화학 I 정답

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

화학 I 해설

1. [출제의도] 원소, 분자, 화합물 구분하기

반응식에 있는 물질 중에서 2원자 분자인 것은 [eqn: rm `N _{2}], [eqn: rm `H _{2}], [eqn: rm `CO]이다. 원소이면서 분자인 것은 [eqn: rm `N _{2}], [eqn: rm `H _{2}]이며, 분자이면서 화합물인 것은 [eqn: rm `NH _{3}], [eqn: rm`CO], [eqn: rm`CO _{2}]이다.

2. [출제의도] 탄소 동소체 분석하기

(가)는 탄소로만 구성된 물질로 완전 연소 생성물은 이산화 탄소 한 가지이다. (나)는 5각형과 6각형으로 이루어져 있고, (다)는 6각형으로 이루어져 있어 탄소 사이의 평균 결합각은 (다)가 (나)보다 크다. 각 탄소 원자는 (가)에서 4개의 탄소 원자와, (나)와 (다)에서 3개의 탄소 원자와 결합한다.

3. [출제의도] 몰과 아보가드로수 개념 적용하기

흑연([eqn: rmC]) 1g의 탄소 원자 수는 [eqn: {1} over {12}]몰이므로 [eqn: {N _{A}} over {12}]개이다. 수소([eqn: rm`H _{2}]) 1몰에는 수소 원자가 2몰이 있으므로 양성자 수의 합은 [eqn: 2N _{A}] 개이다. 메테인([eqn: rm`CH _{4}]) 1몰의 탄소와 수소의 질량은 12 g과 4 g이므로 질량비는 [eqn: 3:1]이다.

4. [출제의도] DNA의 구조 이해하기

DNA의 인산이 음전하를 띠고 있다. (가)는 2개의 당과 결합하여 DNA 골격을 이루고 있다. (나)에는 2개의 수소 결합, (다)에는 3개의 수소 결합이 있다.

5. [출제의도] 공유 결합과 이온 결합 이해하기

[eqn: rm AB _{2}]는 공유 결합, [eqn: rm CA]는 이온 결합 화합물이다. [eqn: rm AB _{2}]에서 [eqn: rm `B]의 원자가 전자 중에는 공유 전자쌍과 비공유 전자쌍이 있다. [eqn: rm CA]에서 [eqn: rm `A]이온과 [eqn: rm `C]이온은 전자 수가 같으나 양성자 수가 많은 [eqn: rm `C]이온이 [eqn: rm `A]이온보다 이온 반지름이 작다. [eqn: rm `A]의 산화수는 [eqn: rm AB _{2}]에서 +2, [eqn: rm CA]에서 -2이다.

6. [출제의도] 물질의 분자 구조 적용하기

결합각은 [eqn: rm `NH _{3}]가 107°, [eqn: rm `BF _{3}]는 120°이다. [eqn: rmNH _{ 4} ^{ ＋}]의 모양은 정사면체형이다. [eqn: rm `BF _{3}]는 극성 공유 결합을 하고 무극성 분자이다. [eqn: rm `NH _{3}]는 쌍극자 모멘트의 합이 0이 아닌 극성 분자이다. [eqn: rm `NH _{3}BF _{ 3}]은 배위 결합으로 형성된 화합물로 [eqn: rmB]는 옥텟 규칙을 만족한다.

7. [출제의도] 탄화수소의 다양한 구조와 양적 관계 분석하기

[eqn: a]는 탄소 원자 사이의 2중 결합 길이이고 벤젠은 공명구조이므로 [eqn: a]는 [eqn: b]보다 짧다. 분자식은 (가) [eqn: rm C _{6}H _{ 14}], (나) [eqn: rm C _{6}H _{ 10}], (다) [eqn: rm C _{6}H _{ 6}]이다. 같은 질량을 연소시켰을 때 생성되는 [eqn: rm`CO _{2}]의 질량은 탄소의 비율이 큰 (나)가 (가)보다 크다. 같은 몰수를 연소시켰을 때 생성되는 [eqn: rm`H _{2} O] 분자 수의 비는 (가) : (다) = [eqn: 7:3]이다.

8. [출제의도] 원자 및 이온 구성 입자 분석하기

원자와 이온을 구성하는 입자 수는 다음과 같다.

구분	질량수	전자 수	중성자 수	양성자 수
[eqn: rm A ^{-}]	19	10	10	9
[eqn: rm B]	20	10	10	10
[eqn: rm C]	24	12	12	12
[eqn: rm D ^{2+}]	26	10	14	12

[eqn: rm A]와 [eqn: rm B]는 양성자 수가 다르므로 동위 원소가 아니다.

9. [출제의도] 산 염기 정의 적용하기

(가)의 [eqn: rm HF]는 수용액에서 [eqn: rm H ^{+}]을 내놓으므로 아레니우스 산이다. (나)의 [eqn: rm`H _{2} O]은 [eqn: rm`CO _{3} ^{`2-}]에게 [eqn: rm H ^{+}](양성자)을 제공하므로 브뢴스테드-로우리 산이다. (다)의 [eqn: rm CH _{3} NH _{2}]의 [eqn: rm N]가 비공유 전자쌍을 [eqn: rm HCl]에 제공하므로 루이스 염기이다.

10. [출제의도] 바닥 상태의 전자 배치를 이용하여 원소의 주기적 성질 적용하기

오비탈 수와 홀전자 수를 이용하면 [eqn: rm A]는 2주기 17족, [eqn: rm B]는 3주기 1족, [eqn: rm C]는 2주기 14족, [eqn: rm D]는 3주기 16족 원소임을 알 수 있다. [eqn: rm A]와 [eqn: rm C]는 같은 주기이므로 원자 반지름은 [eqn: rm C]가 [eqn: rm A]보다 크며, 16족 원소인 [eqn: rm D]의 안정한 이온은 [eqn: rm `D ^{`2-}] 이다.

11. [출제의도] 기체의 자료를 이용하여 원자량과 분자량 분석하기

같은 온도와 압력에서 기체의 부피는 분자 수에 비례하므로 분자의 몰수는 [eqn: rm `A _{2} B:AC _{3} :C _{2} B=][eqn: 2:2:3]이다. 원소 [eqn: rm `A]~[eqn: rmC]의 원자량을 각각 [eqn: a]~[eqn: c]라고 하면, [eqn: 2a+b=8.8k], [eqn: a+3c=3.4k], [eqn: 2c+b=3.6k] 이므로 [eqn: a:b:c=][eqn: 14:16:1]이다. 따라서 원자량은 [eqn: rm `B>A>C] 이고, 분자량 비는 [eqn: rm `A _{2} B:AC _{3} :C _{2} B=44:17:18]이 되어 [eqn: x>y+z]이다.

12. [출제의도] 산화 환원 반응식 이해하기

(가)에서 [eqn: rm`H _{2} O]의 [eqn: rm H]원자와 [eqn: rm O]원자의 산화수는 반응 후에도 변하지 않기 때문에 [eqn: rm`H _{2} O]은 산화되거나 환원되지 않는다. (나)의 완성된 화학 반응식은 [eqn: rm 2Al`+3`Ag _{2} S``` -> ``Al _{2} S _{3} +6`Ag```]이므로 [eqn: a+b<c]이다. [eqn: rm Al]은 산화되어 [eqn: rm Ag _{2} S]을 환원시키므로 환원제이다.

13. [출제의도] 전기 음성도와 이온 반지름으로 주기적 성질 분석하기

[eqn: rm `A]~[eqn: rm `E]는 안정한 이온의 전자 배치가 네온과 같으므로 2주기 비금속 혹은 3주기 금속 원소이다. 전기 음성도와 이온 반지름을 고려하면 [eqn: rm A]와 [eqn: rm B]는 3주기 금속, [eqn: rm C]~[eqn: rm E]는 2주기 비금속 원소이고 족은 [eqn: rm `A]<[eqn: rm `B], [eqn: rm C]<[eqn: rm D]<[eqn: rm E]이다. 따라서 원자 번호는 [eqn: rm `B]>[eqn: rm `A], 원자가 전자 수는 [eqn: rm `D]>[eqn: rm `C], 홀전자 수는 [eqn: rm `D]>[eqn: rm E], 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하는 [eqn: rm `C]<[eqn: rm `D]<[eqn: rm E]이다.

14. [출제의도] 금속의 반응성 분석하기

[eqn: rm `A]~[eqn: rm C] 금속의 이온 전하 크기가 각각 [eqn: a]~[eqn: c]라면, [eqn: rm C ^{it c+ rm} + rm `3A`` -> ``C+3A it ` ^{a+}], [eqn: rm C ^{it `c+ rm} `+ rm ` {3} over {2} B`` -> ``][eqn: rm C+ {3} over {2} B ^{it `b+ rm}]가 성립해야 하므로 [eqn: a:b:c = 1:2:3]이 된다. 금속 [eqn: rm`A]와 [eqn: rm`B]의 원자량을 각각 [eqn: rm`M _{A}], [eqn: rm`M _{B}]라고 하면 [eqn: rm` {3} over {2} M _{B}]>[eqn: rm `3M _{A}]이므로 [eqn: rm`M _{B}]>[eqn: rm `2M _{A}]가 되어 [eqn: rm`M _{B}]>[eqn: rm`M _{A}]이다. 반응이 완결될 때까지 넣어 준 금속의 질량이 (나) > (가)이므로, 용액의 밀도는 (나) > (가)이다. 금속 이온의 산화수는 이온의 전하와 같으므로 산화수는 [eqn: rm C]>[eqn: rm `B`]>[eqn: rm A]이다.

15. [출제의도] 순차적 이온화 에너지 이해하기

[eqn: rm X]는 3주기 1족, [eqn: rm Y]는 2주기 2족 원소이다. [eqn: rm A]와 [eqn: rm C]는 원자가 전자가 3개인 13족, [eqn: rm B]는 원자가 전자가 2개인 2족 원소이다. 제1 이온화 에너지의 크기가 [eqn: rm C] > [eqn: rm B] > [eqn: rm A]이므로 [eqn: rm A]와 [eqn: rm B]는 3주기 원소이고 [eqn: rm C]는 2주기 원소이다. 따라서 원자 반지름은 [eqn: rm X]>[eqn: rm A]이고, [eqn: rm X]와 [eqn: rm B]는 전자가 들어 있는 오비탈의 수가 6개이다.

16. [출제의도] 탄소 화합물의 원소 분석 실험에서실험식으로 질량 분석하기

탄소 화합물의 실험식이 [eqn: rm`CH _{2} O]이므로 [eqn: rm`C],[eqn: rm`H],[eqn: rm`O]의 원자수비는 [eqn: 1:2:1], 질량비는 [eqn: 12:2:16]이다. A관에서는 [eqn: rm`H _{2} O]을, B관에서는 [eqn: rm`CO _{2}]를 흡수하므로 질량은 [eqn: ㉢ TIMES {12} over {44}]=[eqn: 12k], [eqn: ㉡ TIMES {2} over {18}]=[eqn: 2k], ㉠=[eqn: 30k]이다. 따라서 [eqn: {㉠} over {㉡}]=[eqn: {30k} over {18k}]=[eqn: {5} over {3}]이다.

17. [출제의도] 탄화수소의 다양한 구조 이해하기

(가)~(라)의 구조식은 다음과 같다.

(가)	(나)
[eqn: rmCH _{ 3}CH _{ 2}CH _{ 3}]
(다)	(라)
[eqn: rm CH == CCH _{3}]

18. [출제의도] 수소와 메테인의 연소 실험에서 물질의 양적관계 이해하기

반응 전후에 용기 내부의 질량은 일정하므로

[eqn: 1.0+x=10.6], [eqn: 2.4+y=8.8], [eqn: x:y=3:2]이다. 반응 전후의 질량(g) 변화는 다음과 같다.

Ⅰ			Ⅱ
	[eqn: rm `2H _{2} +O _{2} ` -> `2H _{2} O]		[eqn: rm `CH _{4} +2O _{2} ` -> `CO _{2} +2H _{2} O]
반응 전	1 9.6		2.4 6.4
반응	1 8 9		1.6 6.4 4.4 3.6
반응 후	0 1.6 9		0.8 0 4.4 3.6

Ⅱ에서 반응한 [eqn: rm `CH _{4}]의 분자수는 [eqn: {1.6} over {16}]=0.1몰이고, 생성된 [eqn: rm`H _{2} O]의 질량은 Ⅰ이 Ⅱ의 [eqn: {9} over {3.6}]=2.5배이다.

19. [출제의도] 수소 원자의 선 스펙트럼 분석하기

수소 원자의 선 스펙트럼에서 가시광선 영역은 [eqn: n]=[eqn: 3,``4,``5,``6]인 전자껍질에서 [eqn: n=2]인 전자껍질로 전자가 전이될 때 나타난다. [eqn: 2p`` -> ``1s] 전자 전이에서 방출되는 에너지는 자외선 영역에 해당하므로 [eqn: a]보다 크다. [eqn: n=5]에서 [eqn: n=2]로 전이될 때 나타나는 434 [eqn: rm nm]에서의 에너지는 [eqn: 21 over100 k]이고, [eqn: b]는 [eqn: n=4]에서 [eqn: n=2]로 전이되는 에너지로 [eqn: 3 over16 k]이다. 434 [eqn: rm nm]에 해당하는 에너지는 [eqn: b]의 [eqn: 28 over25]배이다.

20. [출제의도] 설계된 중화 반응 실험 이해하기

[eqn: rm HCl]와 [eqn: rm NaOH]의 몰수비는 [eqn: 3:5]이므로 [eqn: x:y=3:5], [eqn: x= {3} over {5} y], [eqn: y= {5} over {3} x]이다. [eqn: rm HCl it(aq)]과 [eqn: rm NaOH it(aq)]을 각각 10 mL씩 혼합했을 때 [eqn: rm OH ^{-}]이 더 많이 남게 되므로 [eqn: rm pH]는 7보다 크다. 생성된 물 분자의 몰수는 몰수가 작은 [eqn: rmH ^{+}]에 의해 결정되므로 [eqn: rm H ^{+}]의 몰수는 [eqn: {10} over {30} x`][eqn: = {1} over {3} TIMES {3} over {5} y= {1} over {5} y]이므로 물 분자의 몰수도 [eqn: {1} over {5} y]몰이다. 전체 음이온의 몰수는 [eqn: rmCl ^{-}]과 중화 반응하고 남은 [eqn: rmOH ^{ -}]의 합에 해당하므로 [eqn: {1} over {5} y+ {2} over {15} y= {1} over {3} y], [eqn: y= {5} over {3} x]이므로 [eqn: {5} over {9} x]몰이다.