2015학년도 대학입학전형 모의평가 출제영역 및 채점기준

시험유형	인문사회계	자연계
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1. 출제의도 및 문제해설

2015년도 대학입학전형 모의평가에서 실시된 자연계 화학분야 시험에서는 2014년도 수시모집 서술형 평가에서 사용된 유형 및 형식을 유지하면서 문제를 출제하였다. 제시문 및 모든 문항은 고등학교 화학 I과 II 교과서 내용을 적극적으로 활용하여 교육과정과의 연관성을 강조하였다. 특히 전년과 다르게 화학 II 내용을 포함하여 고등학교 교과과정의 화학 내용을 모두 포함할 수 있도록 시도하였다. 제시문의 내용, 그림, 수식에 대한 정확한 이해와 분석을 바탕으로 문항에서 주어진 자료를 해석하고 논리적으로 추론하여 정답을 제시할 수 있는 능력을 평가하도록 하였다.

[문항 I]은 물질의 양과 화학반응식을 적용하여 화합물의 분자식을 구하여 분자구조를 밝히고 분자내 각 원소의 산화수를 확인할 수 있는 지를 평가하고자 하였다.

[문항 2]는 화학반응에 수반되는 에너지 흐름을 계산하고 열역학적인 지식을 바탕으로 반응의 자발성을 결정할 수 있는 지를 평가하고자 하였다.

[문항 3]은 화학 I 교과서의 원자의 전자 배치를 통한 원소의 주기적 성질을 추론할 수 있도록 문항을 구성하였다. 원자오비탈의 모양을 이해하고 다전자 원자의 전자 배치 및 분자의 입체적인 구조를 이해하고 있는 지를 평가하고자 하였다.

[문항 4]는 주로 화학 I의 내용인 산화와 환원, 화학 II의 내용인 반응 속도론과 화학평형 등의 개념을 숙지하고 이를 종합적으로 활용하여 실제 화학반응에 활용할 수 있는지 평가하고자 하였다.

2. 종합평가 기준

문항	평가영역	평가내용	난이도	배점	출제영역
					교과목	교과서 개념
1-1	자료 해석 및 논리 추론	물질의 양과 화학반응식	중	4	화학 I	원소의 양과 실험식
1-2	자료해석 및 결과 도출	화학결합	중	3	화학 I	분자의 구조
1-3	자료 분석 및 논리 추론	산화와 환원	중	3	화학 I	산화수
2-1	논리 추론	물질의 변화와 에너지	중	5	화학 II	엔탈피 변화
2-2	자료 분석 및 논리 추론	반응의 자발성	상	5	화학 II	자유에너지
3-1	자료 해석 및 논리 추론	원자의 구조	중	3	화학 I	원자의 구조
3-2	자료해석 및 결과 도출	화학결합	중	3	화학 I	분자의 구조
3-3	자료 분석 및 논리 추론	주기율과 주기적 성질	중	4	화학 I	이온반지름, 다전자 원자의 전자 배치
4-1	논리 추론	산화와 환원, 물질의 상태	상	3	화학 I, II	금속의 반응성, 연료전지
4-2	자료 분석 및 논리 추론	반응속도	상	4	화학 II	반응차수, 반감기
4-3	자료 해석 및 결과 도출	평형의 이용	상	3	화학 II	산의 이온화 상수

모범답안 및 세부 채점기준

1-1>

1-2>

실험식이 C2H6O 이므로 실험식량 = 12 × 2 + 6 × 1 + 16 = 46.

분자량 = (실험식)n에서 분자량이 문제에 46으로 주어져 있으므로 n = 1.

따라서 분자식은 C2H6O.

문제에서 알코올 작용기를 가지고 있다고 했으므로 가능한 단 하나의 루이스 구조식은

1-3>

공유 결합에 참여하는 원자 중에서 전기 음성도가 더 큰 원자로 공유 결합 전자가 완전히 이동하였다고 가정할 때, 원자가 갖는 전하의 수를 산화수라고 한다.

전기음성도의 크기는 H < C < O 이다.

C와 C 사이에는 전기 음성도의 차이가 없으므로 전자가 이동하였다고 가정할 수 없다.

아래에 보인 구조에서 산화수는

CA의 경우: (-1) × 3 + 0 = -3

CB의 경우: (-1) × 2 + 0 + (+1) = -1

O의 경우: (-1) × 2 = -2

참고로, 모든 H의 산화수는 (+)이므로,

전체 분자의 산화수의 합 = (-3) + (-1) + (-2) + (+1) × 6 = 0

즉, 중성 분자이므로 분자 전체의 산화수의 합은 0이다.

2-1>

ΔH =   [(N≡N의 결합에너지) + 3 × (H−H의 결합에너지)] - 2 × 3 × (N-H의 결합 에너지)

= (950 kJ/mol + 3 × 450 kJ/mol) -2 × 3 × 400 kJ/mol = -100 kJ/mol

2-2>

반응이 자발적이려면 그 반응의 자유에너지 변화가 음의 값이어야 한다. (ΔG < 0.)

ΔG = ΔH - TΔS 에서

위 반응이 자발적이려면

ΔG = ΔH - TΔS < 0

ΔG = ΔH - TΔS = -100 kJ/mol - T × (-0.2 kJ/K•mol) < 0

T < 100 kJ/mol / (0.2 kJ/K•mol) = 500 K

따라서 위의 반응이 자발적이려면 반응 온도가 500 K 이하이어야 한다.

3-1>

A는 Li 원자이다. 바닥상태 전자배치는 1s22s1

따라서 2s

아래 그림의 2s 형태의 그래프면 맞게 처리함.

3-2>

원소 C와 F이므로 안정한 화합물은 CF4

분자구조는 정사면체

무극성

3-3>

답에 해당하는 이온은 순서대로 O2-, F-, Ne, Na+, Mg2+ 이다.

- 비금속 원소의 원자가 안정한 음이온이 되면 전자 수가 증가하여 전자 사이의 반발력이 증가하고 유효핵전하가 감소하므로 반지름이 커진다.

- 금속원소가 안정한 양이온이 되면 전자껍질 수 가 감소하므로 반지름이 작아진다.

따라서 원자 또는 이온반지름의 크기는 O2- > F- > Ne > Na+ > Mg2+ 이다.

두 개의 전자를 옮긴 Ne의 전자배치: 1s22s22p43s2 따라서 홑전자의 개수는 2개

4-1>

Mg와 Cu 중에서 Mg만 HCl과 반응한다.

Mg과 HCl의 반응:  Mg + 2HCl → MgCl2 + H2          (Mg 1 몰 당 수소기체 1 몰)

산소-수소 연료전지 반응: 2H2 + O2 → 2H2O

수소 산화 반쪽반응: H2 → 2H+ + 2e-        (수소기체 1 몰 당 전자 2 몰)

1930 C 전하량 → 0.02 몰 전자 → 0.01 몰 수소기체 → 0.01 몰 Mg → 0.24 g Mg

Cu: 2.16 – 0.24 = 1.92 g → 0.03 몰 Cu

Cu의 몰분율: 0.75

4-2>

Zn과 HCl의 반응:  Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2          (염산 2 몰당 수소기체 1 몰)

반응속도는 [H+]에 대한 1차 반응

예상되는 수소기체의 양: 0.1 몰  → 0.05 몰이 얻어질 때까지 걸린 시간은 [H+] 농도의 반감기

따라서

시간	0	10초	20초	30초
[H+]/M	2	1	0.5	0.25
H2 몰수/mol	0	0.05	0.075	0.0875

30초 후 수소기체: 0.0875 mol

[OH-] = 1 × 10-14/0.25 = 4 × 10-14 M

4-3>

초기 [H+] = 1 × 10-3 M

수소기체 1 몰 당 1 몰의 ZnCl2 → 3 몰의 이온

최종 이온의 몰 수: 0.3 몰  → 1.8  × 1024 개 이온 형성