2028학년도 수능 예시문항 통합과학 24번 해설

핵심 개념

중화 반응에서는 H⁺와 OH⁻가 1 : 1로 반응해 물이 생성되며, 생성된 물의 양이 많을수록 중화열이 커서 온도가 많이 올라간다.

단서 따라가기

1. (가): HCl 10, NaOH 15, KOH 30 mL, 이온 4종이 각각 1/4HCl과 염기를 섞은 뒤 이온이 4종이면 Cl⁻, Na⁺, K⁺와 남은 H⁺ 또는 OH⁻이다. 남은 이온이 H⁺라면 H⁺ = Cl⁻ − Na⁺ − K⁺ = N − 2N < 0이 되어 불가능하므로 OH⁻가 남은 염기성이고, Cl⁻ = Na⁺ = K⁺ = OH⁻ = N이다 (가) 염기성, 이온 4종 같은 수
2. 10 mL HCl의 Cl⁻ = 15 mL NaOH의 Na⁺ = 30 mL KOH의 K⁺N = 30으로 두면 1 mL당 이온 수는 HCl 3, NaOH 2, KOH 1이다(검산: OH⁻ = 30 + 30 − 30 = 30 = N) 단위 부피당 이온 수 3 : 2 : 1
3. (가)·(나)·(다)의 전체 부피 모두 55 mL(가) H⁺ 30, OH⁻ 60 → 물 30 / (나) H⁺ 60, OH⁻ 40 + 15 = 55 → 물 55 / (다) H⁺ 75, OH⁻ 30 + 15 = 45 → 물 45. 부피가 같으므로 생성된 물이 많을수록 온도가 높다 ㉠ = t₂
4. (가)와 (다)를 혼합H⁺ = 30 + 75 = 105, OH⁻ = 60 + 45 = 105로 같아 남는 H⁺나 OH⁻가 없다 ㉡ = 중성

정답 근거

(가)에 이온이 4종 있고 수가 모두 같다. 남은 이온이 H⁺라면 H⁺ = Cl⁻ − Na⁺ − K⁺가 음수가 되어 불가능하므로 (가)는 OH⁻가 남은 염기성이고, Cl⁻ = Na⁺ = K⁺ = OH⁻이다. 10 mL HCl, 15 mL NaOH, 30 mL KOH의 이온 수가 같으므로 1 mL당 이온 수는 HCl : NaOH : KOH = 3 : 2 : 1이다(N = 30으로 두면 OH⁻ = 30 + 30 − 30 = 30으로 맞음). 각 용액에서 생성된 물: (가) H⁺ 30, OH⁻ 60 → 30, (나) H⁺ 60, OH⁻ 40 + 15 = 55 → 55, (다) H⁺ 75, OH⁻ 30 + 15 = 45 → 45. 세 용액의 전체 부피는 모두 55 mL로 같으므로 생성된 물이 가장 많은 (나)의 온도가 가장 높다 → ㉠ = t₂. (가)와 (다)를 혼합하면 H⁺ = 30 + 75 = 105, OH⁻ = 60 + 45 = 105로 같으므로 중성이다 → ㉡ = 중성. 따라서 정답은 ④이다.

선지별로 왜 틀렸나

이 문항이 묻는 능력

이온 수 비율 자료로 수용액의 단위 부피당 이온 수를 구하고, 중화 반응으로 생성된 물의 양과 액성을 계산해 판단하는 능력

다음에 비슷한 문제를 만나면

이온 수 비율 자료가 있는 용액으로 단위 부피당 이온 수 비를 구함 → 각 용액의 H⁺, OH⁻ 수와 생성된 물의 양을 계산 → 전체 부피가 같은지 확인한 뒤 생성된 물의 양으로 최고 온도 비교 → 혼합 용액은 H⁺, OH⁻ 총량을 더해 액성 판단