[화학Ⅰ]

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

1. [출제의도] 인류 문명 발전에 영향을 준 화학 반응 이해하기

ㄱ. 하버는 최초로 공기 중 질소를 수소와 반응시켜 암모니아를 대량으로 생산할 수 있었다. ㄴ. 철광석에서 철을 얻는 철의 제련 과정은 산화 환원 반응으로 화학적 변화이다. ㄷ. 질소 비료 생산과 농기구의 발달은 농업의 발전을 가져와 식량 생산 증대에 기여하였다.

2. [출제의도] 얼음과 얼린 중수의 밀도 비교하기

ㄱ. 물의 분자량은 18, 중수의 분자량은 20이고, 질량은 각각 10[eqn: rmg]이므로 물과 중수의 몰수 비는 물 : 중수 = [eqn: {10} over {18}] : [eqn: {10} over {20}] = 10 : 9이다. ㄴ. 얼음이 물에 뜨므로 물은 얼음이 되면 밀도가 감소한다. ㄷ. 얼음의 밀도가 얼린 중수의 밀도보다 작으므로 부피는 얼음이 얼린 중수보다 크다.

3. [출제의도] 원자 모형의 변천 과정 이해하기

ㄱ. 실험 Ⅰ은 톰슨의 음극선 실험이고, 실험 Ⅱ는 러더퍼드의 [eqn: alpha]입자 산란 실험이다. ㄴ, ㄷ. 실험 Ⅰ을 통해 음전하를 띠는 전자를 발견했고, 실험 Ⅱ를 통해 양전하를 띠는 원자핵을 발견했다.

4. [출제의도] 분자와 화합물의 개념 이해하기

탄소([eqn: rmC])와 철([eqn: rmFe])은 원소이다. 산소([eqn: rmO_2])는 분자이면서 동시에 원소이다. 산화철([eqn: rmFe_2 O_3])은 화합물이다. 포도당([eqn: rmC_6 H_12 O_6])은 분자이면서 동시에 화합물이다.

5. [출제의도] 원자의 구성 입자 이해하기

질량수는 양성자 수와 중성자 수의 합이고, 중성 원자에서 양성자 수 = 전자 수 = 원자 번호이다. ㄱ. [eqn: rmA]는 질량수 23이고, 중성자 수 12개, 양성자 수 11개, 전자 수 11개이다. ㄴ. [eqn: rm B]의 양성자 수는 12개, [eqn: rmC]의 양성자 수는 11개이므로 동위 원소가 아니다. ㄷ. [eqn: rm D]의 양성자 수가 12개이므로 원자 번호는 12이다.

6. [출제의도] 철의 부식을 방지하기 위한 방법 이해하기

ㄱ. (가)는 철보다 반응성이 큰 금속인 아연을 이용하여 철의 부식을 방지한 예이다. ㄴ. 스테인리스는 철의 성질을 변화시켜 철의 부식을 방지한 합금이다. ㄷ. 도금과 페인트칠은 부식의 조건인 수분과 산소를 차단하는 역할을 한다.

7. [출제의도] 분자의 상대적 질량을 이용한 원자량 구하기

분자량은 원자량의 합이다. [eqn: rm AB _{2}]의 분자량이 46이고 [eqn: rmA]와 [eqn: rm B] 원자의 질량 비가 7 : 8이다. [eqn: rmA] 원자의 원자량을 [eqn: x], [eqn: rm B] 원자의 원자량을 [eqn: y]라고 할 때, [eqn: x] + 2[eqn: y] = 46이고 8[eqn: x] = 7[eqn: y]이다. 따라서 [eqn: x] = 14, [eqn: y] = 16이므로 [eqn: rmA]의 원자량은 14, [eqn: rm B]의 원자량은 16이다.

8. [출제의도] 흑연, 그래핀, 단일벽 탄소 나노튜브의 공통점 찾기

ㄱ, ㄴ. 흑연, 그래핀, 단일벽 탄소 나노튜브는 모두 전기 전도성이 있으며, 세 물질과 같이 다이아몬드도 탄소로 이루어져 있으므로 동소체 관계이다. ㄷ. 탄소의 완전 연소 생성물은 이산화탄소 1종류이다.

9. [출제의도] 탄소와 마그네슘의 연소 반응 이해하기

탄소 12[eqn: rmg]은 1몰, 마그네슘 12[eqn: rmg]은 0.5몰이다. ㄱ.(가)에서 탄소 1몰과 산소 기체 1몰은 모두 반응하여 이산화탄소 기체 1몰이 생성되므로 반응 전후 기체 분자 수는 변화 없다. ㄴ. (나)에서 마그네슘과 산소 기체가 반응하는 몰수 비는 2 : 1이므로 반응한 산소 기체의 몰수는 0.25몰이다. ㄷ. (나)에서 산소 기체의 몰수는 반응 전 1몰, 반응 후 0.75몰이므로 반응 전후 기체의 부피 비는 4 : 3이다.

10. [출제의도] 다전자 원자의 전자 배치 이해하기

ㄱ. 각 전자 껍질에 수용할 수 있는 최대 전자 수와 각 전자 껍질의 오비탈 수를 통해 한 개의 오비탈에는 전자가 최대 2개까지 들어감을 알 수 있다. ㄴ. [eqn: rm _{7} rm N]의 바닥 상태 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2}][eqn: `2s ^{2}][eqn: `2p _{x} ^{1}][eqn: `2p _{y} ^{1}][eqn: `2p _{z} ^{1}]이므로 홀전자 수는 3개이다. ㄷ. [eqn: {} _{20} rm Ca]의 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2}][eqn: `2s ^{2}][eqn: `2p ^{6}][eqn: `3s ^{2}][eqn: `3p ^{6}][eqn: `4s ^{2}]이므로 원자가 전자 수는 2개이다.

11. [출제의도] 옥텟 규칙에 의한 화학 결합 구별하기

ㄱ. 화합물 (가)는 비금속 원소 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]의 공유 결합으로 형성된다. ㄴ. 화합물 (나)는 비금속 원소 [eqn: rm B]와 금속 원소 [eqn: rmC]로 이루어진 이온 결합 물질이다. [eqn: rm B]와 [eqn: rmC]의 가장 안정한 이온은 각각 [eqn: rmB ^{2-}], [eqn: rmC ^{+}]이므로 이들로부터 형성된 화합물의 화학식은 [eqn: rm C _{2}B]이다. ㄷ. 액체 상태에서 전기 전도도는 이온 결합 물질인 (나)가 공유 결합 물질인 (가)보다 크다.

12. [출제의도] 루이스 전자점식으로 극성 분자와 무극성 분자 구별하기

두 물질의 분자량은 비슷하고, [eqn: rmHCN]는 극성 분자, [eqn: rmC_2 H_2]은 무극성 분자이다. ㄱ, ㄴ. 끓는점은 극성 분자가 무극성 분자보다 더 높고, 물에 대한 용해도는 극성 분자가 무극성 분자보다 더 크다. ㄷ. [eqn: rmHCN]의 분자 내 공유 전자쌍의 수는 [eqn: rmHCN]가 4개, [eqn: rmC_2 H_2]이 5개이다.

13. [출제의도] 탄화수소 분류하기

(가)는 헥세인([eqn: rmC_6 H_14]), (나)는 헥센([eqn: rmC_6 H_12]), (다)는 사이클로헥세인([eqn: rmC_6 H_12]), (라)는 벤젠([eqn: rmC_6 H_6])이다. ㄱ. (가)의 분자식이 [eqn: rmC_6 H_14]이므로 실험식은 [eqn: rmC_3 H_7]이다. ㄷ. 사이클로헥세인은 입체 구조, 벤젠은 평면 구조이다.

14. [출제의도] 보어 모형의 에너지 준위와 전자 전이에 의한 파장 비교하기

방출되는 에너지의 크기는 파장과 반비례 관계이다. ㄱ. 전자 전이 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ에 해당하는 파동 모양은 각각 [eqn: rmB], [eqn: rmA], [eqn: rmC]이다. ㄴ. 전자 전이 Ⅱ에서 방출되는 에너지는 ([eqn: {1312} over {4} - {1312} over {9}])[eqn: rmkJ], Ⅲ에서 방출되는 에너지는 ([eqn: {1312} over {4} - {1312} over {25}])[eqn: rmkJ]이므로 Ⅲ에서 방출되는 에너지의 양은 Ⅱ의 2배보다 작다. ㄷ. [eqn: n] = 2 → [eqn: n] = 1로 전이될 때 방출되는 빛은 가시광선보다 에너지가 큰 자외선으로 가시광선보다 파장이 짧다.

15. [출제의도] 전기음성도의 주기적 성질 이해하기

홀전자 수와 전기음성도로부터 [eqn: rmA]는 탄소([eqn: rmC]), [eqn: rmB]는 질소([eqn: rmN]), [eqn: rmC]는 산소([eqn: rmO]), [eqn: rmD]는 플루오린([eqn: rmF])이다. ㄱ. 플루오린은 할로젠 원소이다. ㄴ. 탄소와 산소의 원자가 전자 수는 각각 4개, 6개이다. ㄷ. [eqn: rm `NF _{3}]는 삼각뿔 모양인 극성 분자이므로 쌍극자 모멘트의 합은 0이 아니다.

16. [출제의도] 유효 핵전하와 원자 반지름 관계 이해하기

같은 주기에서 원자 번호가 커질수록 원자가 전자의 유효 핵전하가 커진다. 원자가 전자의 유효 핵전하가 [eqn: rm D]>[eqn: rmC]>[eqn: rmB]>[eqn: rmA]이므로 원자 번호도 [eqn: rm D]>[eqn: rmC]>[eqn: rmB]>[eqn: rmA]이다. ㄱ. 이온 반지름이 원자 반지름보다 작은 경우는 금속, 큰 경우는 비금속이다. 따라서 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]는 금속, [eqn: rmC]와 [eqn: rmD]는 비금속이다. ㄴ. 같은 주기에서 원자가 전자의 유효 핵전하가 클수록 원자 반지름은 작아진다. 따라서 원자 반지름은 [eqn: rmD]가 가장 작다. ㄷ. 같은 주기에서 제1 이온화 에너지는 금속 원소가 비금속 원소보다 작으므로 [eqn: rmB]가 [eqn: rmC]보다 제1 이온화 에너지가 작다.

17. [출제의도] 산화 환원 반응 이해하기

(가)의 [eqn: rm H]는 산화수가 0에서 +1로 1만큼 증가하므로 산화되었다. (나)의 [eqn: rm Fe]는 산화수가 0에서 +3으로 3만큼 증가하므로 산화되었다. (다)의 [eqn: rm C]는 산화수가 -4에서 +4로 8만큼 증가하므로 산화되었다. (라)의 [eqn: rm Mg]는 산화수가 0에서 +2로 2만큼 증가하므로 산화되었다. (마)의 [eqn: rm C]는 산화수가 +4에서 0으로 4만큼 감소하므로 환원되었다. 따라서 산화수 변화가 가장 큰 것은 (다)의 [eqn: rm C]이다.

18. [출제의도] 원소 분석을 이용하여 화학식 구하기

ㄱ. 탄화수소 [eqn: rm A]와 [eqn: rmB] 0.5몰의 질량은 각각 15[eqn: rmg], 20[eqn: rmg]이므로 [eqn: rmA]의 분자량은 30이고 [eqn: rm B]의 분자량은 40이다. ㄴ, ㄷ. [eqn: rm A]의 탄소와 수소의 질량 백분율이 각각80%, 20%이므로 탄소와 수소의 원자 수 비는 [eqn: rm {80} over {12}]:[eqn: {20} over {1}]= 1 : 3이다. 따라서 [eqn: rm A]의 실험식은 [eqn: rmCH _{3}]이다. [eqn: rm A]의 실험식량이 15이고, 분자량은 30이므로 [eqn: rm A]의 분자식은 [eqn: rm C _{2} H _{6}]이다. [eqn: rm B]의 탄소와 수소의 질량 백분율은 각각 90%, 10%이므로 탄소와 수소의 원자 수 비는 [eqn: rm {90} over {12}]:[eqn: {10} over {1}]= 3 : 4이다. 따라서 [eqn: rm B]의 실험식은 [eqn: rm C _{3} H _{4}]이다. [eqn: rm B]의 실험식량과 분자량은 40으로 같기 때문에 [eqn: rm B]의 실험식과 분자식은 같다. 그러므로 [eqn: rm A]와 [eqn: rm B] 각 분자 1개당 수소 원자 수의 비는 3 : 2이다.

19. [출제의도] 전자쌍 반발 이론에 근거한 분자 구조와 성질 이해하기

ㄱ. 산소 원자는 6개의 원자가 전자 중 2개는 수소와 공유 결합하므로 공유 전자쌍 2쌍과 비공유 전자쌍 2쌍이 존재한다. ㄴ. 전자쌍 반발 이론에 근거하면 물은 2쌍의 비공유 전자쌍과 2개의 단일 결합이 반발하고, 탄산의 경우 1개의 이중 결합과 2개의 단일 결합이 반발하므로 결합각은 [eqn: rm beta]>[eqn: rm alpha]이다. ㄷ. 이산화탄소 분자는 전기음성도가 서로 다른 탄소와 산소가 결합하므로 극성 공유 결합이 있다. 그리고 직선형 구조로 전기음성도가 더 큰 산소가 공유 전자쌍을 끌어당기는 힘은 같고 방향이 반대가 되어 쌍극자 모멘트의 합이 0이므로 무극성 분자이다.

20. [출제의도] 순차적 이온화 에너지와 원자가 전자 수 관계 이해하기

금속 원소 [eqn: rm A]와 [eqn: rm B]는 제1 이온화 에너지와 제2 이온화 에너지 사이의 증가율이 가장 크므로 원자가 전자 수가 1개인 1족 원소이다. 금속 원소 [eqn: rmC]는 제2 이온화 에너지와 제3 이온화 에너지 사이의 증가율이 가장 크므로 원자가 전자 수가 2개인 2족 원소이다. 같은 족에서 원자 반지름은 제1 이온화 에너지가 작을수록 크고 [eqn: rm A]의 원자 번호가 가장 크므로 [eqn: rm A]는 4주기 칼륨([eqn: rmK]), [eqn: rm B]는 3주기 나트륨([eqn: rmNa]), [eqn: rm C]는 3주기 마그네슘([eqn: rmMg])이다. ㄱ. 원자 반지름의 크기는 [eqn: rmK]>[eqn: rmNa]>[eqn: rmMg]이다.