[9급 지방직 화학] 16년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

개수가 가장 많은 것은 물 18g 속의 모든 원자로, 약 3몰이다.
물 18g은 1몰이고 분자 1개에 원자가 3개(H 2개, O 1개) 있으므로 원자는 3몰이다.
다이아몬드 12g은 탄소 원자 1몰이다.
산소 기체 32g은 $\mathrm{O_2}$ 분자 1몰이다.
염화암모늄 1몰이 녹으면 암모늄 이온은 최대 1몰이며, 일부 가수분해로 오히려 1몰보다 약간 적다.

올바른 비교는 S < O이다. 같은 16족에서 아래로 갈수록 전기음성도가 작아지므로 O가 S보다 크다.
전기음성도는 같은 주기에서는 오른쪽으로 갈수록 커지고, 같은 족에서는 아래로 갈수록 작아진다.
C가 H보다 전기음성도가 크므로 C < H는 틀리다.
같은 3주기에서 S가 P보다 오른쪽에 있으므로 S < P는 틀리다.
같은 17족에서 Cl이 Br보다 위에 있으므로 Cl < Br은 틀리다.

음이온인 질산 이온의 농도는 2M이다.
해리식은 $\mathrm{Fe(NO_3)_2 \rightarrow Fe^{2+} + 2NO_3^{-}}$이다.
화학식 단위 1개당 $\mathrm{NO_3^{-}}$이 2개 생기므로 $1\,\mathrm{M} \times 2 = 2\,\mathrm{M}$이다. 양이온 $\mathrm{Fe^{2+}}$은 1M이다.

옳지 않은 것은 암모늄 이온의 N 산화수를 +5로 둔 것으로, 실제는 −3이다.
$\mathrm{NH_4^{+}}$에서 $x + 4(+1) = +1$이므로 $x = -3$이다.
탄산수소 이온의 C: $(+1) + x + 3(-2) = -1$, $x = +4$로 옳다.
다이크로뮴산 이온의 Cr: $2x + 7(-2) = -2$, $x = +6$으로 옳다.
황산 이온의 S: $x + 4(-2) = -2$, $x = +6$으로 옳다.

옳지 않은 것은 생성되는 이산화탄소가 88g이라는 설명으로, 실제로는 132g이다.
반응식은 $\mathrm{C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O}$이고, 글루코오스 몰 질량은 180g/mol이므로 90g은 0.5몰이다.
$\mathrm{CO_2}$: $0.5 \times 6 = 3\,\mathrm{mol}$, $3 \times 44 = 132\,\mathrm{g}$
균형 반응식에서 산소·이산화탄소·물의 계수가 모두 6이므로 계수가 6이라는 설명은 옳다.
필요한 산소는 3몰이므로 $3 \times 32 = 96\,\mathrm{g}$으로 옳다.
생성되는 물은 3몰이므로 $3 \times 18 = 54\,\mathrm{g}$으로 옳다.

설탕을 더 녹이면 용질 입자 농도가 커지므로 삼투압이 높아진다.
증기압 내림·끓는점 오름·어는점 내림·삼투압은 모두 용질 입자 수에 비례하는 총괄성이다.
증기압은 용질이 많아질수록 더 낮아진다.
끓는점은 용질이 많아질수록 더 높아진다.
어는점은 용질이 많아질수록 더 낮아진다.

분자 속 X의 질량이 16의 정수배가 아닌 ㄷ이 X가 산소일 가능성이 가장 낮다.
X가 산소라면 분자량 × 질량 백분율로 구한 X의 질량이 산소 원자 수 × 16이어야 한다.
ㄷ: $70 \times 0.30 = 21$로 16의 배수가 아니다.
ㄱ: $160 \times 0.30 = 48 = 16 \times 3$으로 산소 3개에 해당한다.
ㄴ: $80 \times 0.20 = 16$으로 산소 1개에 해당한다.
ㄹ: $64 \times 0.50 = 32 = 16 \times 2$로 산소 2개에 해당한다.

A는 일산화 탄소, B는 이산화 황, C는 염소(또는 오존)이므로 옳은 설명은 ㄱ, ㄴ이다.
불완전 연소로 생기는 무색·무취 기체는 일산화 탄소, 황이 연소해 생기는 자극성 기체는 이산화 황, 물의 살균에 쓰이는 자극성 기체는 염소나 오존이다.
ㄱ: 일산화 탄소는 헤모글로빈과 산소보다 훨씬 강하게 결합해 잘 떨어지지 않으므로 옳다.
ㄴ: 이산화 황은 물에 녹아 아황산을 만들어 산성을 띠므로 옳다.
ㄷ: 염소와 오존은 모두 한 가지 원소로 이루어진 홑원소 물질이므로 성분 원소가 세 가지라는 설명은 옳지 않다.

구조가 다른 것은 굽은형인 $\mathrm{SO_2}$이고, 나머지는 모두 직선형이다.
$\mathrm{SO_2}$는 중심 S에 결합 전자 영역 2개와 비공유 전자쌍 1개가 있어 굽은형이 된다.
$\mathrm{BeCl_2}$는 중심 Be에 비공유 전자쌍이 없고 결합 영역이 2개라 직선형이다.
$\mathrm{CO_2}$는 이중 결합 2개만 있어 직선형이다.
$\mathrm{XeF_2}$는 비공유 전자쌍 3개가 적도면에 놓이고 F 2개가 축 방향에 놓여 직선형이다.

제시된 설명 ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ이 모두 옳다.
a는 분자 사이의 인력에 의한 압력 감소를, b는 분자끼리 겹칠 수 없게 하는 반발력에 의한 배제 부피를 보정하는 상수이다.
ㄱ: a는 분자 간 인력이 클수록 커지므로 옳다.
ㄴ: b는 분자가 차지하는 부피, 곧 가까이 접근할 때의 반발 효과를 나타내므로 옳다.
ㄷ: 물은 수소 결합을 하므로 황화 수소보다 분자 간 인력이 커서 a가 크다.
ㄹ: 염소 분자는 수소 분자보다 훨씬 크므로 b가 크다.

평형상수는 생성물인 이산화 탄소 농도를 일산화 탄소 농도의 제곱으로 나눈 식이다.
순수한 고체는 농도가 일정하므로 평형상수식에 넣지 않는다.
$K = \dfrac{[\mathrm{CO_2}]}{[\mathrm{CO}]^2}$
일산화 탄소 농도를 분자에 둔 식: 생성물과 반응물의 위치가 뒤바뀌었다.
고체 탄소의 농도를 포함한 식: 고체는 평형상수식에서 제외해야 한다.

실험식은 $\mathrm{N_2O}$이다.
시료 100g 기준으로 각 원소의 몰수를 구한다.
N: $\dfrac{64}{14} \approx 4.57\,\mathrm{mol}$
O: $\dfrac{36}{16} = 2.25\,\mathrm{mol}$
몰수비는 $4.57 : 2.25 \approx 2 : 1$이므로 N : O = 2 : 1이다.

이 용액의 pH는 9.30으로 염기성이다.
$\mathrm{pOH} = -\log(2.0 \times 10^{-5}) = 5 - 0.30 = 4.70$
25°C에서 $\mathrm{pH} + \mathrm{pOH} = 14$이므로 $\mathrm{pH} = 14 - 4.70 = 9.30$이다.
4.70은 pOH 값을 pH로 착각한 것이다. 2.70은 산성 값이고 11.30도 계산값과 일치하지 않는다.

금속공의 최종 온도는 375K이다.
기름이 잃은 열 = 금속공이 얻은 열: $m_1 c_1 (400 - T) = m_2 c_2 (T - 300)$
$6.00 \times 0.50 \times (400 - T) = 1.00 \times 1.00 \times (T - 300)$
$1200 - 3T = T - 300$
$4T = 1500$, $T = 375\,\mathrm{K}$
기름의 열용량(3.0 J/K)이 금속공(1.0 J/K)의 3배이므로 최종 온도는 기름 쪽에 가까운 375K가 된다.

산화수가 증가하는 구리(Cu)가 산화되는 원소이다.
산화 구리(I)에서 구리는 +1, 질산 구리(II)에서 구리는 +2로 산화수가 증가한다.
질소: 질산에서 +5, 일산화 질소에서 +2로 산화수가 감소하므로 환원된다.
수소: 반응 전후 모두 +1로 변화가 없다.
산소: 반응 전후 모두 -2로 변화가 없다.

제시된 설명 ㄱ, ㄴ, ㄷ이 모두 옳다.
$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$에서 그래프의 세로축 절편은 $\Delta H$, 기울기는 $-\Delta S$이다.
ㄱ: 절편이 양수이므로 $\Delta H > 0$, 즉 흡열 반응이다.
ㄴ: $T_1$보다 낮은 온도에서는 $\Delta G > 0$이므로 비자발적이다.
ㄷ: 기울기가 음수이므로 $\Delta S > 0$이며, 이는 온도와 관계없이 성립한다.

옳은 것은 NaCl의 격자에너지가 NaI보다 크다는 설명이다. $\mathrm{Cl^{-}}$이 $\mathrm{I^{-}}$보다 작아 이온 간 거리가 짧기 때문이다.
격자에너지는 이온 전하가 클수록, 이온 반지름이 작을수록 커진다.
$\mathrm{Li^{+}}$이 $\mathrm{Na^{+}}$보다 작으므로 LiF가 NaF보다 격자에너지가 크다.
$\mathrm{Ca^{2+}}$은 전하가 크고 크기도 작으므로 $\mathrm{CaCl_2}$가 KCl보다 격자에너지가 크다.
이온성 고체는 대부분 성분 원소보다 안정하여 표준생성엔탈피가 음수이다.

사용할 수 없는 금속은 니켈로, 철보다 산화되기 어렵기 때문이다.
희생 양극으로 쓰려면 철보다 먼저 산화되는(반응성이 큰) 금속이어야 한다.
아연은 철보다 반응성이 커서 희생 양극으로 쓸 수 있다.
칼슘은 철보다 훨씬 반응성이 커서 먼저 산화된다.
알루미늄도 철보다 반응성이 커서 먼저 산화된다.

옳은 설명은 ㄱ, ㄴ이다.
정반응이 흡열 반응이고, 반응 전후 기체 몰수가 2몰로 같다는 점이 핵심이다.
ㄱ: 온도를 낮추면 열을 내놓는 쪽인 역반응으로 평형이 이동하므로 옳다.
ㄴ: 반응물을 넣으면 이를 소모하는 정반응 쪽으로 이동하므로 옳다.
ㄷ: 기체 몰수가 양쪽 모두 같아 부피를 줄여도 평형이 이동하지 않으므로 옳지 않다.
ㄹ: 촉매는 정반응과 역반응 속도를 함께 높일 뿐 평형의 위치를 바꾸지 않으므로 옳지 않다.

A는 나트륨, B는 플루오린이므로 원자 A의 원자가 전자는 1개라는 설명이 옳다.
그림에서 $\mathrm{A^+}$와 $\mathrm{B^-}$는 모두 전자가 2개, 8개로 배치되어 네온과 같은 전자 배치를 가진다. 따라서 A는 전자 1개를 잃은 원자 번호 11, B는 전자 1개를 얻은 원자 번호 9이다.
몰 질량: 플루오린화 나트륨의 몰 질량은 약 42 g/mol로 20 g/mol이 아니다.
$\mathrm{B_2}$의 결합: 플루오린 분자는 전자쌍 하나를 공유하는 단일 결합이다.
원자 반지름: 나트륨은 전자 껍질이 하나 더 많아 플루오린보다 원자 반지름이 크다.