화학 I 정답

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

화학 I 해설

1. [출제의도] 원소, 분자, 화합물 이해하기

[eqn: rm`Ag]과 [eqn: rm`O _{2}]는 원소, [eqn: rm `Ag _{2} `S]과 [eqn: rm SO_2]은 화합물, [eqn: rm O_2]와 [eqn: rm SO_2]은 분자이다.

2. [출제의도] 탄소 동소체 이해하기

탄소 동소체인 다이아몬드의 결합각은 109.5°이고, 한 원자에 4개의 탄소 원자가 결합한다.

3. [출제의도] 산화수 규칙 적용하기

㉠~㉣에서 [eqn: rmS]의 산화수는 각각 [eqn: -2], [eqn: -2], [eqn: +4], [eqn: +6]이다.

4. [출제의도] 루이스 전자점식 적용하기

(가)는 [eqn: rm H_2 O], (나)는 [eqn: rm CO_2]이므로 (가)의 쌍극자 모멘트는 0이 아니다. (나)의 분자 구조는 직선형이다. [eqn: rm`C _{2} A _{4}]는 [eqn: rm `C _{2} H _{4}]이고, 모든 원자가 동일 평면에 있다.

5. [출제의도] 물질에 포함된 산소 원자 몰수 문제 인식하기

처방된 아세틸 살리실산([eqn: rm`C _{9} H _{8} O _{4}])의 몰수는 [eqn: {0.36} over {180} =0.002]이므로, 산소 원자의 총 몰수는 [eqn: 0.002 TIMES 4=0.008]이다.

6. [출제의도] 생명 현상과 관련된 물질 분석하기

(가)는 글라이신, (나)는 구아닌, (다)는 디옥시리보스이다. (나)는 [eqn: - rm NH _{2}]를 가지므로 브뢴스테드-로우리 염기로 작용한다.

7. [출제의도] 헬륨 원자의 생성 과정 결론 도출하기

㉠은 중수소 원자핵([eqn: rm` _{1} ^{2} H ^{+}]), ㉡은 중성자([eqn: {} _{0} ^{1} rm n]), ㉢은 헬륨 원자핵([eqn: rm ` _{2} ^{4} He ^{2+}])이다. ㉠은 [eqn: {중성자``수} over {양성자``수} =1]이다. [eqn: rm ` _{2} ^{4} He]과 ㉢의 질량수는 같다.

8. [출제의도] 바닥 상태 전자 배치의 원리 적용하기

전자 배치는 [eqn: rm A it `:1s ^{2} 2s ^{2} 2p ^{6} 3s ^{2}], [eqn: rm B it `:1s ^{2} 2s ^{2} 2p ^{4}],  [eqn: rm C` it :1s ^{2} 2s ^{2} 2p ^{6} 3s ^{2} 3p ^{3}]이다. [eqn: rmB]는 16족 원소이고, [eqn: rmC]는 3주기 원소이다. 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하는 같은 주기에서 원자 번호가 큰 [eqn: rmC]가 [eqn: rmA]보다 크다.

9. [출제의도] 양성자 수와 산화수를 통해 분자 분석하기

(다)는 양성자 수의 합이 18이고 [eqn: rm`O]의 산화수가 －1이므로 [eqn: rmH _{ 2}O _{ 2}]이다. (가)는 [eqn: rmOF_2]이고, (나)는 [eqn: rmO_2]이다. 분자당 산소 원자 수는 (가)는 1개, (다)는 2개이다.

10. [출제의도] 수소 원자와 전자쌍 수를 이용하여 도출한 탄소 화합물의 개념 적용하기

(가)는 [eqn: rm`HCN], (나)는 [eqn: rm`HCHO], (다)는 [eqn: rm`CH _{3} F]이다. (다)의 비공유 전자쌍 수는 3이다. (가)의 구조식은 이다. (나)의 분자 구조는 평면 삼각형이다.

11. [출제의도] 화학 결합의 특성 이해하기

[eqn: rmABC]는 [eqn: rmNaCN]으로 [eqn: rmA]~[eqn: rmC]는 각각 [eqn: rmNa], [eqn: rmC], [eqn: rmN]이다. [eqn: rm NaCN]은 이온 결합 물질로 액체 상태에서 전기 전도성이 있다. [eqn: rm`C _{2}]는 [eqn: rm`N _{2}]로 공유 전자쌍 수는 3이다.

12. [출제의도] 전기 음성도에 따른 분자 구조 분석하기

(가)는 [eqn: rmCO _{2}], (나)는 [eqn: rmH _{2} O], (다)는 [eqn: rmNH _{3}]이다. 따라서 [eqn: rmW]~[eqn: rmZ]는 각각 [eqn: rmC], [eqn: rmO], [eqn: rmN], [eqn: rmH]이다. 결합각은 [eqn: rmH _{2} O]<[eqn: rmNH _{3}]이다.

13. [출제의도] 성분 원소의 질량 분석하기

(가)는 실험식이 [eqn: rmC_2 H_4 O]이므로 1몰의 연소 반응식은 [eqn: rm C _{2 it `n rm} H _{4 it `n rm} O _{it `n rm} +` {5} over {2} it `n` rm O _{2} ```][eqn: rm ` -> ```2 it n` rm CO _{2} +2` it `n` rm H _{2} O]이다. 따라서 (나)의 연소 반응식은 [eqn: rm C _{it x rm} rm H _{it y rm} +5it`n`rmO _{2}][eqn: -> `` it x` rm CO _{2}][eqn: + it {y} over {2} rm `H _{2} O]이다. 분자량이 50 이하이며 [eqn: rm 10it`n][eqn: =it 2x + y over2]를 만족하는 [eqn: rm it`n=1], [eqn: x=3], [eqn: y=8]이므로 (가)와 (나)의 분자식은 각각 [eqn: rm C_2 H_4 O], [eqn: rm C_3 H_8]이다. (가)와 (나)의 분자량이 44이므로 [eqn: rm 1g]씩 혼합하여 연소시키면 생성된 [eqn: rm CO_2]의 질량은 [eqn: rm 5g`]이고, [eqn: rm 1g]에 들어 있는 수소 원자 수는 (나)가 (가)의 2배이다.

14. [출제의도] 수소 원자의 선스펙트럼 자료 분석하기

[eqn: a]는 [eqn: n=4` -> `n=3], [eqn: b]는 [eqn: n=5` -> `n=4], [eqn: c]는 [eqn: n=3` -> `n=1], [eqn: d]는 [eqn: n=4` -> `n=1] 에 해당한다. [eqn: a]는 적외선에 해당한다. 각각의 파장에 해당하는 에너지는 [eqn: b`:`d=] [eqn: {9} over {25 TIMES 16}]: [eqn: {15} over {16}]이므로 [eqn: b]에 해당하는 에너지는 [eqn: d]의 [eqn: {3} over {125}]배이다. 파장과 에너지는 반비례 관계이므로 [eqn: {1} over {c} = {1} over {d} - {1} over {a}]이다.

15. [출제의도] 사슬 모양 탄화수소의 개념 적용하기

(가)는 알켄, (나)는 알카인, (다)는 알케인이다. (가)는 2중 결합의 수가 1이다. 탄소 수가 [eqn: n]일 때 (나)의 공유 전자쌍 수는 [eqn: 3n-1]이다. (다)에서 [eqn: c]가 16이면 [eqn: n=5]인 [eqn: rm`C _{5} H _{12}]이므로 구조 이성질체 수는 3이다.

16. [출제의도] 성분 원소 분석 문제 인식하기

(가)와 (나)는 각각 0.1몰의 기체가 들어있다. [eqn: rm X]는 [eqn: rm AB]이고, 분자 1개의 질량은 [eqn: {15} over {6} w rm `g]이므로 아보가드로수는 [eqn: 12 overw]이다. [eqn: rmY]는 [eqn: rm rm A_2 B]이므로 [eqn: y=2.3]이다. (가)와 (나)에 들어 있는 [eqn: rm A]의 몰수는 각각 0.1과 0.15이다.

17. [출제의도] 원소의 주기성 자료 분석하기

[eqn: rmBe]과 [eqn: rmB]에서 제2 이온화 에너지는 [eqn: rmBe<B]이나 제3 이온화 에너지는 [eqn: rm B<Be]이므로 2, 13족 원소는 포함되지 않는다. [eqn: rm A～E]는 15, 16, 17, 18, 1족이고, 원자 번호가 18이하이므로 [eqn: rmN], [eqn: rmO], [eqn: rmF], [eqn: rm N{e], [eqn: rmNa]이다. [eqn: {제2``이온화``에너지} over {제1``이온화``에너지}]는 [eqn: RME]가 가장 크다. [eqn: {이온``반지름} over {원자``반지름}]은 [eqn: RME]<[eqn: RMC]이다.

18. [출제의도] 중화 반응에서 자료 분석하기

(가)~(다)에서 각각의 이온의 종류와 수는 표와 같다.

용액	(가)		(나)		(다)
이온	[eqn: rmNa ^{+}]	[eqn: 2N]	[eqn: rmNa ^{+}]	[eqn: 2N]	[eqn: rmNa ^{+}]	[eqn: 2N]
	[eqn: rmK ^{+}]	[eqn: 4N]	[eqn: rmK ^{+}]	[eqn: 3N]	[eqn: rmK ^{+}]	[eqn: 2N]
	[eqn: rmCl ^{-}]	[eqn: 4N]	[eqn: rmCl ^{-}]	[eqn: 6N]	[eqn: rmCl ^{-}]	[eqn: 2N]
	[eqn: rmOH ^{-}]	[eqn: 2N]	[eqn: rmH ^{+}]	[eqn: N]	[eqn: rmOH ^{-}]	[eqn: 2N]

단위 부피당 이온 수는 [eqn: rmHCl]:[eqn: rmNaOH]:[eqn: rmKOH]=[eqn: 2:1:1]이다.

19. [출제의도] 기체 반응의 양적 관계 적용하기

기체 [eqn: rm A]와 [eqn: rm B]가 반응했을 때, 반응 전과 후의 밀도 비([eqn: {d _{반응} `` _{후}} over {d _{반응``전}}])는 몰수 비와 반비례한다.

[eqn: rm B]의 몰수가 1일 때, [eqn: rm B]가 모두 소모되면,

[eqn: rm ` it rm _{`} ^{`} it`a` rm A]  +  [eqn: rm `B it rm] →  [eqn: it `c` rm `C it]

반응 전	[eqn: n]	1	[eqn: 0]
반응	-[eqn: a]	-1	[eqn: +c]
반응 후	[eqn: n-a]	[eqn: 0]	[eqn: c]

[eqn: n=4]이고, [eqn: a=c]이다.

[eqn: rm B]의 몰수가 4일 때, [eqn: rm B]가 모두 소모되면,

[eqn: rm ` it rm _{`} ^{`} it`a` rm A]  +  [eqn: rm `B it rm] →  [eqn: it `c` rm `C it]

반응 전	[eqn: 4]	[eqn: 4]	[eqn: 0]
반응	[eqn: -4a]	[eqn: -4]	[eqn: +4a]
반응 후	[eqn: 4-4a]	[eqn: 0]	[eqn: 4a]

반응 전과 후의 밀도 비는 2이므로 [eqn: rm B]가 4몰 일 때는 [eqn: rm A]가 모두 소모된다. 따라서 [eqn: a=2]이다.

[eqn: rm ` it rm _{`} ^{`} it `2` rm A]  +  [eqn: rm `B it rm] →  [eqn: it `2rm`C it]

반응 전	[eqn: 4]	[eqn: 3`]	[eqn: 0]
반응	[eqn: -4]	[eqn: -2]	[eqn: +4]
반응 후	[eqn: 0]	[eqn: 1]	[eqn: 4]

이므로 [eqn: rm B]가 3몰이면 밀도 비([eqn: {d _ 반응``_후 } over {d _ 반응``_전 }])는 [eqn: 7 over5]이다.따라서 [eqn: { n} over {a } times x= 14 over5]이다.

20. [출제의도] 산화 환원 반응의 양적 관계에 관한 탐구 수행하기

반응 후 양이온 몰수가 [eqn: 5]와 [eqn: 9]가 되기 위해, 모두 반응한 것은 넣어 준 금속이어야 한다. 실험Ⅰ과 Ⅱ에서 넣어준 금속의 몰수 비는 [eqn: 2:3]이고, 양이온 수 변화량 비는 [eqn: 1:3] 또는 [eqn: 3:1]이므로 [eqn: rmB] 이온과 [eqn: rmC] 이온의 산화수는 달라야 하며, 양이온 수가 감소하기 위해 [eqn: +2]나 [eqn: +3]이어야 한다. 따라서 가능한 경우는 다음과 같다.

[실험Ⅰ]    [eqn: rm ` it rm _{`} ^{`} it `2` rm A ^{+}] + [eqn: rm `B it rm] → [eqn: it `2 rm `A it] + [eqn: rm`B ^{2+}]

반응 전	[eqn: 11]
반응	[eqn: -2n]			[eqn: +n]
반응 후	[eqn: 11-2n]			[eqn: n]

따라서 반응 후 양이온 몰수는 [eqn: 11-n]이다.

[실험Ⅱ]    [eqn: rm ` it rm _{`} ^{`} it `3 rm A ^{+}] + [eqn: rm `C it rm] → [eqn: it `3 rm `A it] + [eqn: rm `C ^{3+}]

반응 전	[eqn: 11]
반응	[eqn: -4.5n]			[eqn: +1.5n]
반응 후	[eqn: 11-4.5n]			[eqn: 1.5n]

따라서 반응 후 양이온 몰수는 [eqn: 11-3n]이다.

양이온 몰수는 실험 Ⅰ이 [eqn: 9], Ⅱ가 [eqn: 5]이고, [eqn: n=2]이다.

실험	Ⅰ		Ⅱ
반응 후 양이온 몰수	[eqn: rmA ^{+}]	[eqn: 7]	[eqn: rmA ^{+}]	[eqn: 2]
	[eqn: rmB ^{2+}]	[eqn: 2]	[eqn: rmC ^{3+}]	[eqn: 3]

실험 Ⅲ은 양이온 몰수가 4이므로 모두 반응한 것은 [eqn: rmA ^{+}]이고, 이때 가능한 경우는 다음과 같다.

실험 Ⅲ		반응 전	반응 후
양이온 몰수	[eqn: rmA ^{+}]	11	-
	[eqn: rm B ^{2+}]	-	1
	[eqn: rm C ^{3+}]	-	3

반응 후 금속 [eqn: rm B]가 남아있으므로 [eqn: rm C]는 [eqn: rm B]보다 산화되기 쉽다.