화학Ⅰ

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

해 설

1. [출제의도] 물질의 구성 원소 이해하기

단백질의 구성 원소는 C, H, O, N 등이고, 암모니아의 구성 원소는 H, N이다. H, N 중 원자의 양성자 수가 1보다 큰 원소는 N이다.

2. [출제의도] 물질의 분류 이해하기

물, 수소, 산소의 화학식은 각각 H2O, H2, O2이다.

ㄱ. 수소와 산소의 반응은 화학 변화이다.

ㄷ. 산소(O2)는 원소이다.

[오답풀이] ㄴ. 물(H2O)은 3원자 분자이다.

3. [출제의도] 물질을 분자 또는 화합물로 분류하기

(가) 영역에 속하는 물질은 화합물이면서 분자가 아닌 물질이므로 Fe2O3만 해당된다.

4. [출제의도] 동위 원소 이해하기

ㄱ. 얼음 B는 물속에 가라앉아 있으므로 물보다 밀도가 크다.

ㄷ. H2O 1분자를 구성하는 원자의 질량수 총합은 얼음 B가 얼음 A보다 2만큼 크다.

[오답풀이] ㄴ. ㉠은 중성자이므로 1H에는 존재하지 않는다.

5. [출제의도] 불꽃 반응 실험 이해하기

ㄱ. (가)는 HCl([eqn: aq])을 이용하여 불순물을 제거하는 과정이다.

ㄴ. CuSO4([eqn: aq])는 Cu 원소를 포함하고 있으므로 불꽃색은 청록색이다.

ㄷ. NaNO3([eqn: aq])의 불꽃색은 노란색이고, Cu(NO3)2([eqn: aq])의 불꽃색은 청록색이므로 불꽃색을 이용하여 두 물질을 구별할 수 있다.

6. [출제의도] 화학식량과 몰 이해하기

(가)에서 NaOH은 0.5몰, (나)에서 H2O은 1몰, (다)에서 H2는 0.5몰이다.

ㄱ. NaOH의 화학식량이 40이므로 NaOH 20 g은 0.5몰이다.

[오답풀이] ㄴ. H2 0.5몰은 1 g이다.

ㄷ. H2O 1몰에 포함된 H는 2몰이고, H2 0.5몰에 포함된 H는 1몰이다.

7. [출제의도] 동위 원소의 평균 원자량 구하기

ㄱ. 35X와 37X는 동위 원소이므로 화학적 성질은 같다.

ㄴ. 중성자 수는 37X가 35X보다 2만큼 크다.

ㄷ. 35X와 37X의 존재 비율이 35X : 37X = 3 : 1이므로 X의 평균 원자량은 [eqn: (35 TIMES {`3`} over {4} )] + [eqn: (37 TIMES {1} over {4} )] = 35.5이다.

8. [출제의도] 베릴륨 원자의 오비탈 이해하기

바닥 상태 베릴륨(Be)의 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2}][eqn: 2s ^{2}]이고, 오비탈의 크기는 (나) ＞ (가)이므로 오비탈 (가)와 (나)는 각각 [eqn: 1s], [eqn: 2s]이다.

ㄱ. (가), (나)의 주양자수는 각각 1, 2이다.

ㄴ. 같은 종류의 오비탈에서 주양자수가 클수록 에너지 준위가 높으므로 오비탈의 에너지 준위는 (나) > (가)이다.

[오답풀이] ㄷ. (가)와 (나)에 들어 있는 전자 수는 각각 2이다.

9. [출제의도] 원소 분석을 통한 화합물의 실험식 구하기

실험에서 A관에 흡수된 질량과 B관에 흡수된 질량이 각각 18 mg, 88 mg이므로 X에 포함된 H의 질량은 18×[eqn: {2} over {18}] = 2 mg이고, C의 질량은 88×[eqn: {12} over {44}] = 24 mg이다. 따라서 몰수 비는 C : H = [eqn: rm {24} over {12} `:` {2} over {1}] = 1 : 1이므로 X의 실험식은 CH이다. X, Y의 C 원자 수는 6이고, 분자당 H 원자 수 비가 X : Y = 1 : 2이므로 X의 분자식은 C6H6이고, Y의 분자식은 C6H12이다.

ㄱ. X에 포함된 H의 질량은 2 mg이고, C의 질량은 24 mg이므로 [eqn: w] = 26이다.

ㄴ. X의 실험식은 CH이다.

ㄷ. Y의 분자식은 C6H12이므로 분자량은 84이다.

10. [출제의도] 음극선 실험 이해하기

음극선은 (-) 전하를 띤 입자의 흐름이므로 전기장에서 (+)극 쪽으로 휘어진다.

11. [출제의도] 원자와 이온의 전자 배치 이해하기

X, Y2-, Z+의 전자 수가 각각 6, 10, 10이므로 X ~ Z는 각각 탄소(C), 산소(O), 나트륨(Na)이다.

ㄴ. Y는 O이므로 원자 번호는 8이다.

[오답풀이] ㄱ. X는 C로 원자가 전자 수는 4이다.

ㄷ. 원자가 전자가 들어 있는 오비탈의 주양자수는 Y와 Z가 각각 2, 3이다.

12. [출제의도] 원자의 구성 입자 이해하기

Y-은 양성자 수가 전자 수보다 1만큼 작으므로 [eqn: c]는 양성자이다. X2+은 양성자 수가 전자 수보다 2만큼 크므로 [eqn: b]는 전자이고, [eqn: a]는 중성자이다. 따라서 X는 마그네슘(Mg)이고, Y는 플루오린(F)이다.

ㄱ. [eqn: c]는 양성자이다.

[오답풀이] ㄴ. ㉠ = 10이다.

ㄷ. 바닥 상태에서 F의 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2}][eqn: 2s ^{2}][eqn: 2p ^{5}]이므로 홀전자 수는 1이다.

13. [출제의도] 원자의 전자 배치 이해하기

전자 배치가 X는 [eqn: 1s ^{2}][eqn: 2s ^{2}][eqn: 2p ^{1}]이므로 붕소(B)이고, Y는 [eqn: 1s ^{2}][eqn: 2s ^{2}][eqn: 2p ^{6}][eqn: 3s ^{1}]이므로 나트륨(Na)이며, Z는 [eqn: 1s ^{2}][eqn: 2s ^{2}][eqn: 2p ^{3}]이므로 질소(N)이다.

ㄱ. ㉠과 ㉡은 각각 4이므로 ㉠ = ㉡이다.

[오답풀이] ㄴ. X ~ Z의 홀전자 수는 각각 1, 1, 3이므로 홀전자 수의 총합은 5이다.

ㄷ. N의 전자 배치는

1[eqn: s]		2[eqn: s]		2[eqn: p]
↑↓		↑↓		↑	↑	↑

이므로 Z에서 전자가 들어 있는 오비탈 수는 5이다.

14. [출제의도] 질량 백분율을 이용하여 실험식 구하기

X에서 Ca, C, O의 질량 백분율이 각각 40%, 12%, 48%이므로 질량 비는 Ca : C : O = 10 : 3 : 12이다. 몰수 비는 Ca : C : O = [eqn: {10} over {40}] : [eqn: {3} over {12}] : [eqn: {12} over {16}] = 1 : 1 : 3이므로, 실험식은 CaCO3이다. 따라서 화합물 X의 실험식량은 100이다.

15. [출제의도] 화학 반응의 양적 관계를 이용한 금속의 원자량 구하기

ㄱ. 화학 반응식은 M([eqn: s]) + 2HCl([eqn: aq]) → MCl2([eqn: aq]) + H2(g)이므로 [eqn: a] = 2이다.

[오답풀이] ㄴ. M이 충분한 양의 HCl([eqn: aq])과 반응했을 때, 생성된 5.6 L의 H2는 0.25몰이므로 반응한 6 g의 M도 0.25몰이다. M 1몰의 질량은 24 g이므로 M의 원자량은 24이다.

ㄷ. M 12 g은 0.5몰이므로 생성되는 H2의 몰수는 0.5몰이고, 질량은 1 g이다.

16. [출제의도] 아보가드로 법칙 이해하기

기체 1 L의 질량 비는 X : Y = 2.2 : 1.4 = 11 : 7이므로 분자량 비는 X : Y = 11 : 7이다. 따라서 X는 AB2, Y는 AB이다.

ㄱ. 같은 온도와 압력에서 기체의 부피 비가 X : Y = 1 : 2이므로 몰수 비도 X : Y = 1 : 2이다.

ㄷ. A와 B의 원자량을 각각 [eqn: a], [eqn: b]라 하면 ([eqn: a]+2[eqn: b]) : ([eqn: a]+[eqn: b]) = 11 : 7이고 [eqn: a] : [eqn: b] = 3 : 4이다. 따라서 원자량 비는 A : B = 3 : 4이다.

[오답풀이] ㄴ. X는 AB2이다.

17. [출제의도] 원소 분류하기

원자량의 기준이 되는 원자는 [eqn: {}_{````6}^{12} rm C]이므로 (가)는 [eqn: {}_{````6}^{12} rm C]이다. [eqn: {}_{````6}^{13} rm C], [eqn: {}_{````8}^{16} rm O] 중 양성자 수와 중성자 수가 같은 원자는 [eqn: {}_{````8}^{16} rm O]이다. 따라서 (나)는 [eqn: {}_{````8}^{16} rm O]이고, (다)는 [eqn: {}_{````6}^{13} rm C]이다.

ㄱ. (가)는 [eqn: {}_{````6}^{12} rm C]이다.

ㄷ. 바닥 상태에서 L 전자 껍질에 들어 있는 전자 수는 [eqn: {}_{````8}^{16} rm O]가 6이고, [eqn: {}_{````6}^{13} rm C]는 4이므로 (나)가 (다)보다 크다.

[오답풀이] ㄴ. [eqn: {}_{````8}^{16} rm O]는 바닥 상태에서 전자 배치가 [eqn: 1s ^{2}][eqn: 2s ^{2}][eqn: 2p ^{4}]이므로 [eqn: {전자가```들어```있는```p```오비탈```수} over {전자가```들어```있는```s```오비탈```수}] =  [eqn: {3} over {2}]= 1.5이다.

18. [출제의도] 화합물의 조성 이해하기

ㄱ. X는 분자당 구성 원자 수가 4이고, [eqn: rm {H```원자```수} over {C```원자```수}] =  1이므로 분자식은 C2H2이다.

ㄷ. Y는 분자당 구성 원자 수가 5이고, [eqn: rm {H```원자```수} over {C```원자```수}] = 4이므로 분자식은 CH4이다. 따라서 C의 질량 백분율은 [eqn: {1` TIMES `12} over {(1` TIMES `12)`+`(4` TIMES `1)}]× 100 = 75%이다.

[오답풀이] ㄴ. 분자당 H 원자 수 비는 X : Y = C2H2 : CH4 = 1 : 2이다.

19. [출제의도] 수소의 선 스펙트럼 이해하기

ㄱ. λ[eqn: {}_{a}]는 [eqn: n] = 2 → [eqn: n] = 1의 전자 전이에서 방출되는 빛의 파장이므로 λ[eqn: {}_{a}]에 해당하는 빛은 자외선이다.

ㄴ. λ[eqn: {}_{b}]는 [eqn: n] = 4 → [eqn: n] = 2의 전자 전이에서 방출되는 빛의 파장이다.

ㄷ. E([eqn: a]) : E([eqn: b]) = [eqn: ( {1} over {1 ^{2}} - {1} over {2 ^{2}} )`:`( {1} over {2 ^{2}} - {1} over {4 ^{2}} )] = 4 : 1이다.

20. [출제의도] 기체 반응에서 화학 반응의 양적 관계 이해하기

실험 Ⅰ에서 A2가 모두 반응하므로 반응 전과 후에 존재하는 실린더 내 기체의 몰수는 다음과 같다.

	A2(g) + 3B2(g) → 2AB3(g)
반응 전 몰수(몰)	[eqn: a] [eqn: b]
반응 몰수(몰)	-[eqn: a] -3[eqn: a] +2[eqn: a]
반응 후 몰수(몰)	0 [eqn: b]-3[eqn: a] 2[eqn: a]

반응 전의 기체 몰수 합은 ([eqn: a] + [eqn: b])이고, 반응 후의 기체 몰수 합은 ([eqn: b] - [eqn: a])이다. 같은 온도와 압력에서 기체의 몰수는 부피에 비례하므로 ([eqn: a] + [eqn: b]) : ([eqn: b] - [eqn: a]) = 9  : 6이다. 그러므로 5[eqn: a] = [eqn: b]이다.

실험 Ⅰ과 실험 Ⅱ에서 반응 전 기체의 몰수 합은 ([eqn: a] + [eqn: b])로 같고, 같은 온도와 압력에서 기체의 몰수가 같으면 기체의 부피도 같으므로 실험 Ⅱ에서 반응 전의 부피는 9 L이다.

실험 Ⅱ에서 B2가 모두 반응하므로 반응 전과 후에 존재하는 실린더 내 기체의 몰수는 다음과 같다.

	A2(g) + 3B2(g) → 2AB3(g)
반응 전 몰수(몰)	5[eqn: a](=[eqn: b]) [eqn: a]
반응 몰수(몰)	-[eqn: {1} over {3} a] -[eqn: a] +[eqn: {2} over {3} a]
반응 후 몰수(몰)	[eqn: {14} over {3} a] 0 [eqn: {2} over {3} a]

반응 전의 기체 몰수 합은 6[eqn: a]이고, 반응 후의 기체 몰수 합은 [eqn: {16} over {3} a]이다. 따라서 6[eqn: a] : [eqn: {16} over {3} a] = 9 : [eqn: x]이고, [eqn: x]는 8이다.