(화학) 예상 20문제 답풀이

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화학 예상 20문제 written by sang hyun (2000.4.1) 1. 다음은 Al에 대한 설명이다. 틀린 것은? ① 일반적으로 이온화되면 원자반지름이 줄어든다. ② 바닥상태에서의 전자구조는 1S22S22P63S23P1가 된다. ③ Mg,Zn처럼 Al도 양쪽성 원소에 포함된다. ④ 분자량이 26.98로서 비교적 단단하고 가볍기 때문에 다른 금속과 합금을 만들어 비행기의 동체 재료로 쓰기도 한다. ⑤ 같은 몰수의 K,Ca,Na,Mg,Al,Zn을 과량의 HCl과 반응시켰을 때 Al과의 반응에서 수소기체가 가장 많이 발생한다. 답풀이: 3 →Mg는 2족으로서 알칼리토금속에 속한다. 반면 금속과 비금속의 중간인 양쪽성 원소에는 Al,Zn,Pb,Sn, Ga,In,Po,Bi등이 있다. 2. 다음은 P에 대한 설명이다. 틀린 것은? ① 흰 인과 붉은 인은 서로 동소체 관계에 있다. ② 이것이 물에 녹아 염을 생성하면 인산염이 되는데 이는 질산염과 함께 부영양화를 일으키는 주된 원인이 된다. ③ 질량수가 32인 P는 방사선 동위원소로서 DNA 검출시 탐침자(probe)로 사용된다. ④ 질량수가 32인 P의 반감기는 약 5760년으로서 고고학 연구에 사용될 수 있다. ⑤ 약 pH 7.4(±0.2)로 유지되는데 인간의 혈액 내에서는 HPO42-의 ion형태로 존재하면서 HCO3-와 함께 생체 내 완충계(buffer system)을 구축하고 있다고 할 수 있다. 답풀이: 4 →질량수가 32인 P의 반감기는 약 14.2일이다. 반감기는 약 5760년으로서 고고학 연구에 사용되는 원소는 질량수 14인 C이다. 3. 다음은 H2O에 대한 설명이다. 틀린 것은? ① SP2 오비탈을 형성하고 있다. ② H2O 한 분자에는 2쌍의 공유전자쌍, 2쌍의 비공유전자쌍이 있다. ③ 고체, 액체, 기체가 공존하는 삼중점의 온도는 약 0.01℃, 압력은 약 4.6㎜Hg이다. ④ H2O가 HF보다 끓는점이 높은 이유는 HF 한 분자가 2개의 수소결합을 형성할 수 있는 반면 H2O 한 분자는 4개의 수소결합을 형성하기 때문이라고 할 수 있다. ⑤ 추운 겨울날 호수의 물이 수면부터 어는 이유는 얼음과 물의 밀도 차이 때문인데 이것은 얼음 아래의 생물들의 생존을 가능하게 한다. 물은 바로 이러한 aquatic ecosystem을 구성한다. 답풀이: 1 →H2O는 SP3 orbital로 되어 있다. 4. 다음은 결정의 성질을 비교한 것이다. 틀린 것은? ① 이온결정은 액체상태에서만 전기전도성을 가진다. ② 공유결정은 고체,액체를 불문하고 전기전도성이 없다. ③ 금속결정의 구성입자는 양이온과 음이온으로 되어 있다. ④ 드라이아이스는 분자결정의 대표적인 예라고 할 수 있다. ⑤ 결합력의 세기는 공유결정 > 이온결정 > 금속결정 > 분자결정 순서이다. 답풀이: 3 →금속결정의 구성입자는 양이온으로 되어 있다. 5. 다음은 콜로이드에 대한 설명이다. 틀린 것은? ① 지름이 10-9~10-7m 정도의 입자가 분산되어 있는 용액을 콜로이드 용액이라 하며 빛을 산란시킬 수 있다. ② 콜로이드 입자는 광학현미경으로 관찰할 수 없다. ③ 콜로이드 입자가 전하를 가지기 때문에 전기이동, 엉김, 염석 같은 현상을 나타낼 수 있다. 가령 두부를 만들 때 콩단백질에 간수를 넣었을 때에는 염석현상이 일어난다. ④ 분산매와 분산질의 상태에 따라 aerosol, sol, gel, emulsion, suspension으로 분류하는데, 우유나 먹물은 sol 상태에 속한다고 할 수 있다. ⑤ 입자의 크기 때문에 나타나는 성질로는 투석, 틴들 현상, 브라운 운동, 흡착이 있는데 틴들 현상이라는 것은 콜로이드 입자의 크기가 빛의 파장과 비슷하여 빛이 산란되어 진로가 보이는 것을 일컫는 것으로서 영화를 볼 때 이 현상을 가끔 관찰 할 수 있다. 답풀이: 4 →우유나 크림은 emulsion에 속한다고 할 수 있다. 먹물은 sol, 한천은 gel, 흙탕물은 suspension에 속한다. 6.다음은 결정구조에 대한 설명이다. 틀린 것은? ① 결정은 그것의 구조적 기본단위가 삼차원적인 질서를 규칙적으로 반복하면서 특징적인 모양을 갖게 되는데 이를 결정격자라 하며 이 결정격자에서 반복되는 가장 간단한 기본단위를 단위세포라 한다. ② 고체의 단위구조 중 체심입방 구조와 면심입방 구조를 가진 고체의 단위세포 내에 포함되어 있는 총 입자의 수는 각각 2,4이다. ③ 1족 원소와 Ca등은 체심 입방 구조에 속한다. ④ He, Ne, Ar, Cu, Ag, Au는 면심 입방 구조에 속한다. ⑤ 육방 밀집 구조는 한 단위 격자 속의 입자 수는 6개이며 이 구조를 가진 대표적인 것은 Mg, Zn이다. 답풀이: 3 →1족에서 H는 제외된다. 나머지 금속을 알칼리금속이라 하는데 이것과 Ca등은 체심 입방 구조에 속한다. 7.H2SO4 49g을 순수한 물에 녹여 500ml를 만들었다. 이것의 노르말 농도는 얼마인가? ① 0.5N ②1N ③2N ④3N ⑤4N 답풀이: 3 →H2SO4의 분자량은 98, 몰수는 (질량/분자량) 즉 49/98=0.5mol 그러면 몰농도는 몰수/부피 즉 0.5mol/0.5L=1M 그리고 노르말 농도는 가수×몰농도 즉 2×1=2N 8.일정한 온도와 압력에서 어떤 기체 1L를 방출시키는데 15초가 걸리고 산소를 방출시키는데 60초 걸렸다면 몰수는 얼마인가? 단, 어떤 기체 1L의 질량은 4g이라고 가정한다. ① 0.5mol ②1mol ③2mol ④3mol ⑤4mol 답풀이: 3 →그레이엄의 기체확산의 법칙 V1/V2=(M2/M1)1/2=(d2/d1)1/2 그런데 위 설문에서 방출되는 거리가 일정하다는 단서를 붙여놓으면 속력은 거리/시간 이므로 15/60=(x/32)1/2, x=2 그러므로 어떤 기체의 분자량은 2이다. 그리고 몰수는 질량/분자량 따라서 4/2=2mol이다. 9.다음 보기는 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 현상들이다. 가장 비슷한 원리를 담고 있는 것은? 보기 a. 사이다나 콜라의 병마개를 따면 거품이 나온다. b. 높은 산에서 밥을 하면 밥이 설익는다. c. 따뜻한 낮보다 추운 밤에 말소리가 크게 들린다. d. 차가운 곳에 있다가 따뜻한 곳으로 들어가면 안경에 서리가 생긴다. e. 문을 닫아 놓아도 옆방에서 말소리가 들린다. ① a,b ② a,d ③ c,d ④ c,e ⑤ b,d 답풀이: 1 →a,b는 대기압에 관한 것으로 동일 10. 다음은 착이온과 혼성오비탈 및 EDTA에 대한 설명이다. 틀린 것은? ① 배위수 2를 가진 ［Ag(NH3)2］+는 선형 구조로서 SP혼성 오비탈이다. ② 배위수 4를 가진 ［Zn(NH3)4］2+는 정사면체 구조로서 SP3혼성 오비탈이다. ③ 배위수 4를 가진 ［Ni(NH3)4］2+는 평면삼각형 구조로서 dSP2혼성 오비탈이다. ④ 배위수 6를 가진 ［Co(NH3)6］3+는 정팔면체 구조로서 d2SP3혼성 오비탈이다. ⑤ 6자리 리간드를 가진 EDTA는 -4가 이온으로서 단백질 분리시 protease의 기능을 억제시키는 역할을 한다. 답풀이: 3 →평면사각형으로 고쳐야 맞음 11. 다음은 분광기와 분석기기에 대한 설명이다. 틀린 것은? ① IR은 적외선 스펙트럼으로서 분자내에 존재하는 작용기(functional group)을 알아내는데 주로 사용된다. ② NMR은 핵자기공명 스펙트럼으로서 수소, 탄소의 골격을 알아내는 데에 쓰이거나 특정질병의 정밀 진단시 사용되기도 한다. ③ UV는 자외선 스펙트럼으로서 다중결합(conjugated bond)구조의 유무를 판별하여 화합물의 구조를 추정할 수 있다. 또한 DNA를 EtBr로 염색했을 때 UV를 조사하여 DNA의 위치를 판별하는 데에도 쓰인다. ④ HPLC는 고성능 액체 크로마토그래피로서 엽록체 내의 엽록소들 같은 혼합물을 추출하거나 분석할 때 이용한다. ⑤ Liquid chromatography는 분자량 분석에 유용하며 가스상태의 mobile phase를 이용하여 구성물을 분리하는 것이다. 답풀이: 5 →가스상태의 mobile phase를 이용하여 구성물을 분리하는 것은 Gas chromatography에 대한 설명이다. 12. 다음은 지방족 탄화수소의 유도체에 대한 설명이다. 틀린 것은? ① alcohol(ROH)는 Na와 반응하여 H2 기체를 발생하는데 이 반응은 치환 반응이다. 또한 카르복시산(RCOOH)과 반응하여 ester(RCOOR')를 형성하는데 이 ester는 물에 녹지 않는 성질이 있으며 탄소수가 적은 것은 과일 향기가 나며 휘발성이 강하다. ② alcohol를 진한 H2SO4로 탈수시키면 낮은 온도에서는 알켄(alkene), 높은 온도에서는 ether(ROR')가 생긴다. ③ ether는 알카리 금속인 Na과 반응하지 않는데 이것으로 alcohol과 구분한다. ④ aldehyde(RCHO)는 질산은 용액을 환원시켜 Ag를 석출시키는 은거울 반응을 한다. 또한 펠링 용액을 환원시켜 붉은색 침전물(Cu2O)을 만들기도 한다. ⑤ ketone(RCOR')은 2차 alcohol의 산화로 생성되며 환원성이 없고 특유한 향기가 있는 무색 액체이다. 그리고 카르복시산(RCOOH)은 수소결합으로 이합체를 형성하여 분자량에 비하여 녹는점과 끓는점이 높다. 답풀이: 2 →alcohol를 진한 H2SO4로 탈수시키면 낮은 온도에서는 에테르, 높은 온도에서는 알켄이 생긴다. 13. 다음은 벤젠과 그 유도체에 관한 설명이다. 틀린 것은? ① benzene(C6H6)은 공명구조로 대단히 안정하므로, 첨가 반응보다 치환 반응이 더 잘 일어난다. 치환반응에는 할로겐화, 니트로화, 술폰화, 알킬화 반응이 있다. ② benzene은 독특한 냄새의 무색 액체로 인화성이 크며 발암물질이다. ③ benzene의 유도체에는 페놀(C6H5OH), 살리실산(C6H4(OH)COOH), 아닐린(C6H5NH2), 톨루엔(C6H5CH3), 크실렌(C6H4(CH3)2), 나프탈렌(C10H8) 등이 있으며 그 중 phenol은 물에 녹아 약 산성을 띄며, 염화철(Ⅲ)수용액과 반응하여 보라색 계통의 색깔이 나타난다. ④ 아닐린(C6H5NH2)은 염기성 물질로 물에는 거의 녹지 않으나 산성 용액에는 잘 녹을 뿐만 아니라 표백분(CaOCl2)과 반응하여 보라색을 나타낸다. ⑤ 톨루엔(C6H5CH3)은 산화되면 벤조산이 되고 니트로화 반응을 하여 TNT를 만들며 또한 첨가반응도 잘한다. 답풀이: 5 →톨루엔(C6H5CH3)은 산화되면 벤조산이 되고 니트로화 반응을 하여 TNT를 만들며 또한 치환반응을 잘한다. 14. 다음은 고분자 화합물에 관한 설명이다. 틀린 것은? ① 고분자 화합물의 특징으로는 분자량 10,000이상의 대부분 고체로서 녹는점이 일정하지 않으며 가열하면 기화되기 전에 분해되며 내수성이 크고 화학약품, 유기용매 등에 잘 녹지 않는 점을 들 수 있을 것이다. ② 합성고분자 화합물에는 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴수지 같은 축합 중합체와 페놀수지, 멜라민수지, 요소수지 같은 첨가 중합체가 있다. ③ 부타디엔은 합성고무의 단량체이며, 이소프렌은 천연고무의 단량체이다. ④ 천연고분자 화합물에는 탄수화물, 지방, 단백질, 핵산이 있으며 이 중 탄수화물은 단당류, 이당류, 다당류로 분류할 수 있으며 이당류에서 설탕을 제외한 맥아당과 젖당 그리고 단당류는 은거울 반응과 펠링 반응을 한다. ⑤ 단백질의 검출방법에는 뷰렛 반응, 크산토프로테인 반응, 닌하이드린 반응 등이 있다. 답풀이: 2 →합성고분자 화합물에는 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴수지 같은 첨가 중합체와 페놀수지, 멜라민수지, 요소수지 같은 축합 중합체가 있다. 15. 다음은 핵반응에 대한 설명이다. 틀린 것은? ① 화학반응과의 차이점으로서는 핵반응에서는 동위원소들이 서로 다른 성질을 나타낸다는 것과 그 원소의 화학적인 결합 상태와 무관하며 또한 원소가 다른 원소로 변할 수 있다는 점이다. 그 외 에너지 측면에서 일반적으로 10만배 이상의 에너지를 원자핵 반응에서 얻을 수 있다고 한다. ② 자연 방사능 붕괴의 예로서 → + 가 있으며 이것은 2+의 전하를 가진 α입자의 방출에 의한 의 방사능 붕괴를 나타낸 것이다. ③ β입자는 1-의 전하를 가지며 ()로 나타낼 수 있다. ④ 높은 에너지의 γ선은 거의 모든 방사능 물질에 의해 방출되어지는데 이 때는 질량수의 변화가 없으며 전자기복사선의 형태로 나타난다. 답풀이: 모두맞음 16. 다음은 산화ㆍ환원 반응에 대한 설명이다. 틀린 것은? ① 산화ㆍ환원 반응의 응용으로는 표백제, 살균제, 금속의 제련 등을 들 수 있다. ② NADH나 NADPH는 환원전위가 높아 고에너지를 함유하고 있다고 말할 수 있으며 O2는 환원전위가 아주 낮아 주로 전자를 받아들이는 수용체로 작용한다고 할 수 있다. 그래서 미토콘드리아의 내막에서 흐른 전자는 O2와 결합하여 H+를 환원시켜 H2O로 된다고 할 수 있다. 즉 4H+ + 4e-+ O2 →2H2O 이와 같은 산화ㆍ환원반응이 일어나고 있다고 할 수 있다. ③ 볼타전지는 아연판과 구리판을 이용한 것으로서 전자가 이동함에 따라 아연판의 질량이 감소함을 볼 수 있는데 이는 아연판에서 환원이 일어나고 있기 때문이다. ④ 다니엘 전지는 2차 전지로서 (-) ZnㅣZnSO4∥CuSO4ㅣ(+) 로 구성되어진다. E0=1.1V 또한 납축전지도 2차 전지로서 (-) PbㅣH2SO4(aq)ㅣPbO2(+) 로 구성되어진다. E0=2V ⑤ 수은전지는 재충전이 불가능한 2차 전지이며 폐기시 수은 때문에 환경문제를 일으킬 수 있다. 그리고 니켈-카드뮴 전지도 2차 전지로서 (-) CdㅣKOHㅣNiO2(+)로 표시할 수 있으며 음극에서는 산화반응, 양극에서는 환원반응이 진행된다. 그리고 리튬전지는 가볍기 때문에 심장 박동기에 사용되어질 수 있다. 답풀이: 3,5 →3; 아연판에서 산화 5; 수은전지는 재충전이 가능한 1차 전지이며 폐기시 수은 때문에 환경문제를 일으킬 수 있다. 반면 니켈-카드뮴 전지도 2차 전지로서 (-) CdㅣKOHㅣNiO2(+)로 표시할 수 있으며 (-)극에서는 산화반응, (+)극에서는 환원반응이 진행된다. 그리고 리튬전지는 가볍기 때문에 심장 박동기에 사용되어질 수 있다. *주의; 양극에서는 산화반응, 음극에서는 환원반응 17. 다음은 방안에서 연탄가스 중독이 일어났을 때의 설명이다. 틀린 것은? ① 연소 반응시에는 반드시 물과 이산화탄소가 생긴다고 할 수 있다. 만약 불완전 연소라면 일산화탄소도 생길 수가 있는데 이것이 연탄가스 중독의 주범이라고 할 수 있다. ② CO는 분자량이 28이므로 공기의 평균분자량(29)과 비슷하여 방안 전체에 골고루 확산되어져 호흡시 사람의 몸 속으로 들어가게 된다. ③ 몸 속으로 들어간 CO는 폐의 폐포에서 적혈구내의 헤모글로빈과 결합한다. O2에 비해 CO가 훨씬 결합을 잘하며 이렇게 CO와 결합한 헤모글로빈을 carbonylhemoglobin이라 한다. 결국 적혈구는 산소 운반능력을 잃고 사람은 일산화탄소에 중독 되는 것이다. ④ CO는 불안정하여 반응성이 크다. 따라서 조직에 있는 O2와 결합하여 CO2로 산화될 것이다. 결정적으로 미토콘드리아에 산소 공급이 차단되어 ATP라는 생체에너지를 생산할 수 없게 된다. 이렇게 되면 생체 내 항상성이 유지되지 못하고 엄청난 damage를 입게 되는 것이다. ⑤ 연탄가스 중독시 물을 마셔서 혼미해진 의식을 되찾을 수가 있을 것이다. 답풀이: 5 →연탄가스 중독시 의식이 있으면 빨리 환기를 시켜 바람을 쐬어야 하고 의식이 없으면 빨리 후송하여 고압산소탱크로 ! 18.다음은 entropy에 대한 설명이다. 다음 중 틀린 것은? ① 계의 무질서한 정도를 나타내며 S로 표시할 수 있다. ΔS=0이면 가역반응이고 자발적인 과정에서 ΔS<0 혹은 ΔS>0이면 비가역반응이다. ② entropy는 S=lnP라는 확률함수로 나타낼 수 있고 , 온도와 열량과의 관계에 있어서는ΔS= ΔQ/T로 정의된다. ③ 자연계에서 열역학 2법칙 즉 entropy는 증가의 법칙은 (ΔH - ΔG)/T로 나타낼 수 있다. ④ 이상기체가 등온과정에서 체적이 V1에서 V2로 팽창할 때의 entropy의 변화는 ΔS= nRln(V1/V2) 그리고 비열이 c이고 질량이 m인 물을 온도 T1에서 T2로 가열하였을 때의 entropy의 변화는 ΔS= cmln(T1/T2)로 나타낼 수 있다. ⑤ 모든 살아 있는 생명체 내에서는 entropy가 증가하는 것이 아니라 bio-energy를 사용하여 entropy를 감소시켜 dynamic activity를 유지하고 있다고 말할 수 있으며 우리 인간의 혈액내에서의 G0'의 의미는 pH 7이라는 의미까지 포함하고 있으며 G0'>0일 때 일을 할 수 있다는 개념을 쓸 수 있을 것이다. 답풀이: 1,4 →1; ΔS=0이면 가역반응이고 ΔS>0이면 비가역반응이다. 반면 자발적인 과정에서 ΔS<0은 존재할 수 없다. 4; ΔS= nRln(V2/V1), ΔS= cmln(T2/T1)으로 고쳐야 맞다. 19.다음 열역학에 대한 설명 중 틀린 것은? ① ΔH > 0 ;발열반응, ΔH < 0;흡열반응, ΔH = 0;열출입 없음 ② ΔG < 0 ;자발적 반응, ΔG > 0 ;역반응이 자발적 반응, ΔG = 0 ;비가역적 평형 ③ 어떤 물체 A와 B가 각각 또다른 어떤 물체 C와 열평형에 있다면 A와 B도 열평에 있다는 것은 열역학 0법칙을 말하는 것이다. ④ 헤스의 법칙, 에너지 보존의 법칙은 열역학 1법칙이다. ⑤ 절대온도 0K에서 어떤 순수 결정은 완전한 규칙성을 가지므로 entropy는 0이다. 이것을 열역학 3법칙이라 한다. 답풀이: 1,2 →ΔH > 0 ;흡열반응, ΔH < 0;발열반응, ΔH = 0;열출입 없음(단열) ΔG < 0 ;자발적 반응, ΔG > 0 ;역반응이 자발적 반응(비자발적 반응), ΔG = 0 ;가역적 평형 20. 다음 중에서 틀린 설명은? ① 고체, 액체, 기체 상태 중에서 기체 상태가 entropy가 가장 크다고 할 수 있다. ② 겨울에 호숫가에 얼음이 어는 것 그 자체로만 본다면 액체에서 고체상태로 바뀌는 것이므로 entropy가 감소하는 현상이라고 할 수 있다. ③ 주기율표상에 있는 원소들 중에서 Ag이 전기전도도가 가장 크다. ④ 주기율표상에 있는 원소들 중에서 Au가 반응성이 가장 적다. ⑤ H2O는 자연계에 존재하는 물질 중 대단히 경이롭고 신비로운 것 중의 한가지이다. 우리 선조가 여름철과 겨울철에 방안에 물을 뜨다놓았던 것은 자연현상의 원리를 잘 이용한 것이라 할 수 있다. 답풀이: 모두 맞음 답안이 이상하거나 의문점이 계시면 011-9921-0435로 연락주세요. 이렇게 화학 문제를 만들어 보내드리는 것은 우리 서로가 더불어 살아가는 것이기 때문만이 아니라 보다 밝은 내일에 서서 우리가 함께 이 사회의 긍정적인 측면을 위하여 헌신하여 보다 나은 세상을 만들어 갔으면 하는 바램이 있어서입니다. 보람있는 하루하루가 되시길 바랍니다. ^^ 정답 ^^ (1~5) 3/4/1/3/4 (6~10) 3/3/3/1/3 (11~15) 5/2/5/2/모두 맞음 (16~20) 3,5/5/1,4/1,2/모두 맞음