핵전하는 원자의 반지름 등과 같은 원자의 물리적 성질에 영향을 준다. 일반적으로 유효 핵전하가 커지면 핵과 전자 사이의 인력이 증가하므로 원자 반지름은 작아진다. 양성자의 개수는 다르지만 같은 전자수를 가지는 등전자 이온의 경우도 이온 반지름은 유효 핵전하와 관련이 있다.

(뒷면에 계속)

(마) 탄소와 수소로만 구성되어 있는 화합물을 탄화수소라고 한다. 탄화수소는 분자의 모양에 따라 크게 사슬 모양 및 고리 모양 화합물로 분류할 수 있다. 단일 결합으로만 이루어진 탄화수소를 포화 탄화수소라고 하며 이중결합이나 삼중결합을 포함한 탄화수소를 불포화 탄화수소라고 한다. 탄화수소 화합물 중에는 분자식은 동일하지만 물리적·화학적 성질이 다른 물질이 존재하는데 이를 이성질체라고 한다. 대표적인 이성질체에는 공간상에서 서로 다른 배열로 인해 생기는 기하 이성질체와 분자의 구조가 달라서 생기는 구조 이성질체가 있다. 기하 이성질체는 주로 이중결합을 가진 탄화수소에서 나타난다.

(바) 산의 수소이온(H+)과 염기의 수산화이온(OH-)이 만나 물이 생성되는 반응을 중화반응이라고 한다. 중화 반응에서 H+과 OH-은 같은 몰 수 만큼 반응한다. H+과 OH-의 반응한 몰수가 같아 모두 반응한 지점을 중화점이라고 한다. 중화 반응에서는 중화열이 발생하는데, 반응하는 H+과 OH-의 수가 많을수록 발생하는 열량이 크므로 온도를 통해 중화점을 측정할 수 있다. 중화점을 찾는 다른 방법으로, 전류가 흐르는 정도를 나타내는 전기 전도도를 이용할 수 있다. 용액에서는 이온들의 특성에 따라서 전기 전도도의 경향이 다르지만, 일반적으로 같은 부피의 용액일 때 이온의 수가 증가하면 전기 전도도가 증가하는 경향이 있다. 중화 반응이 진행될 때 용액 속에 존재하는 이온의 수가 변하므로 전류의 세기도 변한다. 용액의 산성이나 염기성의 세기를 쉽게 비교하기 위하여 pH 값을 사용한다. 25℃에서 중성 용액의 pH는 7이다. 염기성 용액은 pH가 7보다 크며, 14에 가까울수록 강한 염기성을 나타낸다.

[문항 1] [제시문] (가), (나)를 참고하여 다음 물음에 답하시오.

자동차가 충돌하면 에어백 내에서는 다음과 같은 반응이 차례로 일어나면서 질소 기체를 발생시켜 운전자를 보호한다. (단, 아래의 반응들은 0℃, 1 기압 조건의 밀폐된 에어백에서 일어난다고 가정한다.)

	1단계 :	NaN3 (s) → Na (s) + N2 (g)
	2단계 :	Na (s) + KNO3 (s) → 산화칼륨 (s) + 산화나트륨 (s) + N2 (g)
	전체 반응 :

1-1. 1단계와 2단계의 반응을 합하여 물질의 상태를 포함하는 전체 반응의 화학 반응식을 완결하시오. (3점)

1-2. 에어백에 130 g의 아자이드화 나트륨(NaN3)과 202 g의 질산칼륨(KNO3)이 들어 있다. 위 1-1에서 구한 화학 반응식을 이용하여 에어백에서 발생하는 질소 기체의 부피(L)를 계산하시오. (단, 반응은 완결된다고 가정하며, NaN3 및 KNO3의 화학식량은 각각 65.0, 101이다.) (3점)

1-3. 1-2의 반응이 완결된 후 남아 있는 모든 고체 물질의 몰 수(mol)의 합을 구하시오. (3점)

(다음 장에 계속)

[문항 2] [제시문] (다), (라)를 참고하여 다음 물음에 답하시오.

다음은 원소 A~F가 네온과 같은 전자배치를 가지는 이온이 되었을 때, 양성자수에 대한 전자수의 비([eqn: {전자수} over {양성자수}])를 나타낸 것이다. (단, 원소 A~F는 N, O, F, Na, Mg, Al 중 하나이다.)

원소	A	B	C	D	E	F
[eqn: rm {(전자수)} over {(양성자수)]	0.77	0.83	0.91	1.11	1.25	1.43

아래 그림은 원소 A~F의 주기적인 성질 (a)~(d)를 상대적으로 표시한 것이다. (a)~(d)는 각각 ①원자 반지름과 ②중성 원자일 때 최외각 전자의 유효 핵전하, 네온의 전자배치와 같은 이온이 되었을 때 ③이온 반지름과 ④이온 상태에서 최외각 전자의 유효 핵전하 중 하나이다.

2-1. (a)와 (c)에 해당하는 성질을 쓰고, 그 이유를 각각 설명하시오. (4점)

2-2. 원소 A~F가 네온과 같은 전자배치를 가진 이온이 되었을 때 최외각 전자가 느끼는 유효 핵전하가 네 번째로 큰 원소와 원자의 반지름이 두 번째로 큰 원소가 결합하여 생성되는 안정한 화합물을 실제 원소 기호를 사용하여 화학식으로 나타내고, 화학결합의 종류를 쓰시오. (2점)

2-3. 중성의 원자 A, B, C가 바닥 상태의 전자배치를 가질 때, 전자가 들어 있는 오비탈의 수에 대한 홀전자 수의 비([eqn: { 홀전자``수} over {전자가``들어``있는`` 오비탈의`` 수 }])를 모두 더한 값은 얼마인가? (풀이 과정을 나타내시오.) (4점)

[문항 3] [제시문] (나), (마)를 참고하여 다음 물음에 답하시오.

다음은 탄화수소 CmHn이 완전 연소하는 화학 반응식이다.

[eqn: a]CmHn (g)   +   [eqn: b]O2 (g)  →  [eqn: x]CO2 (g)   +   [eqn: y]H2O ([eqn: l])

3-1. [eqn: a=1], [eqn: b=6]이고 [eqn: x=y]인 경우, 화합물 CmHn이 가질 수 있는 모든 이성질체의 구조식을 그리시오. (6점)

3-2. [eqn: a]와 [eqn: b]는 임의의 수, [eqn: x=2y]인 경우, 평면 구조를 가지는 중성의 탄화수소 분자의 구조식(2개)을 그리고, 결합각을 표시하시오. (4점)

(뒷면에 계속)

[문항 4] [제시문] (바)를 참고하여 다음 물음에 답하시오.

다음 표는 일정량의 수산화나트륨 수용액(NaOH ([eqn: aq]))에 서로 다른 부피의 염산(HCl ([eqn: aq]))과 브로민산(HBr ([eqn: aq]))을 혼합한 것을 나타낸 것이다.

혼합 용액	NaOH ([eqn: aq])의 부피(mL)	HCl ([eqn: aq])의 부피(mL)	HBr ([eqn: aq])의 부피(mL)
(ㄱ)	30	0	30
(ㄴ)	30	10	20
(ㄷ)	30	20	10
(ㄹ)	30	30	0

이 때 각 혼합 용액 (ㄱ)~(ㄹ)에서 생성된 물 분자 수의 상댓값을 아래 그림에 나타내었다. (단, 이온의 특성에 따른 전기전도도의 차이는 없다고 가정한다. NaOH ([eqn: aq]), HCl ([eqn: aq]), HBr  ([eqn: aq])은 모두 묽은 수용액이고 처음 온도는 같다.)

4-1. 혼합 용액 (ㄱ)~(ㄹ) 중 ① pH가 가장 큰 것과 ② 온도가 가장 낮은 것을 각각 고르고, 그 이유를 쓰시오. (2점)

4-2. 혼합 용액 (ㄱ)~(ㄹ)을 전기 전도도가 큰 순서대로 적고, 그 이유를 쓰시오. (5점)

4-3 위 실험에서 사용한 수산화나트륨 수용액 12 mL에 염산 20 mL를 혼합하였을 때, 용액 속에 남아 있는 양이온의 수에 대한 생성되는 물 분자수의 비([eqn: rm {생성되는``물``분자``수} over {남아 `있는`` 양이온`의 ``수}])는 얼마인가? (풀이 과정을 나타내시오.) (4점)

* 주의사항 : 문제지, 연습지, 답안지에 필요한 인적사항을 기입하였는지 확인하시오.

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