화학 I 정답

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

화학 I 해설

1. [출제의도] 화학이 인류 문명 발전에 기여한 내용 이해하기

불을 이용하여 토기를 제작하고 음식을 익혀 먹었으며 금속을 제련하였다.

2. [출제의도] 원자의 구성 입자 발견과 관련된  실험 이해하기

(가)는 (-)전하를 띤 전자이고, (나)는 (+)전하를 띤 원자핵이다. 전자는 원자핵보다 먼저 발견되었으며, 입자 1개의 질량은 전자가 원자핵보다 작다.

3. [출제의도] 암모니아 합성 반응을 통해 홑원소 물질과 화합물 이해하기

[eqn: rmNH_3]는 두 종류의 원소로 이루어진 화합물이며, [eqn: rm N _{2}]와 [eqn: RMH _{2}]는 한 종류의 원소로만 이루어진 홑원소 물질이다. [eqn: rmFe_2 O_3]은 금속과 비금속 원소로 이루어진 이온 결합 물질이다.

4. [출제의도] 원소의 생성 과정 이해하기

중수소 원자핵과 삼중수소 원자핵에는 양성자가 1개씩 있으므로 는 양성자이다. 반응 전과 후 각 입자의 수는 같으므로 A는 양성자 2개와 중성자 2개로 이루어져 있다. B는 전자이다.

5. [출제의도] 탄소의 동소체 이해하기

(가)는 탄소 나노 튜브이고 (나)는 그래핀이다.  (가)의 탄소에는 결합에 참여하지 않은 전자가 있으므로 전기 전도성이 있고, (나)의 기본 구조는 평면 육각형으로 탄소 사이의 결합각은 120°이다. 탄소로만 이루어진 (가)와 (나)는 탄소 동소체이다.

6. [출제의도] 몰의 의미 이해하기

같은 온도와 압력에서 기체의 부피는 분자 수에 비례한다. 두 기체의 몰수 비는 다음과 같다.

[eqn: RMHe] : [eqn: rmX] = 1 : 2  = [eqn: { 0.6} over {4 }] : [eqn: {12} over {rm X의`분자량 it}]이므로 [eqn: rmX]의 분자량은 40이다.

7. [출제의도] 수소 원자의 스펙트럼 이해하기

수소 원자의 스펙트럼이 불연속적인 선으로 나타났으므로 수소 원자의 에너지 준위는 불연속적이다. [eqn: a]선의 빛을 방출한 수소 원자의 전자는 [eqn: n]=2인 전자　껍질에 있으므로 들뜬 상태이다. [eqn: b]선은 가시광선 영역에서 파장이 긴 쪽에서 두 번째 선이므로, [eqn: n=4` rarrow`n=2]의 전자 전이가 일어날 때 방출하는 빛에 의해 나타날 수 있다.

8. [출제의도] 원소의 전기 음성도와 이온 반지름  이해하기

전기 음성도의 크기가 O>S>Mg이므로 A는 Mg, B는 S, C는 O이다. S은 3주기 원소이고, O는 2주기 원소이므로 이온 반지름은 B(S)가  C(O)보다 크다. A와 C의 이온은 [eqn: RMMg^2+], [eqn: rmO^2-]인 등전자 이온이므로 이온 반지름 차이는 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하의 크기가 다르기 때문이다.

9. [출제의도] 원자의 구성 입자 이해하기

각 원자의 구성 입자 수는 다음 표와 같다.

원자	양성자수(원자 번호)	전자 수	중성자 수
A	11	11	13
B	12	12	12

10. [출제의도] 원자의 바닥 상태 전자 배치를 통해 원소의 성질과 화학 결합의 종류 이해하기

주어진 조건에 의해 각 원자의 바닥 상태의 전자 배치는 다음과 같다.

A: [eqn: 1s^2 ``2s^2 ``2p^6 ``3s^1], B: [eqn: 1s^2 ``2s^2 ``2p^4], C: [eqn: 1s^2 ``2s^2 ``2p^5]

(가)는 5이며, A는 원자가 전자 수가 1개인 1족, C는 원자가 전자 수가 7개인 17족 원소이다. A는 금속 원소이고 B와 C는 비금속 원소이므로 [eqn: RMA_2 B]는 이온 결합 물질이고 [eqn: RMBC_2]는 공유 결합 물질이다.

11. [출제의도] 물의 전기 분해 및 화학 결합 이해하기

전극 A에서 수소 기체, 전극 B에서 산소 기체가 발생하며, 산소는 사람의 호흡에 이용된다. 물 분자는 수소 원자와 산소 원자 사이에 전자쌍을 공유하는 결합으로 형성된다.

12. [출제의도] 순차적 이온화 에너지 이해하기

제2, 제3 이온화 에너지의 크기 비교를 통해 D는 원자가 전자 수가 2개인 [eqn: rmMg]이고, A~E는 원자 번호 순이므로 A는 [eqn: RMF], B는 [eqn: RMN e], C는 [eqn: rmNa], E는 [eqn: rmAl]이다. 금속성은 금속 원소인 E([eqn: rmAl])가 비금속 원소인 B([eqn: RMN e])보다 크다. 제1 이온화 에너지는 A([eqn: RMF])>C([eqn: rmNa])이다. 기체 상태의 원자 D가 [eqn: RMN e]의 전자 배치를 갖는 이온이 되기 위해서 필요한 최소 에너지는 제1, 제2 이온화 에너지의 합이므로 [eqn: 1.4` TIMES`10^3]kJ/몰보다 크다.

13. [출제의도] 루이스 전자점식을 통해 분자의 성질 이해하기

원자가 전자 수를 통해 A는 붕소, B는 질소, C는 산소, D는 플루오린임을 알 수 있다. 공유 전자쌍의 수는 [eqn: RMB _{2}]가 3개, [eqn: RMC _{2}]가 2개이다. [eqn: RMBD _{3}]의 분자 모양은 삼각뿔형이고, [eqn: rm AD _{3}] 분자는 평면 삼각형 구조의 무극성 분자로 쌍극자 모멘트의 합은 0이다.

14. [출제의도] 화학 반응의 양적 관계 이해하기

주어진 반응에서 양적 관계는 다음과 같다.

	[eqn: rm C( it s)]	+	[eqn: `rmO_2](g)	[eqn: -> ```~ rm CO _{2}](g)
반응 전	0.01몰		0.20몰	0
반응	-0.01몰		-0.01몰	+0.01몰
반응 후	0		0.19몰	0.01몰

생성된 이산화 탄소의 몰수는 0.01몰이므로 [eqn: rmCO_2] 질량은 몰수×분자량에 의해 0.44g이다. 반응을 통해 산소 기체의 감소한 몰수와 이산화 탄소 기체의 증가한 몰수가 같으므로 기체의 부피는 반응 전과 후가 같다.

15. [출제의도] 전자쌍 반발 원리 이해하기

전자쌍 반발 원리를 적용하면 α는 약 109.5°이고, β는 약 120°, γ는 약 104.5°이다.

16. [출제의도] 옥텟 규칙과 분자의 구조 이해하기

[eqn: RMDA_4]의 중심 원자가 옥텟 규칙을 만족하기 위해서 D는 원자가 전자 수가 4개인 탄소(C)이고, A는 원자가 전자 수가 1개인 수소(H)이다. [eqn: RMADC]의 중심 원자 D가 옥텟 규칙을 만족하기 위해서는 D와 C 사이에 3개의 공유 전자쌍이 있어야 하므로  C는 원자가 전자 수가 5개인 질소(N)이다. [eqn: RMDB_2]에서 D와 B 사이의 결합은 이중 결합이므로 B는 산소(O)이다. [eqn: RMADC]는  [eqn: RMHCN], [eqn: RMDB_2]는 [eqn: RMCO_2], [eqn: RMDA_4]는  [eqn: RMCH_4]이므로, 무극성 분자는 [eqn: RMCO_2]와 [eqn: RMCH_4]이고, 비공유 전자쌍이 있는 분자는 [eqn: RMHCN]와 [eqn: RMCO_2]이며, 분자 모양이 평면 구조인 것은 [eqn: RMHCN]와 [eqn: RMCO_2]이다.

17. [출제의도] 원소 분석을 이용하여 금속 산화물의 실험식 구하기

시료관에서 금속 산화물에 포함된 산소가 수소 기체와 모두 반응하여 물이 생성된 후 염화 칼슘을 채운 관에 모두 흡수되므로, 생성된 물의 질량은 염화 칼슘을 채운 관의 증가된 질량과 같다. 따라서 [eqn: rm M _{x} O _{y}] 4.0g에 포함된 산소(O)의 질량은 [eqn: 0.9rmg` TIMES ` {16} over {18} `=`0.8rmg]이고, 금속 M의 질량은 3.2g이다. 금속 M의 원자량이 64이므로 반응 후 생성된 M

의 몰수는 [eqn: {3.2 rm g it} over {64rmg/몰} `=`0.05몰]이다.

[eqn: rm M _{x} O _{y}]을 구성하는 원자의 몰수 비는

[eqn: rm M`:`O`=` {3.2 it rm g rm} over {64g/몰} `:`{0.8 rm rmg rm} over {16g/몰} `=`1`:`1]이므로 실험식은 [eqn: RMMO]이다.

18. [출제의도] 원소의 주기적 성질 이해하기

이온화 에너지가 가장 작은 B는 (라)이다. 바닥  상태에서 전자 껍질 수는 A > D이므로 남은 2, 3주기 원소 중 3주기 원소인 (다)가 A이다. A는 1족 원소이고, A와 C의 이온이 옥텟 규칙을 만족할 때 두 이온의 전하 합이 0이므로 C는 17족 원소인 (나)이다. 같은 족에서 원자 번호가 클수록 원자 반지름이 크므로 원자 반지름은 B > A이다. 전기 음성도는 2주기 17족 원소인 C가 4주기 1족 원소인 B보다 크다. 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하가 크므로 C > D 이다.

19. [출제의도] 원자와 이온의 전자 배치 이해하기

[eqn: RMB^+]와 [eqn: RMC^-]의 전자 배치는 쌓음 원리에 위배된다.  A의 원자가 전자는 [eqn: 2s]의 2개와 [eqn: 2p]의 4개로 총 6개이다. 원자 B는 전자 수가 11개인 3주기 원소이고, 원자 C는 전자 수가 9개인 2주기 원소이다.

20. [출제의도] 성분 원소의 질량 관계를 파악하여 화학식 구하기

(가)를 구성하는 X의 질량이 7g일 때 Y의 질량은 1g이다. 구성 원자의 몰수 비는

[eqn: rm X`:`Y`=` {7rm rm g rm} over {14 it rm g/몰 rm} `:` {1rm rm g rm} over {1rm rm g/몰 rm} `=`1`:`2] 이다.

따라서 (가)의 실험식은 [eqn: rmXY_2]이고, 실험식량은 16이다. (가)는 분자량이 32이므로 분자식은 [eqn: rmX_2 Y_4]이다. (나)를 구성하는 X의 질량이 14g일 때 Y의 질량은 1g이다. 구성 원자의 몰수 비는

[eqn: rm X`:`Y`=` {14 it rm g rm} over {14 it rm g/몰 rm} `:` {1rm rm g rm} over {1rm rm g/몰 rm} `=`1`:`1] 이다.

(가)의 실험식은 [eqn: rmXY_2]이고, (나)의 실험식은 [eqn: rmXY]이므로 같은 질량의 Y와 결합한 X 원자의 개수 비는 (가) : (나) = 1 : 2 이다.