화학I 해설

화학I 정답

1	④	2	②	3	③	4	⑤	5	①
6	②	7	④	8	⑤	9	②	10	①
11	⑤	12	⑤	13	③	14	③	15	①
16	②	17	④	18	⑤	19	②	20	①

1. [출제의도] 화합물의 개념 적용하기

산소([eqn: rmO_2])는 1가지 원소로 이루어진 원소이며, 물([eqn: RMH_2 O])과 이산화 탄소([eqn: RMCO_2])는 2가지  원소로 이루어진 화합물이다.

2. [출제의도] 원자핵의 구조 분석하기

[eqn: rm^1`rmH^+]은 질량수 1, 양성자 수 1, 중성자 수 0이며, [eqn: rm^2`rmH^+]은 질량수 2, 양성자 수 1, 중성자 수 1이다.

3. [출제의도] 원자의 구성 입자 발견과 관련된 실험 이해하기

음극선은 질량을 가진 전자([eqn: rmX])의 흐름이며, 원자핵([eqn: rmY])은 (+)전하를 띠므로 같은 전하를 띠는 입자와 전기적으로 반발한다. 톰슨의 원자 모형으로 입자의 경로가 크게 휘거나 튕겨 나오는 결과를 설명할 수 없다.

4. [출제의도] 기체의 성질을 이용하여 자료 해석하기

같은 온도와 압력에서 두 기체의 부피가 같을 때 기체의 밀도는 분자량에 비례한다. [eqn: rm XO _{2}]의 분자량은 [eqn: rmO_2]의 2배이므로 원자량은 [eqn: rmX]가 [eqn: rmO]의 2배이다. 아보가드로 법칙에 의해 (가)와 (나)는 같은 부피 안에 같은 수의 기체 분자가 들어 있으므로 (가)와 (나)의 전체 원자 수 비는 [eqn: rm O _{2} :XO _{2} =2:3]이다.

5. [출제의도] 수소 원자의 전자 배치 이해하기

수소 원자의 바닥 상태 전자 배치는 [eqn: 1s^1]이므로 [eqn: 2p_z`^1]은 들뜬 상태의 전자 배치이다. [eqn: n=2` rarrow`n=1]의 전자 전이에서 자외선 영역의 빛이 방출된다. [eqn: p] 오비탈은 핵으로부터의 거리와 방향에 따라 전자가 발견될 확률이 다르다.

6. [출제의도] 요소 합성 반응 자료 분석 및 양적 관계 적용하기

화학 반응식의 계수는 [eqn: a=3], [eqn: b=2], [eqn: c=1]이다.  화학 반응식의 계수 비는 몰수 비와 같으므로 요소 45g(0.75몰)이 생성될 때 반응한 질소는 21g(0.75몰)이다.

7. [출제의도] 화학 결합의 성질을 이용하여 물질 분류하기

[eqn: rmLiCl]은 이온 결합 물질이며 [eqn: rmCH_4]과 [eqn: rmO_2]는 공유 결합 물질이다. [eqn: rmCH_4]은 극성 공유 결합, [eqn: rmO_2]는 무극성 공유 결합으로 이루어진 물질이다. [eqn: rmCH_4]에는 4개의 공유 전자쌍만 있다.

8. [출제의도] 다전자 원자의 바닥 상태 전자 배치 해석하기

바닥 상태 전자 배치는 A가 [eqn: 1s^2` 2s^2` 2p^4]이고, B는 [eqn: 1s^2` 2s^2` 2p^6`3s^2`]이며, C는 [eqn: 1s^2` 2s^2` 2p^6`3s^2`3p^1]이다. A는 [eqn: p] 오비탈에 홀전자가 2개 있으며, B는 3주기 원소이다. 중성 원자에서 전자 수, 양성자 수, 원자 번호는 모두 같으므로 C의 원자 번호는 13이다.

9. [출제의도] 헬륨 원자핵의 생성 과정 해석하기

는 양성자, ○는 중성자이며 양성자()는 모든 원자에 존재하지만 [eqn: rm ^1 rm H]에는 중성자(○)가 존재하지 않는다. A와 B는 양성자 수가 같으므로 핵전하량 비는 1:1이다. C는 양성자 수와 중성자 수가 A의 2배이므로 질량수 비는 [eqn: rm A:C=1:2]이다.

10. [출제의도] 화합물의 조성비를 분석하여 분자식 구하기

질소 산화물과 성분 원소의 질량 관계는 다음과 같다.

	(가)	(나)	(다)
[eqn: rmN]의 질량	0.7	0.7	0.7
[eqn: rmN_x`O_y]의 질량	1.9	1.5	[eqn: a]
[eqn: rmO]의 질량	1.2	0.8	[eqn: a]-0.7

[eqn: rmN_2`O], [eqn: rmNO], [eqn: rmN_2`O_3]에서 일정량의 질소와 결합한 산소의 원자 수 비는 [eqn: 1:2:3]이므로 (가)는 [eqn: rmN_2`O_3], (나)는 [eqn: rmNO], (다)는 [eqn: rmN_2`O]이다. (다)에서 0.7g의 질소와 결합한 산소의 질량은 0.4g이므로 [eqn: a]는 1.1이다. 분자식에서 (다)는 (나)보다 [eqn: rmN] 원자가 1개 더 많으므로 분자량은 (나) < (다)이다.

11. [출제의도] 원소 분석을 통해 탄소 화합물의 화학식 구하기

[eqn: rm C], [eqn: rm H], [eqn: rm O]로 구성된 [eqn: rm X]는 연소 과정을 통해 [eqn: rm C]는 [eqn: rm CO _{2}]가 되어 [eqn: rm NaOH]관에 흡수되며, [eqn: rm H]는 [eqn: rm H _{2} O]이 되어 [eqn: rm CaCl _{2}]관에 흡수된다.

[eqn: rm X]에 포함된 [eqn: rmC]의 질량은 [eqn: 66 rm mg TIMES {12} over {44} `=`18][eqn: rm mg]이며, [eqn: rm H]의 질량은 [eqn: 27 rm mg times {2} over {18}`=`3][eqn: rm mg]이고, [eqn: rm O]의 질량은 [eqn: 24][eqn: rm mg]이다. 원자 수 비는 [eqn: rm C:H:O= {18} over {12} : {3} over {1} : {24} over {16}][eqn: rm=1:2:1]이므로 [eqn: rm X]의 실험식은 [eqn: rm CH _{2} O]이다.

[eqn: rm C], [eqn: rm H]로 구성된 [eqn: rm Y]는 [eqn: rmC]와 [eqn: rmH]의 질량이 각각 18[eqn: rm mg], 3[eqn: rm mg]이므로 ㉠은 21이고 실험식은 [eqn: rm CH _{2}]이다. 같은 질량의 [eqn: rmX]와 [eqn: rmY]에 포함된 탄소의 질량 비는 [eqn: rmX:Y= { 12} over {30 }:{12 } over {14 }=7:15] 이다.

12. [출제의도] 탄소 동소체의 구조와 특성으로 분류 기준 설정하기

풀러렌([eqn: rmC_60])과 그래핀에서 탄소 원자 1개는 3개의 원자와 결합하고, 다이아몬드는 4개의 원자와 결합한다. 1몰의 질량은 풀러렌([eqn: rmC_60])이 [eqn: 12 TIMES 60][eqn: =720 rm g]이고, 그래핀([eqn: rm C])과 다이아몬드([eqn: rm C])는 12g이다.

13. [출제의도] 수소 원자의 선 스펙트럼과 에너지 준위 분석하기

전자 전이 [eqn: rmP_1]에서 방출되는 빛의 파장 [eqn: rm lambda_1]은 발머 계열(가시광선 영역) 중 가장 긴 파장에 해당하므로 [eqn: rmP_1]은 [eqn: n]=3 → [eqn: n]=2의 전자 전이이다. 방출되는 에너지 비는 [eqn: rmP_1]:[eqn: rmP_2] = [eqn: ( {1 } over {2^2 } - {1 } over {3^2 })]:[eqn: ( {1} over {2 ^{2}} - {1} over {4 ^{2}} )] = 20:27이다. 빛의 진동수는 파장에 반비례하며 [eqn: rm lambda_2`>` lambda_3]이므로 방출되는 빛의 진동수는 [eqn: rmP_2]에서가 [eqn: rmP_3]에서보다 작다.

14. [출제의도] 이온화 에너지, 원자가 전자 수, 전자 배치 이해․적용하기

순차적 이온화 에너지는 [eqn: E _{6}]에서 크게 증가하므로 원소 [eqn: rmA]의 원자가 전자는 5개이며, 바닥 상태에서 원자가 전자의 배치는 이다.

15. [출제의도] 이온 결합 물질의 성질을 이용하여 실험 결과 도출하기

(나)에서 는 (-)극으로 이동하므로 [eqn: rm Na ^{+}]이다. 염화 나트륨은 이온 결합 물질이므로 고체 상태에서 전기 전도성이 없다. [eqn: rmNaCl(itl)]을 전기 분해하면 (+)극에서 [eqn: rmCl_2](g)가 생성된다.

16. [출제의도] 화학 결합 모형을 통해 원소 및 화합물의 성질 파악하기

[eqn: rmA^+]과 [eqn: rmB^-]은 18개의 전자를 갖는 등전자 이온이므로 [eqn: rmA]는 4주기 1족 원소인 칼륨([eqn: rmK])이고 [eqn: rmB]는 3주기 17족 원소인 염소([eqn: rmCl])이다. 원자 반지름은 [eqn: rmA(K)]가 [eqn: rmB(Cl)]보다 크다. [eqn: rm AB(KCl)]는 이온 결합 물질이므로 고체 상태에서 힘을 가하면 쉽게 부서진다.

17. [출제의도] 주기율표를 통해 원소의 특성 이해 및 적용하기

A는 수소([eqn: rmH]), [eqn: rmB]는 리튬([eqn: rmLi]), [eqn: rmC]는 산소([eqn: rmO]), [eqn: rmD]는 플루오린([eqn: rmF])이다. [eqn: rmB_2`C(Li_2`O)]는 금속 원소와 비금속 원소가 결합한 이온 결합 물질이다.

[eqn: rmCD_2`(OF_2`)] 한 분자에는 [eqn: rmC]([eqn: rmO]) 원자에 2개, [eqn: rmD]([eqn: rmF]) 원자 2개에 총 6개의 비공유 전자쌍이 존재한다.

18. [출제의도] 루이스 구조를 통해 공유 결합의 성질 이해하기

A는 탄소([eqn: rmC]), [eqn: rmB]는 산소([eqn: rmO]), [eqn: rmC]는 질소([eqn: rmN]), D는 [eqn: rm]플루오린([eqn: rmF])이다. [eqn: rmAD_4`(CF_4`)]에는 4개의 [eqn: rmA-D] 결합이 있으므로 공유 전자쌍 수는 4개이다. 원자가 전자 수는 [eqn: rmB(O)]가 6개이고 [eqn: rmC(N)]가 5개이다.

[eqn: rmD(F)]는 [eqn: rmC(N)]보다 전기 음성도가 크므로 [eqn: rmCD_3`(NF_3`)]에서 [eqn: rmD(F)]는 부분적인 (-)전하를 띤다.

19. [출제의도] 원소와 화합물의 자료를 해석하여 원소의 주기성 비교하기

이온 결합 물질의 화학식이 [eqn: rmCB]와 [eqn: rmC_2`A]이므로 3주기 금속 원소인 [eqn: rmC]는 [eqn: rmNa]이며, 2주기 비금속 원소인 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]는 이온의 전하가 각각 –2, -1이 므로 [eqn: rmA]는 [eqn: rmO], [eqn: rmB]는 [eqn: rmF]이다. [eqn: rmA]~[eqn: rmD]의 홀전자 수의 합이 4이므로 [eqn: rmD]는 홀전자 수가 0인 [eqn: rmMg]이다. 전기 음성도는 [eqn: rmA(O)<B(F)]이고, 원자 번호가 작을수록 등전자 이온의 반지름은 크므로 이온 반지름은 [eqn: rmB (F )>C (Na )]이다. 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하는 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 크므로 [eqn: rmC(Na)<D(Mg)]이다.

20. [출제의도] 화학 반응의 양적 관계 실험 설계 및 결과 해석하기

화학 반응식은 [eqn: rmX_2``+`Y_2` rarrow``2XY]이므로 [eqn: rmX_2]와 [eqn: rmY_2]는 1:1의 몰수 비로 반응한다. 같은 온도와 압력에서 기체의 부피는 몰수에 비례하므로 (가)에서 기체의 부피가 큰 [eqn: rmX_2]의 몰수가 [eqn: rmY_2]보다 크기 때문에 (나)에서 모두 반응한 기체는 [eqn: rmY_2]이다.

온도와 압력이 같을 때 같은 부피에서 기체의 밀도는 분자량에 비례하고, [eqn: rmX_2]와 [eqn: rmY_2]는 이원자 분자이므로 기체의 밀도 비는 원자량 비와 같다.

(나)에서 반응 후 혼합 기체에 대한 기체 [eqn: rmXY]의 질량 비가 [eqn: {15} over {22}]이므로 생성된 [eqn: rmXY]의 질량이 15[eqn: k]이면 남은 기체 [eqn: rmX_2]의 질량은 7[eqn: k]이다. [eqn: rmX]와 [eqn: rmY]의 원자량 비가 7:8이므로 생성된 [eqn: rmXY]가  15[eqn: k]일　때 반응한 [eqn: rmX_2]는 7[eqn: k], [eqn: rmY_2]는 8[eqn: k]이며, (가)~(다)에서 화학 반응의 양적 관계는 다음과 같다.

단계		질량 비			부피 비	밀도 비
		[eqn: rmX_2]	[eqn: rmY_2]	[eqn: rmXY]
(가)	과정	14	8	0
(나)	반응	-7	-8	+15
	결과	7	0	15	3	[eqn: { 22} over {3 }]
(다)	과정		+8
	반응	-7	-8	+15
	결과	0	0	30	4	[eqn: { 30} over {4}]

반응 후 기체의 밀도 비는 (나) : (다) = 44 : 45이다.