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해설강의 준비중
숭실대 2015학년도 모의논술 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/ssu/2015mo/jayeon_2
2-A (1) · - 허블 상수의 역수가 우주의 나이
- 1/H=r/v=70km/s320만광년=70km/s320×104년×3×105km/s∼137억년
문제 2-A(1) 제시문에 따라 허블 상수의 역수가 우주의 나이가 된다. 논제에서 주어진 데이터를 활용하여 허블 상수의 역수를 다음과 같이 계산한다.1/H=r/v=70km/s320만광년=70km/s320×104년×3×105km/s∼137억년
2-A (2) · - vAB가 −vOA와 vOB의 벡터합임
- vAB=H×rAB
(2) 1) 벡터 이용(거리와 속도를 벡터로 고려. 벡터 표시는 하지 않음)vAB=vOB−vOA이고, rAB=rOB−rOA이다.따라서 vAB=vOB−vOA=H×rOB−H×rOA=H×(rOB−rOA)=H×rAB가 된다.2) (닮은꼴 이용) 속도를 그림으로 표현하면, 다음과 같다.
vOA와 vOB가 각각 rOA와 rOB의 크기에 비례한다. 은하의 위치를 나타내는 삼각형과 은하의 속도를 나타내는 삼각형에 대해 SAS 닮음 조건을 만족하므로 두 삼각형은 닮은꼴이 되고, 닮음비는 허블 상수이다. 따라서 vAB의 크기는 rAB에 비례하여, 허블 법칙 vAB=H×rAB를 만족한다.3) 은하 A, B가 은하 O와의 거리에 비례하여 후퇴함에 따라 커지는 은하의 위치 삼각형에서 θ1과 θ2는 변하지 않는다. 따라서, vAB를 구해보면,
rAB=rOAcosθ1+rOBcosθ2vAB=dtdrAB=dtdrOA×cosθ1+dtdrOB×cosθ2=vOAcosθ1+vOBcosθ2=H×rOAcosθ1+H×rOBcosθ2=H×(rOAcosθ1+rOBcosθ2)=H×rAB그러므로, vAB에 대해 허블 법칙이 만족된다.
문제 2-B1) 산 용액에서 총 [H+]은 산의 해리로 생성된 것과 물의 자동 이온화로 생성된 양의 합이다.[H+]총=[H+]산+[H+]물=1.0×10−7+xOH−은 물의 자동 이온화로 생성되므로,[OH−]총=[OH−]물=[H+]물=x물의 이온곱 상수는 일정하므로,Kw=[H+]총[OH−]총=(1.0×10−7+x)x=1.0×10−14이차 방정식의 풀이를 통해 x를 구한다.x2+1.0×10−7x−1.0×10−14=0x=2−1+5×10−7(∵x>0)따라서 [H+]총=1.0×10−7+x=21+5×10−7(M).위 결과로 물의 자동 이온화에 의한 [H+]을 무시할 수 없음을 알 수 있다.
2-B (2) · - 처음 0.10 M 염산(HCl) 10.0 mL에 들어 있는 이온의 몰 수 n=2.0×10−3 몰 (mole)
- 1. V<5.0 mL : n=2.0×10−3 몰 (mole)
2. V≥5.0 mL : n=4.0×V×10−4 몰 (mole)
- 그림
(2) 처음 0.10 M 염산(HCl) 10.0 mL에 들어 있는 이온의 몰수: nn=n(H+)+n(Cl−)=0.10×10.0×10−3+0.10×10.0×10−3=2.0×10−3 몰 (mole)당량점인 V=5.0 mL에서 처음 H+과 첨가된 OH−이 같아지므로, V=5.0 mL 전후 상황을 다르게 고려한다.1) V<5.0 mL첨가한 NaOH은 HCl과 모두 반응, 둘 다 100% 이온화하므로Na++OH−+H++Cl−⟶H2O+Na++Cl−사라지는 H+만큼 Na+이 생기므로 전체 이온의 몰 수는 2.0×10−3 몰로 일정하다.2) V≥5.0 mLHCl이 모두 반응하였으므로 추가로 들어간 NaOH이 해리되어 용액의 이온 몰 수가 증가한다.n=2.0×10−3+2×(V−5.0)×0.20×10−3=2.0×0.20×V×10−3=4.0×V×10−4 몰 (mole) (등호가 1의 경우에 있어도 무방함.)이를 그래프로 그리면 다음과 같다. (그림 1)
2-B (3) · - 총 이온의 농도
1. V<5.0 mL : c=10.0+V2.0
2. V≥5.0 mL : c=10.0+V0.4×V
- 이온의 농도가 최소가 되는 NaOH의 부피 V=5.0 mL
- V=5.0 mL에서 최소가 되는 근거를 합리적으로 기술
(3) 총 이온의 농도, c=(총 이온 몰 수)/(총 부피)이므로1) V<5.0 mLV총=10.0+Vc=10.0+V2.0×0.10×10.0=10.0+V2.02) V≥5.0 mLc=10.0+V4.0×0.10×V=10.0+V0.4×V (등호가 1의 경우에 있어도 무방함.) (그림 2 참조)
위 결과로 총 이온의 농도가 최소가 되는 NaOH의 부피는 5.0 mL 이다.(그래프의 개략적인 모양만 사용하거나 위 두 구간의 양 끝점에서의 값을 비교하여 보여도 무방함.)
- 가점 요인: 글의 논리성, 정확한 근거의 논리적 제시, 서술 능력 등을 종합적으로 판단하여 점수를 결정
- 감점 요인: 비문, 비논리적 전개, 기본 글쓰기 불량(띄어쓰기, 맞춤법 불량 등), 부적절한 단위를 사용한 경우, 불완전한 수식의 표현