[화학Ⅰ]

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

1. [출제의도] 원소와 화합물 구분하기

ㄱ. 철은 한 종류의 원소로 된 원소(홑원소 물질)이다. ㄴ. 철이 주로 산화된 형태인 철광석(산화철)으로 존재하고 제련 과정이 까다로운 이유는 반응성이 크기 때문이다. 따라서 철은 반응성이 작은 구리보다 늦게 사용되었다. ㄷ. 철광석의 주성분인 산화철을 화학적 성질이 다른 철로 변화시키는 철의 제련 과정은 화학적 변화이다.

2. [출제의도] 원자의 구성 입자와 원자 모형 이해하기

톰슨의 음극선 실험과 러더퍼드의 [eqn: alpha]입자 산란 실험에서 각각 발견한 원자의 구성 입자는 전자와 원자핵으로 이들 입자들이 모두 표현된 원자 모형은 ㄴ과 ㄷ이다.

3. [출제의도] 원소 분석을 통해 분자식 구하기

ㄱ, ㄴ. [eqn: rm CaCl _{2}] 관과 [eqn: rm NaOH] 관에서 각각 증가한 질량은 연소 생성물인 [eqn: rmH_2 O]과 [eqn: rmCO_2]의 질량이다. [eqn: rmH_2 O], [eqn: rmCO_2]의 분자량은 각각 18, 44이므로 생성된 [eqn: rmH_2 O]에 포함된 수소는 [eqn: rm27mg TIMES {2} over {18} =3mg], [eqn: rmCO_2]에 포함된 탄소는 [eqn: rm 132mg TIMES {12} over {44} =36mg]이다. 그러므로 반응한 탄화수소 [eqn: rm X]의 질량은 39mg이다. ㄷ. 탄화수소 [eqn: rm X]를 이루는 원소의 원자 수 비는 [eqn: rm C:H= {36} over {12} : {3} over {1} =1:1]이므로 실험식은 [eqn: rmCH]이고, [eqn: rm X]의 분자량이 104로 실험식량의 8배이므로 분자식은 [eqn: rm (CH)_8]=[eqn: rm C _{8} H _{8}]이다.

4. [출제의도] 화학식량과 몰 이해하기

ㄱ. 같은 온도와 같은 압력에서 기체의 몰수는 부피에 비례한다. 따라서 기체 [eqn: rm C _{2} H _{4}]의 몰수는 [eqn: rmC _{4} H _{8}]의 2배이다. ㄴ, ㄷ. [eqn: rmC _{4} H _{8}]의 분자량은 [eqn: rm C _{2} H _{4}]의 2배이고, [eqn: rm C _{2} H _{4}]의 부피는 [eqn: rmC _{4} H _{8}]의 2배이므로 두 실린더 속 기체의 질량은 같고, [eqn: rmC _{4} H _{8}]의 밀도는 [eqn: rm C _{2} H _{4}]의 2배이다.

5. [출제의도] 분자의 모양과 극성으로 분자 분류하기

세 분자 모두 서로 다른 원자가 결합하므로 모두 극성 공유 결합이 있다. [eqn: rm BeH _{2}]에는 비공유 전자쌍이 없고 [eqn: rm CO _{2}], [eqn: rm H _{2} S]에는 있다. [eqn: rm BeH _{2}], [eqn: rm CO _{2}]는 선형 구조로 쌍극자 모멘트의 합이 0이고, [eqn: rm H _{2} S]는 중심 원자에 비공유 전자쌍이 있는 굽은형 구조로 쌍극자 모멘트의 합은 0이 아니다.

6. [출제의도] 다전자 원자의 전자 배치 이해하기

ㄱ. 원자 [eqn: rmX]의 전자 배치는 [eqn: 1s^2 2s^2 2p_x ^2 2p_y ^1 2p_z ^1]이므로 홀전자 수는 2개이다. ㄴ. 원자 [eqn: rmY]는 바닥 상태에서 홀전자가 없으므로 전자 배치는 [eqn: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2]이다. ㄷ. 원자 [eqn: rmX]와 [eqn: rmY]가 옥텟 규칙을 만족하는 안정한 이온이 될 때 [eqn: rmX]는 전자 2개를 얻어 [eqn: rmX ^{ 2-}]이 되고, [eqn: rmY]는 전자 2개를 잃어 [eqn: rmY ^{ 2+}]이 되므로 두 이온의 전자 수는 10개로 같다.

7. [출제의도] 원자가 전자쌍 반발 이론 이해하기

ㄱ. (가)의 중심 원자 [eqn: rm B]는 원자가 전자가 3개이며 [eqn: rm F] 원자 3개와 결합하므로 공유 전자쌍은 3쌍이 있고 비공유 전자쌍은 없다. ㄴ. (나)는 중심 원자 [eqn: rmC]에 4쌍의 공유 전자쌍이 있으므로 결합각이 109.5°인 정사면체형이다. ㄷ. (다)의 중심 원자 [eqn: rm N]에는 공유 전자쌍 3쌍과 비공유 전자쌍 1쌍이 있으며, 공유 전자쌍과 비공유 전자쌍 사이의 반발력의 크기는 공유 전자쌍과 공유 전자쌍 사이보다 크다.

8. [출제의도] 원소의 주기적 성질 이해하기

[eqn: rm _{8} rmO]와 [eqn: rm _{9} rmF]은 2주기, [eqn: rm _{11} rmNa]와 [eqn: rm _{12} rmMg]은 3주기 원소이다. 전기음성도는 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 같은 족에서 원자 번호가 작을수록 커진다. 따라서 [eqn: rm A]는 [eqn: rm _{11} rmNa], [eqn: rm B]는 [eqn: rm _{12} rmMg], [eqn: rm C]는 [eqn: rm _{8} rmO], [eqn: rm D]는 [eqn: rm _{9} rmF]이다. ㄱ. 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 원자 반지름은 작아지므로 원자 반지름은 [eqn: rm A] > [eqn: rm B]이다. ㄴ. [eqn: rm A]와 [eqn: rm D]의 안정한 이온인 [eqn: rmA^+], [eqn: rmD^-]는 전자 수가 10개로 전자 껍질 수가 같고, [eqn: rmA^+]의 핵전하량이 [eqn: rmD^-]보다 크다. 따라서 안정한 이온의 반지름은 [eqn: rm A] < [eqn: rm D]이다. ㄷ. 제1 이온화 에너지는 2주기에서 원자 번호가 클수록 증가하므로 [eqn: rm C] < [eqn: rm D]이다.

9. [출제의도] 산 염기의 다양한 정의 이해하기

ㄱ. (가)에서 [eqn: rm HCl]은 산이다. [eqn: rm HCl]이 생성될 때 [eqn: rmCl]의 전기음성도가 [eqn: rmH]보다 커서 [eqn: rmH]의 산화수는 0에서 +1로 되고(산화), [eqn: rmCl]의 산화수는 0에서 -1로 된다(환원). ㄴ. [eqn: rm HCl]는 물에 녹아 [eqn: rmH ^{+}]를 내놓으므로 아레니우스 산이다. ㄷ. (나)에서 [eqn: rm H _{2} O]은 [eqn: rmNH _{3}]에 [eqn: rmH ^{+}]을 주는 양성자 주개로 브뢴스테드-로우리 산이다.

10. [출제의도] 원자 번호와 질량수로 동위 원소 비교하기

ㄱ. 중성 원자에서 원자 번호는 양성자 수와 같고 질량수는 양성자 수와 중성자 수의 합과 같다. 원자 번호와 질량수로 원소 [eqn: rmB]를 표시하면 [eqn: rm ^2 _{1} rmB]이다. ㄴ. [eqn: rmA]와 [eqn: rmC]는 원자 번호가 1로 같고 질량수는 각각 1과 3이므로 동위 원소이다. ㄷ. 중성 원자 [eqn: rmD]와 [eqn: rmE]는 양성자 수가 2개이므로 전자 수는 2개로 같다.

11. [출제의도] 공유 결합 형성 이해하기

ㄱ. [eqn: rmX_2]는 [eqn: rm X]의 홀전자 3개가 결합에 참여하므로 공유 전자쌍이 3쌍이다. ㄴ. [eqn: rm Y _{ 2}]에는 같은 원자 사이의 결합인 무극성 공유 결합이 있다. ㄷ. [eqn: rm XY _{3}]에서 모든 원자에는 전자쌍이 각각 4쌍 존재하므로 옥텟 규칙을 만족한다.

12. [출제의도] 탄화수소의 다양한 구조 이해하기

ㄱ. (가)는 입체 고리형의 구조이며 고리 내부의 [eqn: rmC]-[eqn: rmC]-[eqn: rmC] 결합각 [eqn: alpha]는 90°에 가깝고, (나)는 [eqn: rmC]-[eqn: rmC]-[eqn: rmH]의 결합각 [eqn: beta]가 109.5°에 가까우므로 [eqn: beta]>[eqn: alpha]이다. ㄴ. (가)는 고리형 포화 탄화수소이고, (나)는 사슬형 불포화 탄화수소이다. ㄷ. (가)와 (나)는 분자식은 같지만 구조가 다른 이성질체이다.

13. [출제의도] 원자의 순차적 이온화 에너지 이해하기

ㄱ, ㄴ. [eqn: rm X]는 전자 수가 13개인 [eqn: rmAl]이므로 전자 껍질 수는 3개, 원자가 전자는 3개이다. ㄷ. 기체 상태인 중성 원자 1몰의 [eqn: rm X]가 3몰의 전자를 잃고 [eqn: rmX ^{3+}]이 될 때 [eqn: E _{rm1} +E _{rm2} +E _{rm3}]를 흡수해야 한다.

14. [출제의도] 화학 반응에서의 양적 관계 이해하기

ㄱ. 화학 반응에서는 반응 물질에 존재하는 입자의 종류와 수가 생성 물질과 같은 질량 보존의 법칙이 성립하므로 기체 [eqn: rmX]는 [eqn: rmCO _{2}]이다. ㄴ. (가)에서 탄산칼슘의 몰수는 [eqn: {질량} over {화학식량} = {w _{1}} over {rm itM it}]이다. ㄷ.  생성된 기체 [eqn: rmX]의 질량은 [eqn: {rm (itw_1 +w_2 -w_3 )}]이고, 화학 반응에서 반응한 [eqn: rmCaCO _{3}]의 몰수가 생성된 [eqn: rmX]의 몰수와 같으므로 [eqn: rmX]의 분자량이 [eqn: M _{rmx}]일 때, [eqn: {w _{1}} over {rm itM it}]=[eqn: {rm ( it w _{1} +w _{2} -w _{3} )} over {M _{rm x it} it}]에서 [eqn: M _{rm x it} = {M TIMES ( it w _{1} +w _{2} -w _{3} ) rm } over {it w _{1} rm }]이다.

15. [출제의도] 이온 결합 화합물의 형성 이해하기

ㄱ. [eqn: rm A _{2} X]는 금속 원소인 A와 비금속 원소인 [eqn: rmX]가 결합한 물질이므로 이온 결합 화합물이다. ㄴ, ㄷ. [eqn: rm A _{2} X] 화합물에서 이온의 개수비가 2 : 1이므로 안정한 이온은 [eqn: rmA^+], [eqn: rm X ^{2-}]이다. 따라서 [eqn: rmA]는 1족, [eqn: rmX]는 16족 원소이다. 그러므로 [eqn: rmB]는 2족 원소, [eqn: rmY]는 16족 원소이다. 원자가 전자의 유효 핵전하는 같은 주기에서 원자 번호가 더 큰 [eqn: rmB]가 [eqn: rmA]보다 크다.

16. [출제의도] 산화 환원 반응 이해하기

ㄱ, ㄴ. 산화구리(Ⅱ)는 산소를 잃고 구리로 환원되었고, 탄소는 산소를 얻어 이산화탄소로 산화되었다. 그러므로 탄소는 환원제이다. ㄷ. 이산화탄소와 석회수의 반응에서는 산화수의 변화가 없으므로 산화 환원 반응이 아니다.

17. [출제의도] 다양한 산화수 결정하기

분자나 이온에 포함된 질소([eqn: rm N])의 산화수는 [eqn: rm N _{2}]에서 0, [eqn: rm N H _{3}]와 [eqn: rmN H _{4} ^{+}]에서 -3, [eqn: rmN O _{2} ^{-}]에서 +3, [eqn: rmN O _{3} ^{-}]에서 +5이다.

18. [출제의도] DNA와 뉴클레오타이드의 구조 파악하기

ㄱ. DNA를 구성하는 염기에서 구아닌([eqn: rmG])은 사이토신([eqn: rmC])과, 아데닌([eqn: rmA])은 티민([eqn: rmT])과 각각 수소 결합을 하므로 ㉠은 [eqn: rmG], ㉡은 [eqn: rmT]이다. ㄴ. 당-인산 골격을 이루는 결합은 비금속 원소 간의 공유 결합이다.  ㄷ. 인산의 인([eqn: rmP])은 확장된 옥텟이 적용되어 5쌍의 공유 전자쌍을 가진다.

19. [출제의도] 보어의 원자 모형으로 전자 전이 분석하기

ㄱ. 486nm는 발머 계열에서 파장이 두 번째로 길기 때문에 전자 전이 (4→ 2)에서 방출하는 에너지인 ㉢에 해당한다. ㉢은 전자 전이 (4→ 3), (3→ 2)에서 각각 방출하는 에너지의 합과 같으므로 64+182=246[eqn: rmkJ/mol]이다. ㄴ. ㉡은 전자 전이 (4→ 1)에 해당하여 64+182+984=1230[eqn: rmkJ/mol]이고,  ㉠은 전자 전이 (3→ 1)에 해당하여 182+984=1166[eqn: rmkJ/mol]이므로 ㉡-㉠=64[eqn: rmkJ/mol]이다. ㄷ. ㉡(1230[eqn: rmkJ/mol])은 ㉢(246[eqn: rmkJ/mol])의 5배이고, 파장은 에너지에 반비례하므로 ㉡에 해당하는 빛의 파장은 ㉢에 해당하는 빛의 파장의 [eqn: {1} over {5}]배이다.

20. [출제의도] 중화 반응을 이온 모형으로 적용하기

중화 반응에서 [eqn: rmH ^{+}]과 [eqn: rmOH ^{ -}]이 반응하여 물이 생성되는 양만큼 열량이 발생한다. 실험 Ⅰ에서 [eqn: rmH A(itaq)] 20mL와 [eqn: rmBOH(itaq)] 40mL일 때 완전히 중화되므로 [eqn: rmH A(itaq)]의 농도가 [eqn: rmBOH(itaq)]의 2배이며, 실험 Ⅱ에서는 [eqn: rmH A(itaq)] 40mL와 [eqn: rmBOH(itaq)] 20mL일 때 완전히 중화되므로 [eqn: rmBOH(itaq)]의 농도가 [eqn: rmH A(itaq)]의 2배이다. [eqn: rmP]에서 중화 반응에 참여한 [eqn: rmH ^{+}]와 [eqn: rmOH ^{ -}]가 각각 3[eqn: rmN]이라면 남아 있는 이온은 [eqn: rmH ^{+}] 3[eqn: rmN], [eqn: rm A ^{-}] 6[eqn: rmN],  [eqn: rmB ^{+}] 3[eqn: rmN]이다. [eqn: rmP]에는 [eqn: rmH ^{+}] : [eqn: rm A ^{-}] : [eqn: rmB ^{+}] = 1 : 2 : 1이므로 이를 만족하는 모형은 [eqn: rmH ^{+}] : [eqn: rm A ^{-}] : [eqn: rmB ^{+}]= 2개 : 4개 : 2개인 ㄴ모형이다. 따라서 3[eqn: rmN]의 이온이 2개의 모형으로 표현된다. [eqn: rmQ]에서 발생한 열량은 [eqn: rmP]와 같으므로 중화 반응에 참여한 [eqn: rmH ^{+}]와 [eqn: rmOH ^{ -}]가 3[eqn: rmN]으로 같고, 남아 있는 [eqn: rm A ^{-}]와 [eqn: rmB ^{+}]도 3[eqn: rmN]으로 같다. [eqn: rmQ]에는 [eqn: rm A ^{-}] : [eqn: rmB ^{+}] = 1 : 1이므로 [eqn: rmP]와의 비율을 고려할 때 [eqn: rm A ^{-}] : [eqn: rmB ^{+}] = 2개 : 2개인 ㄷ모형이다.