[2015 6월 4일] 1학년 수능 모의고사 - (과학) 줌달,「일반화학」

[구렛나루]

[27～30] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

라면을 끓일 때, 스프를 미리 넣으면 물만 끓일 때보다 끓는 데 더 오랜 시간이 걸린다. 이것은 스프가 물에 녹으면 물의 끓는점이 높아져서 더 많은 열을 가해야 하기 때문이다. 그렇다면 스프를 넣은 물의 끓는점이 순수한 물의 끓는점보다 높은 이유는 무엇일까?

밀폐된 용기 속에 물을 담아 두면 물 분자들은 표면에서 일정한 속도로 증발한다. 이 과정에서 액체 상태의 물이 기체 상태로 변하기 때문에 물의 양은 점점 줄어든다. 그렇지만 일정 시간이 지나면 물의 양은 더 이상 줄어들지 않는다. 그 이유는 물에서 증발하는 분자 수와 물로 ㉠돌아오는 분자 수가 같아지기 때문이다. 기체 상태의 분자들이 액체로 돌아오는 과정을 응축이라 하는데, 밀폐된 용기 속에서 증발된 기체 분자 수가 많아질수록 응축 속도가 빨라져 결국 증발 속도와 같아진다. 증발 속도와 응축 속도가 같은 때를 평형 상태라고 하는데, 이때부터 물의 양은 더 이상 줄어들지 않는다. 평형 상태에서 증기가 나타내는 압력을 액체의 증기압이라고 한다.

라면 스프를 넣은 물은 일종의 용액인데, 용액의 증기압은 용액의 농도와 온도, 용매의 종류에 따라 변한다. 순수한 용매만 있을 때에는 용매의 표면 전체에서 증발이 일어난다. 그러나 용액은 표면에서 비휘발성 용질이 차지하는 부분만큼 증발이 일어나지 않아, 용액의 증기압은 순수한 용매의 증기압보다 낮아진다. 용액에 비휘발성 용질이 많이 녹아있을수록, 즉 용액의 농도가 진할수록 표면에서 증발하는 용매 분자 수가 적어지기 때문에 용액의 증기압이 더 낮아진다. 한편 온도가 높아지면 분자의 운동이 활발해져서 증발하는 용매 분자 수가 많아지고, 이에 따라 용액의 증기압도 높아진다.

라면 스프를 넣은 물의 끓는점이 높아지는 이유는 용액의 증기압 변화를 통해 설명할 수 있다. ‘끓는다’는 것을 과학적으로 정의하면 액체의 증기압이 대기압과 같아져서 액체 내부에서 기체 상태로 변한 분자들(기포)이 액체의 표면 바깥으로 나오는 것이라고 할 수 있다. 그러므로 끓는점은 액체의 증기압이 대기압과 같아지는 온도로 정의할 수 있다. 비휘발성 용질을 녹인 용액은 순수한 용매보다 증기압이 낮기 때문에 더 높은 온도가 되어야 용액의 증기압과 대기압이 같아진다. 라면 스프를 넣은 물이 순수한 물에 비해 끓는점이 높은 이유는 이 때문이다. 반면 높은 산에 올라가면 대기압이 낮아지기 때문에 평지보다 액체의 증기압이 낮은 상태에서도 끓게 되는 것이다.

27. 온도가 일정한 밀폐된 용기 속에 용액을 넣고 관찰한다고 할 때, 이에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?

① 증발이 계속되면 응축 속도는 느려진다.

② 용액의 증발 속도는 일정하게 유지된다.

③ 평형 상태에서 증발 속도는 응축 속도와 같다.

④ 증발 속도가 응축 속도보다 빠르면 용액이 줄어든다.

⑤ 용액의 농도가 진할수록 증발하는 용매 분자 수가 적어진다.

[28～29] 다음은 윗글과 관련된 자료이다. 28, 29번 두 물음에 답하시오.

아래 모형은 순수한 물인 (가)와 물에 비휘발성 용질을 녹인 (나)를 나타낸 것이다. (가)와 (나)는 동일한 조건에 있다.

                (가)                                         (나)

28. (가)와 (나)에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은? [3점]

① (가)에서는 표면 전체에서 증발이 일어난다.

② (나)의 표면에서 ⓑ가 차지하는 부분만큼 증발이 일어나지 않는다.

③ (나)에서 ⓑ의 수가 많아질수록 용액의 증기압이 높아진다.

④ (가)는 (나)보다 ⓐ의 수가 줄어드는 속도가 빠르다.

⑤ (가)와 (나) 모두 온도가 높아지면 증발되는 ⓐ의 수가 많아진다.

29. (가)의 끓는점(㉮), (나)의 끓는점(㉯)을 나타낸 그래프로 가장 적절한 것은?

①		②
③		④
⑤

30. 밑줄 친 단어 중 ㉠과 문맥적 의미가 가장 유사한 것은?

① 그는 원래 있던 자리로 다시 돌아왔다.

② 이제 곧 내가 발표할 차례가 돌아온다.

③ 나는 지름길을 두고 먼 길을 돌아왔다.

④ 우리 부서에 돌아온 것은 비난뿐이었다.

⑤ 모퉁이를 돌아오면 처음에 보이는 집이 우리 집이다.

27

①

28

③

29

①

30

①

[27~30] 과학 제재

<출전> 줌달, ｢일반 화학｣

개관: 이 글은 용액의 끓는점이 오르는 이유를 증기압이라는 개념을 통해 설명하는 글이다. 증발 속도와 응축 속도가 같은 때를 평형 상태라고 하는데 이때에 증기가 나타내는 압력을 증기압이라고 한다. 용액의 증기압은 용액의 농도와 온도에 따라 변한다. 용액의 농도가 진할수록 용액의 증기압이 낮아지고, 온도가 높아질수록 용액의 증기압이 높아진다. 용액의 끓는점이 높아지는 이유는 비휘발성 용질이 녹으면서 용액의 증기압이 변하기 때문이다. 액체가 끓기 위해서는 액체의 증기압이 대기압과 같아져야 하는데, 비휘발성 용질이 녹아있는 용액은 순수한 용매보다 증기압이 낮기 때문에 더 높은 온도가 되어야 대기압과 같아진다. 즉, 비휘발성 용질로 인해 용액의 끓는점이 높아지는 것이다.

27. [출제의도] 세부 정보 파악하기

2문단에 밀폐된 용기 속에 물을 두면 증발이 일어나면서 기체 분자 수가 점점 증가하여, 응축 속도가 빨라지다가 결국 증발 속도와 같아진다고 제시되어 있다.

[오답풀이] ② 2문단에 밀폐된 용기 속에 물을 담아 두면 물 분자들이 표면에서 일정한 속도로 증발한다고 제시되어 있다. ③ 2문단에 증발 속도와 응축 속도가 같은 때를 평형 상태라고 한다고 제시되어 있다. ④ 2문단에 증발은 분자가 물에서 기체로 이동하는 것이고, 응축은 분자가 기체에서 물로 이동하는 것임이 제시되어 있다. 이를 통해 증발 속도가 응축 속도보다 빠르면 용액의 양이 줄어든다는 것을 알 수 있다. ⑤ 3문단에 농도가 진할수록 증발하는 분자 수가 적어진다고 제시되어 있다.

28. [출제의도] 구체적 사례를 통해 내용 이해하기

3문단에 비휘발성 용질이 많이 녹아있을수록, 즉 용액의 농도가 진할수록 증기압이 낮아진다고 제시되어 있다.

[오답풀이] ① 3문단에 순수한 용매는 표면 전체에서 증발이 일어난다고 제시되어 있다. ② 3문단에 표면에서 비휘발성 용질이 차지하는 부분만큼 증발이 일어나지 않는다고 제시되어 있다. ④ 순수한 용매가 비휘발성 용질을 녹인 용액보다 증발이 더 잘되므로 ⓐ가 더 빨리 줄어든다. ⑤ 3문단에 온도가 높아질수록 분자의 운동이 활발해져서 증발되는 분자 수가 많아진다고 제시되어 있다.

29. [출제의도] 정보 재구성하기

3문단에 용액의 농도가 진할수록 증기압이 낮아진다고 제시되어 있다. (나)의 증기압이 (가)보다 낮으므로 (나)의 증기압 변화 곡선은 같은 온도일 때 (가)보다 아래에 위치해야 한다. 4문단에 끓는점은 액체의 증기압이 대기압과 같아지는 온도라고 제시되어 있다. 따라서 (가)와 (나)의 증기압이 각각 대기압과 같아지는 지점이 ㉮와 ㉯가 된다.

30. [출제의도] 어휘의 문맥적 의미 파악하기

㉠은 ‘원래 있던 곳으로 다시 오거나 다시 그 상태가 되다.’라는 뜻으로 사용되었다.

[오답풀이] ② ‘무엇을 할 차례나 순서가 닥치다.’라는 의미로 사용되었다. ③ ‘먼 쪽으로 둘러서 오다.’라는 의미로 사용되었다. ④ ‘몫, 비난, 칭찬 따위를 받다.’라는 의미로 사용되었다. ⑤ ‘어떤 장소를 끼고 원을 그리듯이 방향을 바꿔 움직여 오다.’라는 뜻으로 사용되었다.