9급 지방직 화학 기출문제 전 회차를 한 권으로 — PDF 전자책(문제집·정답해설집)

23년 1회차

총 20문항 · 객관식 · A4 약 1장

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9급 지방직 화학 기출문제모두CBT · moducbt.com

23년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

0.5M 포도당(C₆H₁₂O₆) 수용액 100mL에 녹아 있는 포도당의 양[g]은? (단, C, H, O의 원자량은 각각 12, 1, 16이다)

218

390

4180

정답 및 해설

수용액 100 mL에 녹아 있는 포도당은 9 g이다.

포도당의 몰질량: $6\times12+12\times1+6\times16=180\ \mathrm{g/mol}$

몰수 = 몰농도 × 부피: $0.5\ \mathrm{mol/L}\times0.1\ \mathrm{L}=0.05\ \mathrm{mol}$
질량: $0.05\ \mathrm{mol}\times180\ \mathrm{g/mol}=9\ \mathrm{g}$

18 g은 0.1 mol에 해당하며, 부피나 농도를 두 배로 잘못 적용한 값이다.
90 g은 부피를 1 L로 잡아 0.5 mol로 계산한 값이다.
180 g은 포도당 1 mol의 질량(몰질량)이다.

문제 2

다음은 물질을 2가지 기준에 따라 분류한 그림이다. (가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1철(Fe)은 (가)에 해당한다.

2산소(O₂)는 (가)에 해당한다.

3석유는 (나)에 해당한다.

4메테인(CH₄)은 (다)에 해당한다.

정답 및 해설

메테인은 두 종류 이상의 원소로 이루어진 화합물이므로 (다)에 해당한다.

그림에서 혼합물이면 (가), 혼합물이 아닌 순물질 중 원소이면 (나), 원소가 아닌 순물질(화합물)이면 (다)로 분류된다.

철은 한 종류의 원소로 된 순물질이므로 (가)가 아니라 (나)에 해당한다.
산소 기체도 한 종류의 원소로 된 홑원소 물질이므로 (나)에 해당한다.
석유는 여러 탄화수소가 섞인 혼합물이므로 (가)에 해당한다.

문제 3

다음 다원자 음이온에 대한 명명으로 옳지 않은 것은?

	음이온	명명
①	NO₂^－	질산 이온
②	HCO₃^－	탄산수소 이온
③	OH^－	수산화 이온
④	ClO₄^－	과염소산 이온

1①

2②

3③

4④

정답 및 해설

NO(2)^－는 질산 이온이 아니라 아질산 이온이므로 명명이 옳지 않다.

질산 이온은 산소가 하나 더 많은 NO(3)^－이고, 산소가 하나 적은 NO(2)^－는 이름 앞에 '아-'를 붙여 아질산 이온이라 부른다.

HCO(3)^－는 탄산 이온에 수소가 하나 붙은 탄산수소 이온으로 옳게 명명되었다.
OH^－는 수산화 이온으로 옳게 명명되었다.
ClO(4)^－는 염소산 이온(ClO(3)^－)보다 산소가 하나 많은 과염소산 이온으로 옳게 명명되었다.

문제 4

1.0M KOH 수용액 30mL와 2.0M KOH 수용액 40mL를 섞은 후 증류수를 가해 전체 부피를 100mL로 만들었을 때, KOH 수용액의 몰농도[M]는? (단, 온도는 25°C이다)

11.1

21.3

31.5

41.7

정답 및 해설

혼합 후 KOH 수용액의 몰농도는 1.1 M이다.

섞기 전 각 용액의 KOH 몰수를 더한다.
$1.0\times0.030=0.030\ \mathrm{mol}$
$2.0\times0.040=0.080\ \mathrm{mol}$
합계 $0.110\ \mathrm{mol}$

증류수를 가해도 용질의 양은 변하지 않으므로 최종 부피 100 mL로 나눈다.
$\dfrac{0.110\ \mathrm{mol}}{0.100\ \mathrm{L}}=1.1\ \mathrm{M}$

최종 부피 대신 혼합 직후 부피 70 mL로 나누면 약 1.57 M이 되는 등, 다른 값은 부피를 잘못 잡은 결과이다.

문제 5

끓는점이 Cl₂＜Br₂＜I₂의 순서로 높아지는 이유는?

1분자량이 증가하기 때문이다.

2분자 내 결합 거리가 감소하기 때문이다.

3분자 내 결합 극성이 증가하기 때문이다.

4분자 내 결합 세기가 증가하기 때문이다.

정답 및 해설

할로젠 분자의 끓는점이 차례로 높아지는 까닭은 분자량이 증가하기 때문이다.

세 분자는 모두 무극성이므로 분자 사이에는 분산력(런던 힘)만 작용한다. 분자량이 클수록 전자 수가 많아 편극이 쉬워지고 분산력이 커져 끓는점이 높아진다.

결합 거리 감소: 원자 반지름이 커지므로 결합 거리는 오히려 길어진다.
결합 극성 증가: 같은 원자끼리의 결합이라 극성이 없다.
결합 세기 증가: 분자 내 결합 세기는 끓는점(분자 간 힘)과 무관하며, 실제로 염소에서 아이오딘으로 갈수록 결합은 대체로 약해진다.

문제 6

다음은 3주기 원소 중 하나의 순차적 이온화 에너지(IE_n[kJmol^-1])를 나타낸 것이다. 이 원자에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

IE₁	IE₂	IE₃	IE₄	IE₅
578	1817	2745	11577	14842

ㄱ. 바닥 상태의 전자 배치는 [Ne]3s²3p²이다.
ㄴ. 가장 안정한 산화수는 +3이다.
ㄷ. 염산과 반응하면 수소 기체가 발생한다.

1ㄱ

2ㄷ

3ㄱ, ㄴ

4ㄴ, ㄷ

정답 및 해설

이온화 에너지가 IE(3)에서 IE(4)로 넘어갈 때 급격히 커지므로 원자가 전자가 3개인 3주기 원소, 곧 알루미늄(Al)이다. 옳은 것은 ㄴ, ㄷ이다.

세 번째 전자까지 떼어 내면 Ne과 같은 안정한 전자 배치가 되어 네 번째 전자는 안쪽 껍질에서 떼어 내야 하므로 에너지가 크게 뛴다.

ㄱ: 알루미늄의 바닥 상태 전자 배치는 [Ne]3s^23p^1이며, 3p 전자가 2개인 배치는 규소에 해당하므로 옳지 않다.
ㄴ: 원자가 전자 3개를 잃어 Al^3+이 되기 쉬우므로 가장 안정한 산화수는 +3으로 옳다.
ㄷ: 알루미늄은 수소보다 반응성이 큰 금속이라 염산과 반응해 수소 기체를 발생시키므로 옳다.

문제 7

황(S)의 산화수가 가장 큰 것은?

1K₂SO₃

2Na₂S₂O₃

3FeSO₄

4CdS

정답 및 해설

황의 산화수가 가장 큰 것은 황산철(II)로, 황이 +6이다.

O는 −2, 알칼리 금속은 +1, Fe는 +2(황산 이온 $\mathrm{SO_4^{2-}}$ )로 두고 전체 합을 0으로 맞춘다.

아황산칼륨: $2(+1)+x+3(-2)=0$ 에서 S는 +4
티오황산나트륨: $2(+1)+2x+3(-2)=0$ 에서 S는 평균 +2
황화카드뮴: Cd가 +2이므로 S는 −2

문제 8

다음은 3주기 원소로 이루어진 이온성 고체 AX의 단위 세포를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1단위 세포 내에 있는 A이온과 X이온의 개수는 각각 4이다.

2A이온과 X이온의 배위수는 각각 6이다.

3A(s)는 전기적으로 도체이다.

4AX(l)는 전기적으로 부도체이다.

정답 및 해설

이온 결합 물질은 액체(용융) 상태에서 이온이 자유롭게 움직이므로 전기 전도성이 있다. 따라서 AX(l)가 부도체라는 설명이 옳지 않다.

그림의 단위 세포는 염화 나트륨(NaCl)형 구조이며, 3주기 원소로 된 1가 양이온과 1가 음이온이므로 A는 Na, X는 Cl이다.

꼭짓점·면 중심의 X이온은 1/8×8＋1/2×6＝4개, 모서리·체심의 A이온은 1/4×12＋1＝4개로 각각 4개이다.
각 이온은 반대 전하 이온 6개에 둘러싸여 있어 배위수가 각각 6이다.
A인 나트륨은 금속이므로 고체 상태에서 자유 전자에 의해 전기가 통하는 도체이다.

문제 9

다음 분자에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1SO₂는 굽은형 구조를 갖는 극성 분자이다.

2BeF₂는 선형 구조를 갖는 비극성 분자이다.

3CH₂Cl₂는 사각 평면 구조를 갖는 극성 분자이다.

4CCl₄는 정사면체 구조를 갖는 비극성 분자이다.

정답 및 해설

옳지 않은 설명은 다이클로로메테인이 사각 평면 구조라는 것이다.

중심 C 원자가 4개의 σ결합을 이루고 비공유 전자쌍이 없으므로 사면체 구조이다. 치환기가 H와 Cl로 달라 쌍극자가 상쇄되지 않으므로 극성 분자인 점은 맞다.

이산화 황: 중심 S에 비공유 전자쌍이 있어 굽은형이며 극성이다.
플루오린화 베릴륨: 중심 Be에 결합 전자쌍만 2개 있어 선형이고, 결합 쌍극자가 상쇄되어 비극성이다.
사염화 탄소: 정사면체 구조로 네 C–Cl 쌍극자가 상쇄되어 비극성이다.

문제 10

다음 분자에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1카복실산 작용기를 가지고 있다.

2에스터화 반응을 통해 합성할 수 있다.

3모든 산소 원자는 같은 평면에 존재한다.

4sp²혼성을 갖는 산소 원자의 개수는 2이다.

정답 및 해설

이 분자는 아세틸살리실산(아스피린)이며, 분자 내 산소 원자들이 모두 같은 평면에 존재한다고 할 수 없으므로 이 설명이 옳지 않다.

에스터 결합의 산소와 하이드록시기의 산소는 sp^3 혼성으로 굽은 구조를 이루고, 단일 결합 축을 중심으로 회전할 수 있어 네 산소가 한 평면에 고정되지 않는다.

벤젠 고리에 –COOH가 붙어 있으므로 카복실산 작용기를 가지고 있다.
살리실산의 하이드록시기와 아세트산(또는 아세트산 무수물)의 에스터화 반응으로 합성할 수 있다.
sp^2 혼성을 갖는 산소는 두 개의 C＝O 이중 결합 산소로, 그 개수는 2이다.

문제 11

다음 알렌(allene) 분자에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

1ㄱ, ㄴ

2ㄱ, ㄷ

3ㄴ, ㄹ

4ㄷ, ㄹ

정답 및 해설

알렌에서 양 끝 탄소의 두 H는 서로 수직인 평면에 놓이고 세 탄소는 일직선으로 배열되므로, 옳은 것은 ㄱ, ㄷ이다.

가운데 탄소는 sp 혼성으로 서로 수직인 두 π 결합을 이루므로, 왼쪽 CH(2) 평면과 오른쪽 CH(2) 평면은 90° 틀어져 있다.

ㄱ: H(a)와 H(b)는 같은 탄소에 결합해 같은 평면에 있으므로 옳다.
ㄴ: H(a)와 H(c)는 서로 수직인 다른 평면에 놓이므로 옳지 않다.
ㄷ: 세 탄소는 C＝C＝C가 180°로 일직선이므로 같은 평면 위에 있어 옳다.
ㄹ: 양 끝 탄소는 sp^2, 가운데 탄소는 sp 혼성이므로 옳지 않다.

문제 12

다음은 산성 수용액에서 일어나는 균형 화학 반응식이다. 염기성 조건에서의 균형 화학 반응식으로 옳은 것은?
Co(s)＋2H^＋(aq)→Co^2＋(aq)＋H₂(g)

1Co^2＋(aq)＋H₂(g)→Co(s)＋2H^＋(aq)

2Co(s)＋2OH^-(aq)→Co^2＋(aq)＋H₂(g)

3Co(s)＋H₂O(l)→Co^2＋(aq)＋H₂(g)＋OH^-(aq)

4Co(s)＋2H₂O(l)→Co^2＋(aq)＋H₂(g)＋2OH^-(aq)

정답 및 해설

염기성 조건의 균형 반응식은 Co(s)＋2H(2)O(l)→Co^2＋(aq)＋H(2)(g)＋2OH^-(aq)이다.

산성 반응식의 H^＋ 2개를 없애기 위해 양변에 OH^- 2개를 더한다.
왼쪽의 2H^＋＋2OH^-는 2H(2)O가 되고, 오른쪽에는 2OH^-가 남는다.

Co^2＋가 H(2)와 반응해 Co와 H^＋를 만드는 식은 역반응이며 H^＋가 남아 있어 염기성 조건의 식이 아니다.
Co와 OH^-가 반응물인 식은 수소 원자 수와 전하가 맞지 않는다.
H(2)O와 OH^-의 계수가 1인 식은 수소 원자 수와 전하가 맞지 않는다.

문제 13

다음 각 0.1M 착화합물 수용액 100mL에 0.5M AgNO₃ 수용액 100mL씩을 첨가했을 때, 가장 많은 양의 침전물이 얻어지는 것은?

1[Co(NH₃)₆]Cl₃

2[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂

3[Co(NH₃)₄Cl₂]Cl

4[Co(NH₃)₃Cl₃]

정답 및 해설

가장 많은 AgCl 침전이 생기는 것은 헥사암민코발트(III) 염화물이다.

Ag $^{+}$ 과 침전하는 것은 착이온 바깥의 짝이온 Cl $^{-}$ 뿐이며, 금속에 배위된 Cl은 해리되지 않는다. 착화합물은 $0.1\times0.1=0.01\ \mathrm{mol}$ , 가한 Ag $^{+}$ 은 $0.5\times0.1=0.05\ \mathrm{mol}$ 으로 충분하다.

헥사암민 착물은 바깥 Cl이 3개 → AgCl $0.03\ \mathrm{mol}$ 로 가장 많다.

펜타암민클로로 착물: 바깥 Cl 2개 → $0.02\ \mathrm{mol}$
테트라암민다이클로로 착물: 바깥 Cl 1개 → $0.01\ \mathrm{mol}$
트라이암민트라이클로로 착물: Cl이 모두 배위되어 있어 침전이 생기지 않는다.

문제 14

A＋B→C 반응에서 A와 B의 초기 농도를 달리하면서 C가 생성되는 초기 속도를 측정하였다. 속도＝k[A]^a[B]^b라고 나타낼 때, a, b로 옳은 것은?

실험	A[M]	B[M]	C의 초기 생성 속도[Ms^-1]
1	0.01	0.01	0.03
2	0.02	0.01	0.12
3	0.01	0.02	0.12
4	0.02	0.02	0.48

	a	b
①	1	1
②	1	2
③	2	1
④	2	2

1①

2②

3③

4④

정답 및 해설

A와 B의 반응 차수는 a＝2, b＝2이다.

실험 1과 2를 비교하면 B는 같고 A만 2배일 때 속도가 0.03에서 0.12로 4배가 되므로 $2^a=4$ , a＝2이다.
실험 1과 3을 비교하면 A는 같고 B만 2배일 때 속도가 4배이므로 $2^b=4$ , b＝2이다.

검산하면 실험 4는 A와 B가 모두 2배이므로 속도가 $4\times4=16$ 배인 0.48로 데이터와 일치한다.

a＝1, b＝1이면 실험 2와 3의 속도가 각각 2배인 0.06이어야 하므로 맞지 않다.
a＝1, b＝2이면 실험 2의 속도가 0.06이어야 하므로 맞지 않다.
a＝2, b＝1이면 실험 3의 속도가 0.06이어야 하므로 맞지 않다.

문제 15

다음 열화학 반응식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, C, H, O의 원자량은 각각 12, 1, 16이다)
C₂H₅OH(l)＋3O₂(g)→2CO₂(g)＋3H₂O(l)
ΔH ＝－1371 kJ

1주어진 열화학 반응식은 발열 반응이다.

2CO₂ 4mol과 H₂O 6mol이 생성되면 2742kJ의 열이 방출된다.

3C₂H₅OH 23g이 완전 연소되면 H₂O 27g이 생성된다.

4반응물과 생성물이 모두 기체 상태인 경우에도 △H는 동일하다.

정답 및 해설

엔탈피 변화는 물질의 상태에 따라 달라지므로, 반응물과 생성물이 모두 기체여도 ΔH가 같다는 설명이 옳지 않다.

액체 에탄올을 기체로 바꾸려면 기화열이 필요하고, 생성물의 물이 액체가 아닌 기체이면 응축열만큼 방출되는 열이 줄어 ΔH 값이 달라진다.

ΔH가 음수이므로 주어진 반응은 열을 방출하는 발열 반응이다.
CO(2) 4mol과 H(2)O 6mol이 생성되는 것은 반응식의 2배이므로 1371×2＝2742kJ의 열이 방출된다.
에탄올 23g은 $\dfrac{23}{46}=0.5\,\mathrm{mol}$ 이므로 물 1.5mol, 곧 1.5×18＝27g이 생성된다.

문제 16

298K에서 다음 반응에 대한 계의 표준 엔트로피 변화(△S°)는? (단, 298K에서 N₂(g), H₂(g), NH₃(g)의 표준 몰 엔트로피[Jmol^-1K^-1]는 각각 191.5, 130.6, 192.5이다)
N₂(g)＋3H₂(g)→2NH₃(g)

1－129.6

2129.6

3－198.3

4198.3

정답 및 해설

계의 표준 엔트로피 변화는 －198.3 J mol^-1 K^-1이다.

공식: $\Delta S^\circ=\sum nS^\circ_{\mathrm{products}}-\sum nS^\circ_{\mathrm{reactants}}$
대입: $\Delta S^\circ=2(192.5)-[191.5+3(130.6)]$
계산: $385.0-583.3=-198.3$

기체 4mol이 2mol로 줄어드는 반응이므로 무질서도가 감소해 음수가 나오는 것이 타당하다.

－129.6과 129.6은 계수를 반영하지 않거나 잘못 반영한 값으로, 계산 결과와 다르다.
198.3은 크기는 같지만 부호가 반대여서 기체 몰수가 줄어드는 반응의 엔트로피 감소와 맞지 않는다.

문제 17

산화－환원 반응이 아닌 것은?

12HCl＋Mg→MgCl₂＋H₂

2CH₄＋2O₂→CO₂＋2H₂O

3CO₂＋H₂O→H₂CO₃

43NO₂＋H₂O→2HNO₃＋NO

정답 및 해설

산화–환원 반응이 아닌 것은 이산화 탄소와 물이 결합해 탄산을 만드는 반응이다.

반응 전후 C(+4), H(+1), O(−2)의 산화수가 모두 변하지 않는 단순 결합(산·염기) 반응이다.

마그네슘과 염산: Mg가 0 → +2로 산화, H가 +1 → 0으로 환원된다.
메테인의 연소: C가 −4 → +4로 산화, O가 0 → −2로 환원된다.
이산화 질소와 물: N이 +4에서 +5(질산)와 +2(일산화 질소)로 갈라지는 불균등화 반응이다.

문제 18

다음은 평형에 놓여있는 화학 반응이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?
SnO₂(s)＋2CO(g)⇄Sn(s)＋2CO₂(g)

1반응 용기에 SnO₂를 더 넣어주면 평형은 오른쪽으로 이동한다.

2평형 상수(K_c)는

이다.

3반응 용기의 온도를 일정하게 유지하면서 CO의 농도를 증가시키면 평형 상수(K_c)는 증가한다.

4반응 용기의 부피를 증가시키면 생성물의 양이 증가한다.

정답 및 해설

순수한 고체는 평형 상수 식에 포함되지 않으므로 평형 상수는 $K_c=\dfrac{[\mathrm{CO_2}]^2}{[\mathrm{CO}]^2}$ 로 옳다.

SnO(2)와 Sn은 고체여서 농도가 일정하므로 기체인 CO와 CO(2)만 계수를 지수로 하여 식에 들어간다.

고체인 SnO(2)를 더 넣어도 평형 상수 식에 영향이 없으므로 평형은 이동하지 않는다.
평형 상수는 온도에만 의존하므로 온도를 일정하게 두고 CO 농도를 높여도 평형 상수는 변하지 않는다.
반응물과 생성물의 기체 몰수가 2mol로 같으므로 부피를 늘려도 평형이 이동하지 않아 생성물의 양은 변하지 않는다.

문제 19

원자가 결합 이론에 근거한 NO에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1NO는 각각 한 개씩의 σ결합과 π결합을 가진다.

2NO는 O에 홀전자를 가진다.

3NO의 형식 전하의 합은 0이다.

4NO는 O₂와 반응하여 쉽게 NO₂로 된다.

정답 및 해설

옳지 않은 설명은 NO의 홀전자가 O에 있다는 것이다.

NO의 원자가 전자는 $5+6=11$ 개(홀수)이다. 형식 전하가 모두 0이 되는 루이스 구조는 N=O 이중 결합에 O가 비공유 전자쌍 2개, N이 비공유 전자쌍 1개와 홀전자 1개를 갖는 구조이므로 홀전자는 N에 있다.

σ결합과 π결합 각 1개: N=O 이중 결합이므로 옳다.
형식 전하의 합 0: 중성 분자이므로 옳다(N, O 모두 0).
O $_2$ 와 반응해 NO $_2$ 생성: 홀전자를 가진 라디칼이라 반응성이 커 공기 중에서 쉽게 산화되므로 옳다.

문제 20

대기 오염 물질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1이산화 황(SO₂)은 산성비의 원인이 된다.

2휘발성 유기 화합물(VOCs)은 완전 연소된 화석 연료로부터 주로 발생한다.

3일산화 탄소(CO)는 혈액 속 헤모글로빈과 결합하여 산소 결핍을 유발한다.

4오존(O₃)은 불완전 연소된 탄화수소, 질소 산화물, 산소 등의 반응으로 생성되기도 한다.

정답 및 해설

옳지 않은 설명은 휘발성 유기 화합물이 완전 연소된 화석 연료에서 주로 발생한다는 것이다.

VOCs는 연료의 불완전 연소와 유류·용제의 증발 등에서 발생한다. 완전 연소의 생성물은 주로 이산화 탄소와 물이다.

이산화 황: 대기 중에서 황산으로 바뀌어 산성비의 원인이 된다.
일산화 탄소: 헤모글로빈과 산소보다 훨씬 강하게 결합해 산소 운반을 막는다.
오존: 탄화수소와 질소 산화물이 햇빛 아래 반응하는 광화학 반응으로 생성된다.

9급 지방직 화학 기출문제모두CBT · moducbt.com

23년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

0.5M 포도당(C₆H₁₂O₆) 수용액 100mL에 녹아 있는 포도당의 양[g]은? (단, C, H, O의 원자량은 각각 12, 1, 16이다)

218

390

4180

정답 및 해설

수용액 100 mL에 녹아 있는 포도당은 9 g이다.

포도당의 몰질량: $6\times12+12\times1+6\times16=180\ \mathrm{g/mol}$

몰수 = 몰농도 × 부피: $0.5\ \mathrm{mol/L}\times0.1\ \mathrm{L}=0.05\ \mathrm{mol}$
질량: $0.05\ \mathrm{mol}\times180\ \mathrm{g/mol}=9\ \mathrm{g}$

18 g은 0.1 mol에 해당하며, 부피나 농도를 두 배로 잘못 적용한 값이다.
90 g은 부피를 1 L로 잡아 0.5 mol로 계산한 값이다.
180 g은 포도당 1 mol의 질량(몰질량)이다.

문제 2

다음은 물질을 2가지 기준에 따라 분류한 그림이다. (가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1철(Fe)은 (가)에 해당한다.

2산소(O₂)는 (가)에 해당한다.

3석유는 (나)에 해당한다.

4메테인(CH₄)은 (다)에 해당한다.

정답 및 해설

메테인은 두 종류 이상의 원소로 이루어진 화합물이므로 (다)에 해당한다.

그림에서 혼합물이면 (가), 혼합물이 아닌 순물질 중 원소이면 (나), 원소가 아닌 순물질(화합물)이면 (다)로 분류된다.

철은 한 종류의 원소로 된 순물질이므로 (가)가 아니라 (나)에 해당한다.
산소 기체도 한 종류의 원소로 된 홑원소 물질이므로 (나)에 해당한다.
석유는 여러 탄화수소가 섞인 혼합물이므로 (가)에 해당한다.

문제 3

다음 다원자 음이온에 대한 명명으로 옳지 않은 것은?

	음이온	명명
①	NO₂^－	질산 이온
②	HCO₃^－	탄산수소 이온
③	OH^－	수산화 이온
④	ClO₄^－	과염소산 이온

1①

2②

3③

4④

정답 및 해설

NO(2)^－는 질산 이온이 아니라 아질산 이온이므로 명명이 옳지 않다.

질산 이온은 산소가 하나 더 많은 NO(3)^－이고, 산소가 하나 적은 NO(2)^－는 이름 앞에 '아-'를 붙여 아질산 이온이라 부른다.

HCO(3)^－는 탄산 이온에 수소가 하나 붙은 탄산수소 이온으로 옳게 명명되었다.
OH^－는 수산화 이온으로 옳게 명명되었다.
ClO(4)^－는 염소산 이온(ClO(3)^－)보다 산소가 하나 많은 과염소산 이온으로 옳게 명명되었다.

문제 4

1.0M KOH 수용액 30mL와 2.0M KOH 수용액 40mL를 섞은 후 증류수를 가해 전체 부피를 100mL로 만들었을 때, KOH 수용액의 몰농도[M]는? (단, 온도는 25°C이다)

11.1

21.3

31.5

41.7

정답 및 해설

혼합 후 KOH 수용액의 몰농도는 1.1 M이다.

섞기 전 각 용액의 KOH 몰수를 더한다.
$1.0\times0.030=0.030\ \mathrm{mol}$
$2.0\times0.040=0.080\ \mathrm{mol}$
합계 $0.110\ \mathrm{mol}$

증류수를 가해도 용질의 양은 변하지 않으므로 최종 부피 100 mL로 나눈다.
$\dfrac{0.110\ \mathrm{mol}}{0.100\ \mathrm{L}}=1.1\ \mathrm{M}$

최종 부피 대신 혼합 직후 부피 70 mL로 나누면 약 1.57 M이 되는 등, 다른 값은 부피를 잘못 잡은 결과이다.

문제 5

끓는점이 Cl₂＜Br₂＜I₂의 순서로 높아지는 이유는?

1분자량이 증가하기 때문이다.

2분자 내 결합 거리가 감소하기 때문이다.

3분자 내 결합 극성이 증가하기 때문이다.

4분자 내 결합 세기가 증가하기 때문이다.

정답 및 해설

할로젠 분자의 끓는점이 차례로 높아지는 까닭은 분자량이 증가하기 때문이다.

결합 거리 감소: 원자 반지름이 커지므로 결합 거리는 오히려 길어진다.
결합 극성 증가: 같은 원자끼리의 결합이라 극성이 없다.
결합 세기 증가: 분자 내 결합 세기는 끓는점(분자 간 힘)과 무관하며, 실제로 염소에서 아이오딘으로 갈수록 결합은 대체로 약해진다.

문제 6

다음은 3주기 원소 중 하나의 순차적 이온화 에너지(IE_n[kJmol^-1])를 나타낸 것이다. 이 원자에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

IE₁	IE₂	IE₃	IE₄	IE₅
578	1817	2745	11577	14842

ㄱ. 바닥 상태의 전자 배치는 [Ne]3s²3p²이다.
ㄴ. 가장 안정한 산화수는 +3이다.
ㄷ. 염산과 반응하면 수소 기체가 발생한다.

1ㄱ

2ㄷ

3ㄱ, ㄴ

4ㄴ, ㄷ

정답 및 해설

이온화 에너지가 IE(3)에서 IE(4)로 넘어갈 때 급격히 커지므로 원자가 전자가 3개인 3주기 원소, 곧 알루미늄(Al)이다. 옳은 것은 ㄴ, ㄷ이다.

세 번째 전자까지 떼어 내면 Ne과 같은 안정한 전자 배치가 되어 네 번째 전자는 안쪽 껍질에서 떼어 내야 하므로 에너지가 크게 뛴다.

ㄱ: 알루미늄의 바닥 상태 전자 배치는 [Ne]3s^23p^1이며, 3p 전자가 2개인 배치는 규소에 해당하므로 옳지 않다.
ㄴ: 원자가 전자 3개를 잃어 Al^3+이 되기 쉬우므로 가장 안정한 산화수는 +3으로 옳다.
ㄷ: 알루미늄은 수소보다 반응성이 큰 금속이라 염산과 반응해 수소 기체를 발생시키므로 옳다.

문제 7

황(S)의 산화수가 가장 큰 것은?

1K₂SO₃

2Na₂S₂O₃

3FeSO₄

4CdS

정답 및 해설

황의 산화수가 가장 큰 것은 황산철(II)로, 황이 +6이다.

O는 −2, 알칼리 금속은 +1, Fe는 +2(황산 이온 $\mathrm{SO_4^{2-}}$ )로 두고 전체 합을 0으로 맞춘다.

아황산칼륨: $2(+1)+x+3(-2)=0$ 에서 S는 +4
티오황산나트륨: $2(+1)+2x+3(-2)=0$ 에서 S는 평균 +2
황화카드뮴: Cd가 +2이므로 S는 −2

문제 8

다음은 3주기 원소로 이루어진 이온성 고체 AX의 단위 세포를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1단위 세포 내에 있는 A이온과 X이온의 개수는 각각 4이다.

2A이온과 X이온의 배위수는 각각 6이다.

3A(s)는 전기적으로 도체이다.

4AX(l)는 전기적으로 부도체이다.

정답 및 해설

이온 결합 물질은 액체(용융) 상태에서 이온이 자유롭게 움직이므로 전기 전도성이 있다. 따라서 AX(l)가 부도체라는 설명이 옳지 않다.

그림의 단위 세포는 염화 나트륨(NaCl)형 구조이며, 3주기 원소로 된 1가 양이온과 1가 음이온이므로 A는 Na, X는 Cl이다.

꼭짓점·면 중심의 X이온은 1/8×8＋1/2×6＝4개, 모서리·체심의 A이온은 1/4×12＋1＝4개로 각각 4개이다.
각 이온은 반대 전하 이온 6개에 둘러싸여 있어 배위수가 각각 6이다.
A인 나트륨은 금속이므로 고체 상태에서 자유 전자에 의해 전기가 통하는 도체이다.

문제 9

다음 분자에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1SO₂는 굽은형 구조를 갖는 극성 분자이다.

2BeF₂는 선형 구조를 갖는 비극성 분자이다.

3CH₂Cl₂는 사각 평면 구조를 갖는 극성 분자이다.

4CCl₄는 정사면체 구조를 갖는 비극성 분자이다.

정답 및 해설

옳지 않은 설명은 다이클로로메테인이 사각 평면 구조라는 것이다.

이산화 황: 중심 S에 비공유 전자쌍이 있어 굽은형이며 극성이다.
플루오린화 베릴륨: 중심 Be에 결합 전자쌍만 2개 있어 선형이고, 결합 쌍극자가 상쇄되어 비극성이다.
사염화 탄소: 정사면체 구조로 네 C–Cl 쌍극자가 상쇄되어 비극성이다.

문제 10

다음 분자에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1카복실산 작용기를 가지고 있다.

2에스터화 반응을 통해 합성할 수 있다.

3모든 산소 원자는 같은 평면에 존재한다.

4sp²혼성을 갖는 산소 원자의 개수는 2이다.

정답 및 해설

이 분자는 아세틸살리실산(아스피린)이며, 분자 내 산소 원자들이 모두 같은 평면에 존재한다고 할 수 없으므로 이 설명이 옳지 않다.

벤젠 고리에 –COOH가 붙어 있으므로 카복실산 작용기를 가지고 있다.
살리실산의 하이드록시기와 아세트산(또는 아세트산 무수물)의 에스터화 반응으로 합성할 수 있다.
sp^2 혼성을 갖는 산소는 두 개의 C＝O 이중 결합 산소로, 그 개수는 2이다.

문제 11

다음 알렌(allene) 분자에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

1ㄱ, ㄴ

2ㄱ, ㄷ

3ㄴ, ㄹ

4ㄷ, ㄹ

정답 및 해설

알렌에서 양 끝 탄소의 두 H는 서로 수직인 평면에 놓이고 세 탄소는 일직선으로 배열되므로, 옳은 것은 ㄱ, ㄷ이다.

가운데 탄소는 sp 혼성으로 서로 수직인 두 π 결합을 이루므로, 왼쪽 CH(2) 평면과 오른쪽 CH(2) 평면은 90° 틀어져 있다.

ㄱ: H(a)와 H(b)는 같은 탄소에 결합해 같은 평면에 있으므로 옳다.
ㄴ: H(a)와 H(c)는 서로 수직인 다른 평면에 놓이므로 옳지 않다.
ㄷ: 세 탄소는 C＝C＝C가 180°로 일직선이므로 같은 평면 위에 있어 옳다.
ㄹ: 양 끝 탄소는 sp^2, 가운데 탄소는 sp 혼성이므로 옳지 않다.

문제 12

다음은 산성 수용액에서 일어나는 균형 화학 반응식이다. 염기성 조건에서의 균형 화학 반응식으로 옳은 것은?
Co(s)＋2H^＋(aq)→Co^2＋(aq)＋H₂(g)

1Co^2＋(aq)＋H₂(g)→Co(s)＋2H^＋(aq)

2Co(s)＋2OH^-(aq)→Co^2＋(aq)＋H₂(g)

3Co(s)＋H₂O(l)→Co^2＋(aq)＋H₂(g)＋OH^-(aq)

4Co(s)＋2H₂O(l)→Co^2＋(aq)＋H₂(g)＋2OH^-(aq)

정답 및 해설

염기성 조건의 균형 반응식은 Co(s)＋2H(2)O(l)→Co^2＋(aq)＋H(2)(g)＋2OH^-(aq)이다.

산성 반응식의 H^＋ 2개를 없애기 위해 양변에 OH^- 2개를 더한다.
왼쪽의 2H^＋＋2OH^-는 2H(2)O가 되고, 오른쪽에는 2OH^-가 남는다.

Co^2＋가 H(2)와 반응해 Co와 H^＋를 만드는 식은 역반응이며 H^＋가 남아 있어 염기성 조건의 식이 아니다.
Co와 OH^-가 반응물인 식은 수소 원자 수와 전하가 맞지 않는다.
H(2)O와 OH^-의 계수가 1인 식은 수소 원자 수와 전하가 맞지 않는다.

문제 13

다음 각 0.1M 착화합물 수용액 100mL에 0.5M AgNO₃ 수용액 100mL씩을 첨가했을 때, 가장 많은 양의 침전물이 얻어지는 것은?

1[Co(NH₃)₆]Cl₃

2[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂

3[Co(NH₃)₄Cl₂]Cl

4[Co(NH₃)₃Cl₃]

정답 및 해설

가장 많은 AgCl 침전이 생기는 것은 헥사암민코발트(III) 염화물이다.

헥사암민 착물은 바깥 Cl이 3개 → AgCl $0.03\ \mathrm{mol}$ 로 가장 많다.

펜타암민클로로 착물: 바깥 Cl 2개 → $0.02\ \mathrm{mol}$
테트라암민다이클로로 착물: 바깥 Cl 1개 → $0.01\ \mathrm{mol}$
트라이암민트라이클로로 착물: Cl이 모두 배위되어 있어 침전이 생기지 않는다.

문제 14

A＋B→C 반응에서 A와 B의 초기 농도를 달리하면서 C가 생성되는 초기 속도를 측정하였다. 속도＝k[A]^a[B]^b라고 나타낼 때, a, b로 옳은 것은?

실험	A[M]	B[M]	C의 초기 생성 속도[Ms^-1]
1	0.01	0.01	0.03
2	0.02	0.01	0.12
3	0.01	0.02	0.12
4	0.02	0.02	0.48

	a	b
①	1	1
②	1	2
③	2	1
④	2	2

1①

2②

3③

4④

정답 및 해설

A와 B의 반응 차수는 a＝2, b＝2이다.

검산하면 실험 4는 A와 B가 모두 2배이므로 속도가 $4\times4=16$ 배인 0.48로 데이터와 일치한다.

a＝1, b＝1이면 실험 2와 3의 속도가 각각 2배인 0.06이어야 하므로 맞지 않다.
a＝1, b＝2이면 실험 2의 속도가 0.06이어야 하므로 맞지 않다.
a＝2, b＝1이면 실험 3의 속도가 0.06이어야 하므로 맞지 않다.

문제 15

다음 열화학 반응식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, C, H, O의 원자량은 각각 12, 1, 16이다)
C₂H₅OH(l)＋3O₂(g)→2CO₂(g)＋3H₂O(l)
ΔH ＝－1371 kJ

1주어진 열화학 반응식은 발열 반응이다.

2CO₂ 4mol과 H₂O 6mol이 생성되면 2742kJ의 열이 방출된다.

3C₂H₅OH 23g이 완전 연소되면 H₂O 27g이 생성된다.

4반응물과 생성물이 모두 기체 상태인 경우에도 △H는 동일하다.

정답 및 해설

엔탈피 변화는 물질의 상태에 따라 달라지므로, 반응물과 생성물이 모두 기체여도 ΔH가 같다는 설명이 옳지 않다.

액체 에탄올을 기체로 바꾸려면 기화열이 필요하고, 생성물의 물이 액체가 아닌 기체이면 응축열만큼 방출되는 열이 줄어 ΔH 값이 달라진다.

ΔH가 음수이므로 주어진 반응은 열을 방출하는 발열 반응이다.
CO(2) 4mol과 H(2)O 6mol이 생성되는 것은 반응식의 2배이므로 1371×2＝2742kJ의 열이 방출된다.
에탄올 23g은 $\dfrac{23}{46}=0.5\,\mathrm{mol}$ 이므로 물 1.5mol, 곧 1.5×18＝27g이 생성된다.

문제 16

1－129.6

2129.6

3－198.3

4198.3

정답 및 해설

계의 표준 엔트로피 변화는 －198.3 J mol^-1 K^-1이다.

공식: $\Delta S^\circ=\sum nS^\circ_{\mathrm{products}}-\sum nS^\circ_{\mathrm{reactants}}$
대입: $\Delta S^\circ=2(192.5)-[191.5+3(130.6)]$
계산: $385.0-583.3=-198.3$

기체 4mol이 2mol로 줄어드는 반응이므로 무질서도가 감소해 음수가 나오는 것이 타당하다.

－129.6과 129.6은 계수를 반영하지 않거나 잘못 반영한 값으로, 계산 결과와 다르다.
198.3은 크기는 같지만 부호가 반대여서 기체 몰수가 줄어드는 반응의 엔트로피 감소와 맞지 않는다.

문제 17

산화－환원 반응이 아닌 것은?

12HCl＋Mg→MgCl₂＋H₂

2CH₄＋2O₂→CO₂＋2H₂O

3CO₂＋H₂O→H₂CO₃

43NO₂＋H₂O→2HNO₃＋NO

정답 및 해설

산화–환원 반응이 아닌 것은 이산화 탄소와 물이 결합해 탄산을 만드는 반응이다.

반응 전후 C(+4), H(+1), O(−2)의 산화수가 모두 변하지 않는 단순 결합(산·염기) 반응이다.

마그네슘과 염산: Mg가 0 → +2로 산화, H가 +1 → 0으로 환원된다.
메테인의 연소: C가 −4 → +4로 산화, O가 0 → −2로 환원된다.
이산화 질소와 물: N이 +4에서 +5(질산)와 +2(일산화 질소)로 갈라지는 불균등화 반응이다.

문제 18

다음은 평형에 놓여있는 화학 반응이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?
SnO₂(s)＋2CO(g)⇄Sn(s)＋2CO₂(g)

1반응 용기에 SnO₂를 더 넣어주면 평형은 오른쪽으로 이동한다.

2평형 상수(K_c)는

이다.

3반응 용기의 온도를 일정하게 유지하면서 CO의 농도를 증가시키면 평형 상수(K_c)는 증가한다.

4반응 용기의 부피를 증가시키면 생성물의 양이 증가한다.

정답 및 해설

순수한 고체는 평형 상수 식에 포함되지 않으므로 평형 상수는 $K_c=\dfrac{[\mathrm{CO_2}]^2}{[\mathrm{CO}]^2}$ 로 옳다.

SnO(2)와 Sn은 고체여서 농도가 일정하므로 기체인 CO와 CO(2)만 계수를 지수로 하여 식에 들어간다.

고체인 SnO(2)를 더 넣어도 평형 상수 식에 영향이 없으므로 평형은 이동하지 않는다.
평형 상수는 온도에만 의존하므로 온도를 일정하게 두고 CO 농도를 높여도 평형 상수는 변하지 않는다.
반응물과 생성물의 기체 몰수가 2mol로 같으므로 부피를 늘려도 평형이 이동하지 않아 생성물의 양은 변하지 않는다.

문제 19

원자가 결합 이론에 근거한 NO에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1NO는 각각 한 개씩의 σ결합과 π결합을 가진다.

2NO는 O에 홀전자를 가진다.

3NO의 형식 전하의 합은 0이다.

4NO는 O₂와 반응하여 쉽게 NO₂로 된다.

정답 및 해설

옳지 않은 설명은 NO의 홀전자가 O에 있다는 것이다.

σ결합과 π결합 각 1개: N=O 이중 결합이므로 옳다.
형식 전하의 합 0: 중성 분자이므로 옳다(N, O 모두 0).
O $_2$ 와 반응해 NO $_2$ 생성: 홀전자를 가진 라디칼이라 반응성이 커 공기 중에서 쉽게 산화되므로 옳다.

문제 20

대기 오염 물질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1이산화 황(SO₂)은 산성비의 원인이 된다.

2휘발성 유기 화합물(VOCs)은 완전 연소된 화석 연료로부터 주로 발생한다.

3일산화 탄소(CO)는 혈액 속 헤모글로빈과 결합하여 산소 결핍을 유발한다.

4오존(O₃)은 불완전 연소된 탄화수소, 질소 산화물, 산소 등의 반응으로 생성되기도 한다.

정답 및 해설

옳지 않은 설명은 휘발성 유기 화합물이 완전 연소된 화석 연료에서 주로 발생한다는 것이다.

VOCs는 연료의 불완전 연소와 유류·용제의 증발 등에서 발생한다. 완전 연소의 생성물은 주로 이산화 탄소와 물이다.

이산화 황: 대기 중에서 황산으로 바뀌어 산성비의 원인이 된다.
일산화 탄소: 헤모글로빈과 산소보다 훨씬 강하게 결합해 산소 운반을 막는다.
오존: 탄화수소와 질소 산화물이 햇빛 아래 반응하는 광화학 반응으로 생성된다.