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문제집/고등

2019년 천재교육 셀파 화학 1 답지

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개념을 쌓 아가 는 기본서 셀파고등 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 I 화학의 첫걸음 1. 생활 속의 화학 01 | 우리 생활과 화학 기초 탄탄 문제 01 ④ 07 ③ 03 ② 산업 혁명 이후 농업 생산량의 증대를 위해서는 질소 비료 가 필요했고, 이를 위해 암모니아를 합성하였다. ③ 암모니아를 질산, 황산과 반응시켜 질산 암모늄이나 황산 암모늄으로 만들어 비료로 사용한다. ④ 암모니아의 구성 원소는 질소와 수소인데, 질소는 공기의 78`%를 차지하는 물질로 단백질과 핵산을 이루는 주요 성분 원소이다. 오답 피하기 ① 암모니아의 화학식은 NH3이다. 02 ① 03 ① 04 ② 05 ⑤ 06 ③ 할 수 없고 질소 화합물의 형태로 동식물에게 활용된다. p. 12 ⑤ 질소는 매우 안정한 물질이므로 식물이나 동물이 직접 사용 01 원시시대에는 사냥, 채집, 천연 소재의 그물을 활용한 낚시 등 을 하여 식량을 얻었고, 산업 혁명으로 인해 인구가 급격히 증 가하여 식량이 부족해졌다. 식량 생산량을 늘리기 위해 비료, 살충제, 제초제 등이 개발되었다. 오답 피하기 04 사진은 목화로, 목화에서 천연 섬유인 면을 얻을 수 있다. 면 은 환경 친화적인 섬유이다. 오답 피하기 ② 캐러더스는 1937년 매우 질기고 잘 구겨지지 않는 나일론 ④ 독일의 화학자 하버가 암모니아를 합성하여 비료의 원료로 을 합성하였다. 사용할 수 있게 됨으로써 식량 생산량이 크게 증가하였다. 문제 속 자료 암모니아 합성 질소 비료의 필요성 • 급격한 인구 증가에 따른 식량 부족으로, 농업 생산량을 높이기 위해 질 • 자연에서 얻을 수 있는 질소 비료의 양이 매우 적어 인공적 질소 비료의 소 비료의 대량 생산이 필요 대량 생산이 필요 하버 - 보슈법 : 20세기 초 하버에 의해 암모니아 합성법(하버-보슈법) 개 발. 질소(N2) 기체와 수소(H2) 기체를 이용하여 질소 비료의 원료인 암모 니아를 대량으로 합성하는 공정 N2 + 3H2 질소 + 수소 2NH3 암모니아 1Ú 1Ú 암모니아 합성의 의미 하버-보슈법으로 합성된 암모니아를 원료로 하여 질소 비료를 대량 생산 할 수 있게 되어 식량 증산에 크게 기여  인구 증가에 따른 식량 문제 해 결에 기여하였다. 02 ② 천연 섬유는 인체에 부작용이 없지만 대량 생산이 어려웠 다. 산업 혁명 이후 인구 증가에 따른 섬유 부족 문제를 해결 하기 위해 합성 섬유가 개발되어 의류를 대량으로 공급할 수 있게 되었다. ③ 대표적인 합성 섬유인 나일론은 의류뿐만 아니라 스타킹, 밧줄 등의 산업용으로도 쓰인다. ④ 영국의 과학자 퍼킨은 보라색 합성염료인 모브를 발견하여 다양한 색깔의 옷을 입을 수 있는 계기가 되었다. 05 과거에는 나무, 돌, 흙 등을 사용하여 집을 지어서 화재에 취 약하고 오래가지 않았다. 철의 제련 기술과 콘크리트가 개발 되면서 대규모 건축물을 지을 수 있게 되었고, 단열재로 스타 이로폼을 사용하게 되었다. 오답 피하기 은 알루미늄이다. ⑤ 가벼우면서도 단단하며 창틀이나 건물 외벽에 사용되는 것 06 과거에는 난방에 주로 나무를 사용하였고, 현재에는 화석 연료 인 석탄, 석유, 천연가스 등을 사용한다. 그러나 화석 연료의 고 갈과 환경 문제 때문에 새로운 대체 에너지를 개발하고 있다. 오답 피하기 ③ 천연가스의 주성분은 메테인이다. 07 최초의 항생제로 플레밍에 의해 발견되었으며, 푸른곰팡이에 서 추출하여 만드는 의약품은 페니실린이다. 내신 만점 문제 01 ⑤ 02 ③ 08 ④ 07 ① 13~14 해설 참조 p. 13~15 03 ④ 09 ③ 04 ② 10 ⑤ 05 ④ 11 ③ 06 ⑤ 12 ③ ⑤ 나일론과 폴리에스터는 대표적인 합성 섬유이다. 01 ㄱ, ㄴ, ㄷ. 화학으로 인해 의, 식, 주가 발달하기 이전에는 식 오답 피하기 물이나 동물에서 섬유를 얻어 옷을 해결하였다. 동물의 분뇨 ① 천연 섬유는 식물뿐만 아니라 동물에서도 얻을 수 있다. 모 나 퇴비를 비료로 사용하여 농작물을 재배하였으며, 나무나 와 견은 동물에서 얻는다. 돌 등을 이용해 집을 지었으므로 오래가지 않았다. 2 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 02 ㄱ, ㄴ. 화학으로 인해 암모니아의 대량 생산이 가능해져 식량 ㄴ. 나일론은 합성 섬유로 매우 질기고 구겨지지 않아 의류뿐 생산량이 크게 증가하였고, 나일론, 폴리에스터 등 다양한 합 만 아니라 밧줄, 전선 등에 사용된다. 성 섬유로 의류를 대량 생산할 수 있게 되었다. ㄷ. 암모니아를 대량으로 합성하게 되면서 비료를 대량 생산 오답 피하기 하여 인류의 식량 문제 해결에 도움을 주었다. ㄷ. 철근 콘크리트가 개발되어 크고 높은 건물, 다리, 댐 등의 대규모 건축물을 지을 수 있게 되었다. 03 ㄱ, ㄷ. 산업 혁명 이후 하버-보슈법의 개발로 암모니아를 대량 으로 합성할 수 있게 되어 인류의 식량 문제가 개선되었다. 오답 피하기 ㄴ. 공기 중의 질소는 원자 간 강한 결합을 하고 있어 매우 안 정한 물질이므로, 다른 물질로 잘 변하지 않고 반응성이 작아 쉽게 암모니아로 만들 수 없다. 07 (가)는 주거 문제, (나)는 의류 문제, (다)는 식량 문제와 관련있다. ㄱ. 콘크리트는 주거 문제 해결과 관련 있다. ㄴ. 합성염료는 합성 섬유와 함께 의류 문제를 해결하였다. ㄷ. 하버-보슈법은 합성 비료와 관련있다. 08 ㄱ. X는 암모니아, Y는 알루미늄이다. ㄷ. 암모니아를 대량으로 합성하여 식량 문제를 해결하였고, 알루미늄은 가벼우면서도 단단한 성질이 있어 창틀이나 건물 외벽에 이용하여, 주거 환경이 개선되었다. 오답 피하기 04 ㄴ. 천연 섬유는 인체에 무해하고, 합성 섬유는 대량 생산이 ㄴ. Y는 알루미늄 제련 과정이다. 쉽다. 오답 피하기 ㄷ. 폴리에스터는 구김이 잘 생기지 않으며 빨리 마른다. 09 ㄱ. 이산화 탄소 배출 증가의 주 원인은 화석 연료가 연소할 ㄱ. (가)는 누에고치로 만든 천연 섬유인 비단이고, (나)는 폴 ㄴ. 온실가스의 증가가 지구 온난화 현상의 주요 원인이므로 리에스터로 합성 섬유이다. 이산화 탄소 배출 증가율이 계속 증가한다면 지구 온난화는 가 05 ㄴ. 고어텍스는 합성 섬유이므로 대량 생산이 가능하다. ㄷ. 고어텍스는 공기가 잘 통하고 땀이 잘 마르는 소재로 등산 복에 많이 사용된다. 오답 피하기 ㄱ. 고어텍스는 합성 섬유이다. 문제 속 자료 고어텍스의 원리 겉감 바람 비(물방울) 땀으로 인한 수증기 1969년 밥 고어가 발명한 고어텍스 섬유는 수많은 미세한 구멍이 있어 서 땀이 증발한 수증기는 통과시키 지만 빗방울과 같이 흐르는 물은 통 과하지 못하게 막아서 옷이 쉽게 젖 지 않으며 방풍 기능도 뛰어나다. 따 라서 고어텍스를 다른 섬유와 혼합 해 방수복, 운동복 등과 같은 기능성 의류에 사용한다. 이러한 고어텍스 섬유의 특징을 잘 활용하여 생명구호 활동이나 우주 개발을 위한 물품에도 고어텍스 섬유를 사용하기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 고어텍스 멤브레인 안감 때 발생하는 이산화 탄소이다. 속화될 것이다. 오답 피하기 ㄷ. 화석 연료를 대체할 수 있는 새로운 연료에는 바이오 디 젤, 바이오 에탄올, 메테인 하이드레이트 등이 있다. 문제 속 자료 이산화 탄소 배출 증가율 그래프 약 2 % 증가 전망 (0.8 %~3.0 %추정) 매년 2.3 % 증가 2004~2013 3년간 별다른 변화 없었음 전 년 대 비 ( ) % 40 35 30 25 0 2000 2005 2010 2015 2017(년) • 전 세계적으로 이산화 탄소 발생 감축을 위해 노력하고 있는데, 우리나라 는 3년간 변화가 없다가 최근 증가하기 시작하였다. • 이산화 탄소는 온실가스들 중 그 양이 60`%로 기여도가 가장 크다. 지 구 온난화란 지구 표면의 평균 온도가 상승하는 현상으로 온실가스의 증 가가 온난화 현상의 주요 원인으로 여겨지고 있다. • 이산화 탄소는 석유, 천연가스, 석탄 등의 화석 연료를 공장이나 주거지 에서 태울 때 발생하여 대기 중에 첨가되며, 자동차가 가솔린을 연소할 때나 사람들이 쓰레기를 소각할 때에도 발생한다. 06 (가)는 철의 제련 과정, (나)는 합성 섬유인 나일론, (다)는 암 모니아를 재료로 한 비료의 그림이다. 10 ㄱ, ㄷ. 공기 중의 질소는 원자 간에 매우 강한 결합을 하고 있 ㄱ. 철의 제련으로 인해 농기구가 발달하였고, 철을 건축물 재 어 안정하므로, 수소와 반응시켜 암모니아를 만들기 위해서는 료로도 이용할 수 있다. 고온, 고압의 조건과 촉매(산화 철)가 필요하다. 정답과 해설 3 개념서 | 정답과 해설 ㄴ. 일반적으로 암모니아는 물에 잘 녹는 질산 암모늄이나 황 산 암모늄의 형태로 바꾸어 비료로 사용한다. 채점 기준 ⑴ ㉠의 분자식을 옳게 쓴 경우 ㄷ. 화석 연료가 완전 연소할 때 이산화 탄소와 수증기(물)가 (가)와 (나) 중 하나만 옳게 서술한 경우 (나)가 철의 제련 과정, (다)가 알루미늄 제련 과정임을 알고 철과 알루미늄의 사용을 옳게 서술한 경우 ⑵ 배점 30`% 70`% 30`% 11 ㄱ. X는 화석 연료이다. 발생한다. 오답 피하기 ㄴ. 화석 연료의 주성분은 탄소와 수소이다. 12 ㄱ. 합성 의약품의 개발로 인간의 수명이 과거보다 늘어나고 질병의 예방 및 치료가 쉬워졌다. ㄷ. 1928년 플레밍이 푸른곰팡이에서 페니실린을 발견하였으 02 | 탄소 화합물 며, 페니실린은 최초의 항생제이다. 오답 피하기 ㄴ. 아스피린은 최초의 합성 의약품이다. ㄹ. 아세틸 살리실산의 제품명은 아스피린이다. 13 [모범 답안] ⑴ H2 ⑵ 질소는 단백질을 이루는 주요 성분이다. 식물은 질소 성분 을 질소 비료로부터 공급받는데, 암모니아의 합성은 질소 비 료의 대량 생산을 가능하게 하여 식량 생산을 획기적으로 늘려 식량 문제를 해결하는 데 큰 공헌을 하였다. 기초 탄탄 문제 p. 24 01 ④ 02 ③ 03 ② 04 ⑤ 05 ④ 06 ② 01 탄소 화합물은 탄소를 포함하는 화합물로, 정사면체, 평면 삼 각형, 직선형 등의 여러 가지 모양을 하고 있으며 동물과 식물 은 대부분 탄소 화합물로 이루어져 있다. 오답 피하기 ④ 탄소 원자 1개는 최대 4개의 다른 원자와 공유 결합을 한다. 02 에탄올(CH3CH2OH), 아세트산(CH3COOH), 폼알데하이드 (HCHO), 아세톤(CH3COCH3)에는 모두 산소가 포함되어 있다. 해설 ⑴ 암모니아는 질소 원자와 수소 원자로 이루어진 화합 오답 피하기 물로, 질소 분자와 수소 분자가 반응하여 생성된다. ③ 메테인의 분자식은 CH4로 산소가 포함되지 않은 탄소 화합 ⑵ 암모니아는 비료의 원료가 되는 주요 물질로, 식물은 비료 물이다. 중의 질소 성분을 이용하여 단백질을 합성한다. 채점 기준 ⑴ (가)의 분자식을 옳게 쓴 경우 주어진 용어를 모두 사용하여 옳게 서술한 경우 ⑵ 주어진 용어는 모두 사용하였으나 서술 내용이 충분하지 못 한 경우 주어진 용어를 일부만 사용하여 서술한 경우 배점 20`% 80`% 60`% 40`% 14 [모범 답안] ⑴ CO2 ⑵ (나)는 산화 철의 제련 반응으로 순수한 철은 철근을 만들어 콘크리트와 함께 대규모 건물을 만드는 데에 사용된다. (다)는 알루미늄의 제련 반응으로, 알루미늄의 제련으로 얻은 알루미 늄은 가볍고 단단하여 창틀이나 건물 외벽에 사용된다. 03 ② 에탄올의 화학식은 C2H5OH이다. ①은 에테인, ③은 아세트산, ④는 폼알데하이드, ⑤는 아세톤 04 그림은 폼알데하이드로 화학식은 HCHO이다. 모든 원자가 같은 평면에 있고, 평면 삼각형 구조이며 자극성이 강한 물질 로 방부제에 쓰이고, 새집 증후군을 유발하는 유해 물질로도 ⑤ 살균 효과가 있어 소독약이나 손 소독제로 이용하는 것은 오답 피하기 이다. 알려져 있다. 오답 피하기 에탄올이다. 오답 피하기 해설 ⑴ (다)는 천연가스의 주성분인 메테인의 연소 반응으로 05 탄화수소는 탄소와 수소만으로 이루어진 화합물로, 원유를 이 천연가스는 난방과 조리용 연료로 사용된다. 메테인 연소 시 산 루는 주성분이며, 압축 천연가스와 액화 석유가스의 주성분도 소 기체와 반응하여 이산화 탄소와 물이 생성되고 열에너지가 탄화수소에 속한다. ⑵ (나)는 철의 제련, (다)는 알루미늄 제련이다. ④ 탄화수소가 완전 연소하면 이산화 탄소와 물이 생성된다. 발생한다. 4 정답과 해설 한다. 오답 피하기 이다. 메테인 (CH4) 에테인 (C2H6) 가질 수 있다. 오답 피하기 이다. 오답 피하기 개념서 | 정답과 해설 06 그림은 메테인으로 분자식은 CH4이다. 정사면체 구조를 가지 ㄱ. 탄소의 개수는 (가)와 (나)가 각각 2개이다. 고, 완전 연소하였을 때 이산화 탄소와 수증기(물)을 생성 ㄴ. 탄소 하나가 3개의 수소 원자와 결합한 부분이 사면체 구조 ② 에테인은 탄소 원자 2개에 H 원자 6개가 단일 결합한 것 ㄷ. 에탄올을 발효시키면 아세트산을 만들 수 있다. 따라서 문제 속 자료 메테인과 에테인 구조 문제 속 자료 탄소 화합물의 구조 를 가진다. 오답 피하기 (가)를 발효시켜 (나)를 만들 수 있다. 중심에 탄소 원자가 있고 수소 원자 4개가 정사면 체 구조의 꼭짓점 위치에 배열되어 있는 입체 구 조를 이루고 있다. 탄소 원자 2개가 연결되어 있고, 각 탄소에 수 소 원자가 3개씩 연결된 입체 구조이다. 내신 만점 문제 p. 25~27 ㄷ. 아세트산은 실온에서 액체 상태이나 온도가 약간 더 낮아 (가) 에탄올 사면체 구조 사면체 구조 (나) 아세트산 05 ㄱ. (가)는 아세톤, (나)는 아세트산이다. 두 탄소 화합물 모두 C 원자와 O 원자 사이에 2중 결합을 포함하고 있다. ㄴ. 아세톤은 수소 원자가 6개이고, 아세트산은 수소 원자가 4개 오답 피하기 이다. 져 어는점인 17`¾에 도달하면 고체 상태가 된다. 아세톤은 실 온에서 액체 상태이다. 문제 속 자료 원자 간 결합의 종류 단일 결합은 원자와 원자 사이에 공유 결합이 1개이며, 2중 결합은 원자 간에 공유 결합이 2개, 3중 결합은 원자 간 공유 결합이 3개이다. 예 탄소 간 결합 •단일 결합 : C C •3중 결합 : C C C 결합이 1개 결합이 2개 결합이 3개 06 (가)는 에탄올, (나)는 폼알데하이드이다. ㄴ. 에탄올은 살균 효과가 있어 손 소독제로 이용한다. ㄷ. 폼알데하이드는 접착제, 도료, 방부제 등의 성분으로 쓰이 며 가격이 싸기 때문에 건축 자재에 널리 이용된다. ㄱ. 폼알데하이드는 모든 원자가 같은 평면에 있지만, 에탄올 07 (가)는 식초로 주성분은 아세트산(CH3COOH)이고, (나)는 메니큐어 제거제로 주성분은 아세톤(CH3COCH3)이다. 정답과 해설 5 01 ④ 07 ③ 02 ② 08 ⑤ 03 ③ 09 ⑤ 04 ④ 10 ③ 06 ④ 05 ① 11~12 해설 참조 01 탄소 화합물은 탄소를 포함하는 화합물로 한 탄소에 최대 4개 의 결합이 가능하여 입체 구조, 평면 구조 등의 다양한 구조를 서영: 탄소 화합물은 2중 결합과 3중 결합을 가질 수 있는데 이에 따라 평면 삼각형 구조나 직선형 구조를 가질 수 있다. •2중 결합 : C C 02 CH3CH3는 에테인, CH3CH2CH3은 프로페인이다. ㄱ. 둘 다 탄소와 수소로만 이루어진 탄화수소로, 탄소 화합물 ㄴ. 완전 연소할 경우 이산화 탄소와 수증기(물)가 생성된다. ㄷ. 에테인은 탄소 1개당 결합한 수소가 3개이고, 프로페인은 탄소 1개당 결합한 수소가 8 3 개이다. 오답 피하기 03 (가)는 메테인으로 화학식은 CH4이고, (나)는 아세트산으로 은 사면체 구조 2개가 붙어 있는 입체 구조이다. 화학식은 CH3COOH이다. 04 (가)는 에탄올, (나)는 아세트산이다. 개념서 | 정답과 해설 오답 피하기 ②의 (나)는 프로페인, ④의 (가)는 프로판올이다. 08 ㄱ. 플라스틱은 탄소 화합물로서 천개 이상의 분자가 결합한 고분자 물질이다. 여 값이 싸다. ㄴ. 플라스틱은 가볍고 녹이 슬지 않으며, 대량 생산이 가능하 ㄷ. 플라스틱은 주로 원유에서 분리되는 나프타를 원료로 합 성하는 탄소 화합물이다. 09 ㄱ. 비누와 합성 세제는 세탁을 위한 계면 활성제이다. ㄴ. 플라스틱은 원유에서 얻어낸 나프타를 원료로 만들어졌고, LPG의 주성분은 프로페인과 뷰테인이다. ㄷ. LNG의 주성분은 메테인(CH4)이며, 탄소 원자 1개에 수 소 원자 4개가 결합한 정사면체의 입체 구조이다. 10 ㄱ, ㄴ. 아세트아미노펜의 화학식은 C8H9NO2로 탄소 화합물 이다. 오답 피하기 ㄷ. 모든 탄소 원자는 최대 4개의 다른 원자와 결합할 수 있 고, 탄소 원자 1개당 결합선이 4개이다. 결합선이 3개만 있는 탄소 원자는 존재하지 않는다. 11 [모범 답안] ⑴ (가) 사슬 모양, (나) 고리 모양 ⑵ 탄소의 원자가 전자가 4개이므로, 탄소 원자 사이에는 사슬 모양, 고리 모양, 단일 결합, 2중 결합, 3중 결합 등 다양한 결 합 방식이 가능하여 탄소 화합물의 종류가 매우 많다. 해설 탄소 화합물은 구성 원소의 종류는 적으나 다양한 결합 을 할 수 있다. 탄소는 원자가 전자 수가 4개이므로 탄소 원자 1개가 최대 4개의 다른 원자와 결합할 수 있기 때문에 화합물 의 종류가 많다. 채점 기준 ⑴ (가), (나)에서 탄소 원자 사이의 결합 모양을 옳게 쓴 경우 ⑵ 탄소 원자 사이의 다양한 결합 방식에 대해 구체적으로 옳게 서술한 경우 탄소 원자 사이의 결합 방식이 다양하다는 것만 옳게 서술한 경우 배점 30`% 70`% 30`% 채점 기준 (가) ~ (다)를 모두 옳게 쓴 경우 ⑴ (가) ~ (다) 중 한 개만 옳게 쓴 경우 (가) ~ (다)의 화학식을 모두 옳게 쓴 경우 ⑵ (가) ~ (다)의 화학식 중 두 개만 옳게 쓴 경우 (가) ~ (다)의 화학식 중 한 개만 옳게 쓴 경우 2. 물질의 양과 화학 반응식 01 | 몰 탐구 대표 문제 01 ③ 02 해설 참조 배점 40`% 20`% 60`% 40`% 20`% p. 34 01 고체 물질이 가루라면 약포지와 약숟가락, 저울이 필요하다. 액체의 질량을 측정할 때는 저울과 비커를 사용하거나, 눈금 실린더를 사용하여 부피를 측정하고 물질의 밀도를 이용하여 질량을 구한다. 기체 물질 1`mol을 측정할 때는 풍선과 줄자 를 사용한다. 오답 피하기 질량을 측정한다. 22.4`L로 같다. ③ 저울 위에 비커를 올려놓고 영점을 맞춘 후, 액체를 넣고 02 [모범 답안] 기체의 부피는 입자의 개수와 관련이 있으므로 기 체 1`mol의 질량은 다르지만 부피는 0`¾, 1 기압에서 기초 탄탄 문제 p. 36 01 ③ 02 ② 03 ① 04 ⑤ 05 ④ 06 ② 01 몰(mol) = 이다. 질량(g) 몰 질량(g/mol) 2 2 ① 수소 기체 2`g은 =1몰이다. ② 질소 기체 14`g은 =0.5몰이고 포함된 원자의 수는 14 28 0.5_2=1몰이다. ④ 암모니아 분자 6.02_1023개는 1몰이고, 그 속의 질소 원 12 [모범 답안] ⑴ (가) 메테인, (나) 아세트산, (다) 에탄올 자는 1개이므로 1_1=1몰이다. ⑵ (가) CH4, (나) CH3COOH, (다) C2H5OH 또는 C2H6O ⑤ 0`¾, 1 기압에서 22.4`L의 기체는 1몰이므로 산소 분자의 또는 CH3CH2OH 해설 탄소와 수소만으로 이루어진 화합물은 메테인이므로 수는 1몰이다. 오답 피하기 (가)는 메테인이다. 물에 녹아 산성을 나타내는 것은 아세트산 ③ 물 18`g은 1몰이고 원자가 3개 있으므로 포함된 전체 원자 이므로 (나)는 아세트산, (다)는 에탄올이다. 의 수는 1_3=3몰이다. 6 정답과 해설 02 A는 부피가 11.2`L이므로 0.5몰이고, 질량 (가)는 28_0.5= 14`g이다. B는 분자량과 질량이 같으므로 1몰이고, 부피는 (나) 22.4`L이다. C는 질량이 16이고, 분자량이 32이므로 물 질의 양(mol)은 16 32 =0.5몰이다. D는 부피가 5.6`L이므로 0.25몰이고, 질량이 4`g이므로 분자량 (라)는 4_4=16이다. 03 0`¾, 1 기압에서 22.4`L의 기체는 1몰이므로, 기체의 밀도를 이용해 기체 1몰의 질량을 구하면 1.25`g/L_22.4`L=28`g 이다. 따라서 분자량이 28이며, 분자량이 28인 것은 질소(N2) 이다. 오답 피하기 ② O2의 분자량은 32이다. ③ H2O의 분자량은 18이다. ④ CH4의 분자량은 16이다. ⑤ C2H6의 분자량은 30이다. 05 CH4에 들어 있는 원자 수는 C 1개, H 4개로 총 5개이므로 원자 수는 5몰이다. KCl 1몰에는 K+ 1몰과 Cl- 1몰이 들어 있다. 따라서 (가)=1, (나)=5, (다)=1이다. 문제 속 자료 원자, 분자, 이온 수 H2O 1몰에 들어 있는 분자 수: (가)_6.02_1023 CH4 1몰에 들어 있는 원자 수: (나)_6.02_1023 KCl 1몰에 들어 있는 양이온 수: (다)_6.02_1023 (가)는 1몰의 분자 수가 1, (나)는 1몰에 포함된 원자 수가 5몰이므로 5, KCl 1몰에는 양이온인 K+이 1몰 포함되어 있으므로 (다)는 1이다. 문제 에서 원자 수와 분자 수 중 무엇을 묻는지 잘 읽도록 한다. 개념서 | 정답과 해설 내신 만점 문제 01 ⑤ 02 ④ 08 ③ 07 ⑤ 13~14 해설 참조 p. 37~39 03 ① 09 ③ 04 ⑤ 10 ③ 05 ⑤ 11 ③ 06 ⑤ 12 ③ 01 ㄱ, ㄷ. 칼슘 1몰의 질량은 원자량에 g을 붙인 값이므로 40`g 이고, 칼슘 8`g은 =0.2`mol이다. 8`g 40`g/mol 오답 피하기 ㄴ. 칼슘 원자 1개의 질량은 ?6.64_10-23`g이다. 40`g 6.02_10Û`Ü` 02 ㄴ, ㄷ. 산소는 1 16 몰이고, 수소는 1몰이다. 수소의 양(mol)이 산소보다 16배 많으므로 부피도 16배이다. 오답 피하기 ㄱ. 산소와 수소의 질량은 같지만 물질의 양(mol)과 입자 수 는 다르다. 물질의 양(mol)은 분자 수에 비례하므로 산소의 분자 수와 수소의 분자 수가 다르다. ㄴ, ㄷ. 원자량의 기준이 바뀌어도 실제적인 양인 질량, 부피, 밀도는 바뀌지 않는다. 04 ㄱ. 같은 온도와 압력에서 같은 부피에는 물질의 양(mol)이 같다. 따라서 A 용기와 B 용기 속의 기체 분자 수는 같다. ㄴ. 용기의 무게가 100`g이므로 A 용기에 메테인은 16`g이 포함되어 있고, 16 16 =1`mol이다. A와 B 용기의 크기가 같으 므로 용기 B 속의 입자 수도 1`mol이다. 메테인 1`mol 속에 는 수소 원자가 1_4=4`mol이 포함되어 있다. A 용기와 B 용기의 수소 원자 수가 같으므로 프로페인이 0.5`mol 들어 있 고, 헬륨이 0.5`mol 들어 있다. 프로페인의 분자량은 44이므 로 0.5`mol의 질량은 44_0.5=22`g이고, 헬륨 0.5`mol의 질량은 4 2 =2`g이므로 용기 B의 전체 질량(용기+혼합 기체) 은 100+22+2=124g이다. 04 붕소의 평균 원자량은 10_ +11_ =10.8이다. 20 100 80 100 문제 속 자료 평균 원자량 03 ㄱ. 원자량의 기준이 바뀌면 기존의 원자량 및 분자량, 화학식 질량수가 A, B인 동위 원소의 존재 비율이 a`%, b`%일 때 평균 원자 량은 A_a+B_b 100 이다. 량은 바뀐다. 오답 피하기 06 0`¾, 1 기압에서 22.4`L의 기체는 1몰이므로 67.2`L 용기에 는 에테인(C2H6) 기체가 3몰 포함되어 있다. 에테인 1몰의 질 ㄷ. 메테인 1`mol 속에 탄소 원자는 1_1=1`mol, 프로페인 0.5`mol 속 탄소 원자는 0.5_3=1.5`mol이므로 탄소의 원 량은 (12_2)+(1_6)=30이므로 에테인 3몰의 질량은 자 수의 비는 2`:`3이다. 30`g_3=90`g이다. 에테인 1몰에 포함된 수소 원자는 6몰 이므로 에테인 3몰에는 수소 원자 6몰_3=18몰이 포함되어 있다. 따라서 수소 원자의 수는 18_6.02_1023이다. 05 ㄱ. 피스톤까지 높이의 비는 부피비와 같고, 부피비는 몰비와 같지만 질량비와는 다르다. 정답과 해설 7 ㄴ. 부피비=몰비이므로 두 실린더에서 기체의 질량을 w`g라 하고, A의 분자량을 a라 하면, 16`:`9= w 18 , a=32이다. `:` w a ㄷ. H2O와 기체 A가 1몰이 있다면, 질량비는 18`:`32=9`:`16 이다. 기체 X의 분자량을 x라고 하면 온도, 압력, 부피가 같으므로 질량비=분자량비=O 2`:`X=0.16`:`0.22=32`:`x에서 x=44이다. 06 아보가드로수(NA)는 `1`mol을 의미한다. ㄱ. 물(H2O) 18`g은 1몰이며, 수소 원자 수가 2이므로 수소 하면, 원자는 2`mol이다. ㄴ. 흑연(C)은 원자량이 12이므로 1`g에 있는 탄소 원자 수는 NA 12 이다. ㄷ. 수소 기체는 2`g이 1몰이고, 아보가드로수만큼의 입자를 가 지므로 수소 기체(H2) 1개의 질량은 이다. 2 NA 10 (가)는 2원자 분자이므로 AB이고, (나)는 3원자 분자이므로 AªB 또는 ABª이다. A의 분자량을 a, B의 분자량을 b라고 (가) a+b=36이고, (가)와 (나)의 분자량의 차이 12는 a 또는 b인데 aA이다. 수소 원자의 양(mol)이 같을 때 분자의 양(mol)은 C2H2`:`C3H8=4`:`1이므로, A는 C3H8이고 B는 C2H2이다. B의 양(mol)은 A 양(mol)의 4배이므로 y=4x 이고 (He 1몰+A x몰)`:`(He 1몰+B y몰)=(1+x)`:`(1+y) =1`L`:`2`L이다. 따라서 x=0.5, y=2이므로 xy=0.5× 2=1이다. 오답 피하기 ㄴ. A의 수소 원자의 양(mol)은 0.5×8=4몰이다. 평균 원자량은 동위 원소의 존재 비율을 고려해서 구한 원자량 으로 각 동위 원소의 원자량에 존재 비율을 곱해서 구한다. 12 ㄱ. 1`g당 분자 수는 분자량에 반비례하므로 분자량이 클수록 1 g당 분자 수가 작다. (가)가 (나)보다 분자량이 크므로, (가) 09 ㄱ. 온도, 압력, 부피가 같은 기체에는 같은 수의 분자가 포함 되어 있으므로 용기 속에 넣은 산소 분자(O2)와 기체 X의 분 는 AB3, (나)는 AB2이다. 따라서 같은 양(mol)의 A와 결합 한 B의 양(mol)은 (가)`:`(나)=3`:`2이다. ㄴ. (가)는 AB3이고, (나)는 AB2이므로 분자 1개에 포함된 원자 수는 (가)가 4개, (나)가 3개이다. 따라서 분자 1몰에 포 ㄴ. 온도, 압력, 부피가 같을 때 기체의 질량비=밀도비이므로 산소 기체와 기체 X의 밀도비=0.16`:`0.22=8`:`11이다. 함된 원자 수는 (가)>(나)이다. 오답 피하기 ㄷ. (가)와 (나)의 분자량비는 =5`:`4이다. 같은 온 1 4N `:` 1 5N ㄷ. 온도, 압력, 부피가 같은 기체에는 같은 수의 분자가 포함 도와 압력에서 기체의 부피는 같으므로 밀도는 분자량에 비례 되어 있으므로 기체의 질량비=기체의 분자량비이다. 따라서 한다. 따라서 (가)가 (나)보다 밀도가 크다. 자 수는 같다. 오답 피하기 8 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 13 [모범 답안] ⑴ (가) XY2, (나) X2Y, (다) XY 부피가 11.25`L에 9`g이므로 22.4`L에는 약 18`g이 되고, 1 ⑵ (가)는 NO2이므로 밀도는 46 22.4 ?2.05`g/L이고, (나)는 N2O 몰의 분자량은 18이다. 이므로 밀도는 46 22.4 ?1.96`g/L • (가)~(다)는 각각 실험식과 분자식 해설 이 같다. 원자의 수는 같다. (다) (가) (나) Y 의 질 량 ( g ) 32 24 16 8 0 7 14 21 28 X의 질량(g) • (다)를 구성하는 X 원자의 수와 Y ⑵ (라): 기체 D는 부피가 11.2`L이므로 11.2 22.4 =0.5`mol이다. 채점 기준 ⑴ 분자량을 순서대로 옳게 나열한 경우 (가) ~ (라)를 계산 과정을 포함하여 모두 옳게 쓴 경우 (가) ~ (라) 중 계산 과정을 포함하여 세 가지를 옳게 쓴 경우 (가) ~ (라) 중 계산 과정을 포함하여 두 가지를 옳게 쓴 경우 (가) ~ (라) 중 계산 과정을 포함하여 한 가지만 옳게 쓴 경우 배점 20`% 80`% 60`% 40`% 20`% ⑵ X와 Y는 질소와 산소 중 하나이므로, (가)는 NO2이고, (나) 는 N2O이다. 0`¾, 1 기압에서 1`mol의 부피가 22.4`L이므 로, (가)의 밀도는 ?2.05`g/L이고, (나)의 밀도는 46 22.4 44 22.4 02 | 화학 반응식 ⑴ (다)를 구성하는 질량비는 X`:`Y=21`:`24이고, X와 Y의 원자 수가 같다. 원자량의 비가 X`:`Y=7`:`8이므로, X의 원 자량을 7a라 하면, Y의 원자량은 8a이다. (가)에서 질량비가 X`:`Y=7`:`16이므로, X와 Y의 몰비는 =1`:`2이므 로 (가)의 실험식은 XY2이다. 실험식과 분자식이 같으므로 (가) 는 XY2이다. (나)에서 질량비가 X`:`Y=14`:`8이므로, =2`:`1이다. 따라서 (나)의 실험식은 X2Y이다. 실험식과 분자식이 같으므 로 (나)는 X2Y이다. 7 7a `:` 16 8a 14 7a `:` 8 8a 이므로 분자를 이루는 원자량의 합에서 부피를 나 ?1.96`g/L이다. 서술형 Tip 밀도= 질량 부피 누면 분자의 밀도를 구할 수 있다. 채점 기준 (가) ~ (다)의 분자식을 모두 옳게 쓴 경우 ⑴ (가) ~ (다)의 분자식 중 두 가지만 옳게 쓴 경우 (가) ~ (다)의 분자식 중 한 가지만 옳게 쓴 경우 (가)와 (나)의 밀도를 모두 옳게 구한 경우 ⑵ (가)와 (나)의 밀도 중 하나만 옳게 구한 경우 배점 60`% 40`% 20`% 40`% 20`% 탐구 대표 문제 01 ④ p. 47 01 ④ 이 실험에서 이산화 탄소의 양은 이산화 탄소가 발생하여 삼각 플라스크 밖으로 빠져 나가 질량이 감소하는 것을 이용하 여 측정하므로 이산화 탄소는 물에 잘 녹지 않는 기체이다. 오답 피하기 ① 일정량의 묽은 염산과 반응하는 탄산 칼슘의 양은 일정하므 로, 탄산 칼슘의 양이 정해지면 묽은 염산의 양을 늘려 주어도 생성되는 이산화 탄소의 양은 일정하다. ② 염산의 농도가 진해지면 반응이 더 빨리 진행되지만, 생성 되는 이산화 탄소의 양은 동일하다. ③ 화학 반응식에서 계수비는 물질의 질량비가 아닌 몰비와 같 다. 물질의 양(mol)이 같아도 각 물질의 화학식량이 다르므로 14 [모범 답안] ⑴ B>D>C>A ⑵ (가) 13, (나) 44, (다) 11.25, (라) 0.5 계수비와 질량비는 같지 않다. (가): 기체 A는 부피가 22.4`L이므로 1`mol이다. 따라서 질 ⑤ 실험에서 사용한 염산과 같은 농도와 부피의 묽은 황산을 량 (가)는 13`g이다. 사용하면 묽은 황산이 탄산 칼슘과 반응하여 이산화 탄소를 발 (나): 기체 B는 밀도가 1.96`g/L이므로, 부피 22.4`L를 곱하 생하며, 발생하는 이산화 탄소의 양도 같다. 면 분자량 (나)는 44이다. (다): 기체 C는 밀도가 0.8`g/L이므로 부피는 11.25`L이다. CaSO4(s) + H2O(l) + CO2( g) CaCO3(s) + H2SO4(aq) 1Ú 정답과 해설 9 개념서 | 정답과 해설 오답 피하기 한다. 오답 피하기 기초 탄탄 문제 p. 48 01 ④ 02 ④ 03 ⑤ 04 ② 05 ② 06 ⑤ 01 반응물과 생성물 사이는 화살표를 연결한다. 왼쪽에는 반응물 을, 오른쪽에는 생성물을 쓰고, 계수를 맞출 때에는 미정 계수 를 사용하기도 한다. 반응물이 생성물이 될 때는 생성되거나 없어지는 원자가 없다는 점을 고려하여 계수를 맞춘다. ④ 고체는 s, 액체는 l, 기체는 g, 수용액은 aq로 상태를 표시 02 ④ 뷰테인 4.48`L는 0.2몰이므로, 물은 1몰(18`g) 생성된다. ① 반응 전 분자는 15`mol이고, 반응 후 분자는 18`mol이다. ② 화학 반응에서는 새로 생성되거나 소멸되는 원자가 없다. ③ 뷰테인과 이산화 탄소의 계수비가 1`:`4이므로 뷰테인 1`mol이 반응할 때, 이산화 탄소는 4`mol 생성된다. ⑤ 생성된 CO2와 H2O의 계수비는 질량비와 같지 않으므로 질량비는 4`:`5가 아니다. 03 반응 전 부피(mL) X2 20 Y2 40 A 0 반응한 부피(mL) -20 -30 +20 반응 후 부피(mL) 0 10 20 반응 부피비는 X2`:`Y2`:`A=2`:`3`:`2이고 화학 반응식의 계수 비와 같다. 반응 전후에 원자는 소멸하거나 생성되지 않는다. 따라서 화학 반응식은 2X2 + 3Y2 2X2Y3이고, A는 1Ú X2Y3이다. ④ 기체 C는 1몰이므로 질량 보존 법칙에 의해 14+4=18이 분자량이다. ⑤ 반응한 A는 0.5몰이다. 오답 피하기 ② 기체 A 14`g이 0.5몰이므로 A의 분자량은 28이고, B 4`g 이 1몰이므로 B의 분자량은 4이다. 따라서 분자량의 비는 A`:`B=7`:`1이다. 06 aCH3OH + bO2 cCO2 + dH2O에서 계수를 맞추면, 1Ú a=2, b=3, c=2, d=4이므로 화학 반응식은 2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2O 이다. 1Ú ① a+b+c+d=2+3+2+4=11이다. ② 메탄올 1몰이 반응할 때 수증기는 2몰이 생성되므로 질량 은 18_2=36`g이다. ③ 메탄올의 분자량이 32이므로 메탄올 32`g은 1몰이고 반응 하는 산소는 1.5몰이므로 부피는 33.6`L이다. ④ 화학 반응식에서 계수비=분자 수비이므로 메탄올 1분자 가 반응하면 이산화 탄소 1분자가 생성된다. 오답 피하기 ⑤ 화학 반응식에서 계수비=몰비이므로 산소 3몰이 반응할 때 이산화 탄소는 2몰이 생성된다. 내신 만점 문제 p. 49~51 01 ③ 07 ③ 02 ④ 08 ① 03 ④ 09 ⑤ 04 ③ 10 ⑤ 06 ④ 05 ③ 11~12 해설 참조 04 반응 전후에 반응하지 않고 남아 있는 분자를 확인하여 반응식 을 만든다. 반응하지 않고 남아 있는 분자는 B2가 2개이므로, 01 ㄱ, ㄴ. 화학 반응식의 계수비=몰비=분자 수비=부피비(기체 인 경우)이다. 화학 반응식에서 계수비가 H2`:`O2`:`H2O= 4AB+2B2 4AB2이고, 계수를 정리하면 2AB+B2 2AB2이다. 1Ú 1Ú 05 생성된 기체 C가 22.4`L이므로 1몰이다. A, B, C의 화학 반 응식의 계수비=몰비=1`:`2`:`2이므로, 반응한 A는 0.5몰, B는 1몰이므로 A의 분자량은 28, B의 분자량은 4이다. C의 2`:`1`:`2이므로 부피비와 몰비도 H2`:`O2`:`H2O=2`:`1`:`2이다. 오답 피하기 ㄷ. 화학 반응식의 계수로 부피비와 몰비를 알 수 있지만, 질량 비는 알 수 없다. 원자량을 이용하여 질량비를 구하면 H2`:`O2`:`H2O=1`:`8`:`9이다. 분자량은 질량 보존 법칙에 의해 14+4=18이다. ① 질량 보존 법칙에 의해 기체 C의 질량은 기체 A와 B의 질 02 ㄴ, ㄷ. 메테인의 분자량을 통해 메테인의 양(mol)을 구할 수 있다. 이를 통해 생성된 이산화 탄소의 양(mol)을 구한 후, 실 량의 합이다. A 14`g과 B 4`g의 합은 18`g이므로 생성된 기 험 온도와 압력에서 기체 1몰의 부피를 이용해 이산화 탄소의 체 C의 질량은 18`g이다. 부피를 구할 수 있다. ③ 기체 A는 0.5몰이므로 부피가 11.2`L이고, B는 1몰이므 오답 피하기 로 22.4`L이다. 따라서 반응 전 기체 A와 B의 총 부피는 ㄱ. 메테인의 분자량을 통해 메테인의 양(mol)을 구하고, 계 11.2+22.4=33.6`(L)이다. 수비는 몰비와 같으므로 메테인의 양(mol)과 이산화 탄소의 10 정답과 해설 양(mol)이 같다는 것을 알 수 있다. 이산화 탄소의 양(mol)을 다음으로 H의 개수를 맞추기 위해 생성물인 H2O 앞에 4를 붙 알면 부피는 알 수 있으므로 이산화 탄소의 분자량은 필요 인다. 없다. 03 ㄱ. 반응에 참여하지 않은 분자 XY가 1개 있으므로, 화학 반 2XY2이다. 따라서 Y2가 1몰 반응 응식은 2XY + Y2 하면 생성물은 2몰 생성된다. 1Ú ㄴ. 질량 보존 법칙에 의해 용기에 존재하는 물질의 총 질량은 반응 전과 후가 같다. 오답 피하기 C3H8 + aO2 3CO2 + 4H2O 1Ú 마지막으로 O의 개수를 맞추기 위해 반응물인 O2 앞에 5를 붙 인다. C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O 1Ú 따라서 a=5, b=3, c=4이므로 a+c=3b이다. ㄷ. (나)에는 C3H8 4.4`g이 완전 연소하여 생성된 CO2와 H2O 및 연소 후 남은 O2 3.2`g이 들어 있다. C3H8의 분자량이 44이 므로 4.4`g은 0.1몰이다. C3H8 0.1몰은 O2와 반응하여 CO2 0.3 ㄷ. XY가 1개 남아 있고, XY`:`Y2=2`:`1의 몰비로 반응하 몰과 H2O 0.4몰을 생성한다. 연소 후 남은 O2 3.2`g은 므로, Y2가 반응하지 못하고 남을 것이다. 0.1몰이다. 따라서 (나)에서 물질의 총 양(mol)은 0.3+0.4+ 3.2 32 = 04 기준 Ⅰ을 적용한 탄소 1몰의 질량은 12.000`g이고, 기준 II를 0.1=0.8(몰)이다. 오답 피하기 적용한 탄소의 질량은 다음과 같다. 12.000`g`:`15.995`g=x`:`16.000`g, x=12.000_ 16.000 15.995 , x?12.003`g 따라서 기준 I을 적용한 탄소 1몰의 탄소 원자 수보다 기준 II 를 적용한 탄소 1몰의 원자 수가 더 많다. ㄷ. 기준 II의 탄소 1몰에 포함된 탄소 원자 수가 더 많으므로 완전 연소시켰을 때 산소가 기준 I보다 더 많이 소모된다. 따 라서 소모된 산소의 질량이 더 크다. 오답 피하기 ㄱ. 원자량을 정하는 기준이 달라져도 원자의 실제 질량은 변 하지 않고, 온도와 압력이 같을 때 일정량의 분자가 차지하는 부피도 변하지 않기 때문에 밀도는 같다. ㄴ. 기준 II는 기준 I보다 탄소의 질량이 더 크다. 따라서 1몰 에 포함된 원자 수도 많아지므로 생성된 이산화 탄소의 분자 수는 기준 I을 적용한 탄소 1몰을 완전 연소시킬 때보다 기준 II를 적용한 탄소 1몰을 완전 연소시킬 때가 더 많다. 05 ㄱ, ㄴ. 반응물과 생성물의 원자 수가 같아야 하므로 a=2, b=6, c=2, d=3이다. 따라서 반응식은 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2이다. Al의 원자량이 27이므로 Al 1Ú 2.7`g은 0.1몰이다. 계수비=몰비=Al`:`HCl=2`:`6=1`:`3 이므로 Al 2.7`g은 HCl 0.3몰과 반응한다. 오답 피하기 ㄷ. 몰비=Al`:`H2=2`:`3이므로 Al 2.7`g(0.1몰)이 반응하면 H2 0.15몰이 발생하므로 0.15_22.4`L=3.36`L가 발생한다. 06 ㄱ. 프로페인 연소 반응의 화학 반응식에서 먼저 C의 개수를 맞추기 위해 생성물인 CO2 앞에 3을 붙인다. C3H8 + aO2 3CO2 + cH2O 1Ú ㄴ. C3H8 0.1몰은 0.5몰의 O2와 반응한다. 따라서 반응한 O2 의 질량은 0.5_32=16`g이다. (나)에서 반응 후 남은 O2의 질량이 3.2`g이므로 (가)에서 반응 전 O2의 질량 x는 반응한 질량과 반응 후 남은 질량을 더한 16`g+3.2`g=19.2`g이다. 07 ㄱ. C(s)+O2( g) CO2( g)에서 탄소 12`g은 탄소 1`mol 이므로 산소 1`mol과 반응하여 이산화 탄소 1`mol이 생성되 1Ú 므로 A의 부피는 변하지 않는다. 따라서 실린더의 높이도 변 ㄷ. 2Mg(s) + O2( g) 0.5`mol이고, 산소 0.25`mol과 반응하므로 다음과 같이 나타 2MgO(s)에서 마그네슘 12`g은 1Ú 하지 않는다. 낼 수 있다. 2Mg(s) + O2( g) 2MgO(s) 1Ú 반응 전 양(mol) 0.5 1 반응한 양(mol) -0.5 -0.25 반응 후 양(mol) 0 0.75 0 +0.5 0.5 반응 전 실린더 안에는 산소 기체 1몰이 있었고, 반응 후에는 산소 기체 0.75몰이 남아 있으므로 (나)의 반응 전후 실린더 안 기체의 부피비는 1`:`0.75=4`:`3이다. 오답 피하기 ㄴ. (나)에서 산소 기체는 0.25몰 반응한다. 08 ㄱ. 반응 전후 원자 수는 변하지 않으므로 메테인의 연소 반응 식을 완성하면 메테인 1몰과 산소 2몰이 반응하여 완전 연소 되므로 a는 2이다. 반응 전(mol) CH4 + 2O2 1Ú CO2 + 2H2O 반응(mol) -1 -2 +1 +2 반응 후(mol) 1 2 1 0 2 0 정답과 해설 11 개념서 | 정답과 해설 따라서 생성된 물질의 질량의 비율은 CO2`:`H2O=44`:`36 11 [모범 답안] ⑴ C3H8( g) + 5O2( g) 3CO2( g) + 4H2O( g) =11`:`9이다. 따라서 (가)는 H2O이고, (나)는 CO2이다. ㄴ. (가)의 산소 원자 수는 2H2O이므로 2개이고, (나)의 산소 원자 수는 CO2이므로 2개이다. 따라서 (가)와 (나)의 산소 원 오답 피하기 자 수는 같다. ㄷ. 반응 전과 후의 기체의 양(mol)이 같으므로 기체의 부피 도 반응 전후에 같다. 09 ㄱ. 몰비=계수비=M`:`H2=2`:`1이므로 금속 1몰이 반응하 면 H2가 0.5몰 생성된다. 따라서 0`¾, 1 기압에서 H2 11.2`L 가 발생한다. ⑵ 프로페인의 분자량이 44이므로, 프로페인 22`g은 =0.5몰 1Ú 22 44 이다. 반응 몰비는 프로페인`:`수증기=1`:`4이므로 수증기는 2몰 생성된다. 따라서 18_2=36`g이다. 해설 ⑴ 프로페인이 산소와 반응하여 연소하면 이산화 탄소 와 물을 생성한다. 반응 전후의 원자의 종류와 수가 같으므로 화학 반응식은 C3H8( g) + 5O2( g) 이다. 1Ú 3CO2( g) + 4H2O( g) ⑵ 프로페인의 분자량이 44이므로 프로페인 22`g은 0.5몰이다. 프로페인과 수증기의 부피비는 1`:`4이므로 수증기는 2몰이 생 성된다. 따라서 생성되는 수증기의 질량은 18_2=36`g이다. ㄴ. 0`¾, 1 기압에서 기체 1몰의 부피가 22400`mL이므로 실 험 I에서 발생한 수소 기체의 양(mol)은 =0.05몰이다. ⑴ 화학 반응식을 옳게 쓴 경우 1120 22400 채점 기준 ㄷ. 몰비는 M`:`H2=2`:`1이므로 M의 원자량을 x라고 하면 수증기의 질량과 계산 과정을 모두 옳게 쓴 경우 ⑵ 수증기의 질량만 옳게 쓴 경우 반응한 M의 양(mol)은 이므로 몰비는 M`:`H2= `:`0.05 2.4 x 2.4 x =2`:`1에서 x=24이다. 배점 40`% 60`% 30`% 10 ㄱ. 부피비와 질량비는 관계 없다. 실험 (가)에서 반응 후 질량 비가 B`:`C=10`:`11이고, 반응 전 질량비 A`:`B=1`:`2이므 이다. 12 [모범 답안] ⑴ 분자식은 CO2이고, 분자량은 M(wÁ+wª-w£) wÁ 로 반응하는 질량비는 A`:`B=7`:`4이다. ㄴ. 반응하는 질량비는 A`:`B`:`C=7`:`4`:`11이며 (나)에서 반응 후 질량비가 A`:`C=1`:`2이므로 반응 전 질량비는 ⑵ (가)에서 탄산 칼슘 가루의 질량 wÁ을 크게 측정하였을 때, (나)에서 삼각 플라스크의 질량 wª를 작게 측정하였을 때, (라) 에서 반응 후 삼각 플라스크의 질량(w£)을 크게 측정하였을 A`:`B=12.5`:`4=25`:`8이다. 때, 분자량이 작게 측정된다. ㄷ. 질량 보존 법칙에 의해 반응 전후의 질량은 보존된다. 해설 ⑴ 기체 X는 이산화 탄소(CO2)이다. 탄산 칼슘의 양(mol) w1 M 은 이고, 이산화 탄소의 질량은 (wÁ+wª-w£)이다. 따라 서 이산화 탄소의 분자량을 x라고 하면 wÁ M = (wÁ+wª-w£) x 이므로, x= M(wÁ+wª-w£) wÁ 이다. ⑵ 분자량이 작게 측정되는 경우는 분모인 wÁ이 크게 측정되 채점 기준 기체 X의 분자식과 분자량을 모두 옳게 쓴 경우 ⑴ 기체 X의 분자식과 분자량 중 한 가지만 옳게 쓴 경우 분자량이 작게 측정되는 경우를 세 가지 모두 옳게 서술한 경우 ⑵ 분자량이 작게 측정되는 경우를 두 가지만 서술한 경우 분자량이 작게 측정되는 경우를 한 가지만 서술한 경우 배점 40`% 20`% 60`% 40`% 20`% 실험 (가)에서 반응 후 질량비가 10`:`11이므로, 전체를 21로 생각하면 반 응 전은 A`:`B=1`:`2이므로 7`:`14로 볼 수 있다. 는 경우이다. 문제 속 자료 A, B, C의 질량비 구하기 실험 반응 전 반응 후 (가) (나) A`:`B=1`:`2 A`:`B=x`:`y B`:`C=10`:`11 A`:`C=1`:`2 2A + B 1`:`2 2C 1Ú 반응 전 질량 7 반응 -7 반응 후 질량 0 14 -4 10 +11 7`:`4`:`11 +11 따라서 반응 질량비는 A`:`B`:`C=7`:`4`:`11이다. 실험 (나)에서 반응 후 질량비가 A`:`C=1`:`2이므로 다음과 같이 나타낼 수 있다. 반응 질량비는 같다. 2A + B 2C 1Ú 반응 전 질량 12.5(x) 반응 -7 반응 후 질량 5.5 4( y) -4 0 1`:`2 +11 +11 따라서 반응 전 A`:`B=12.5`:`4=25`:`8이다. 12 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 03 | 용액의 농도 탐구 대표 문제 p. 56~57 01 ③ 02 2.925`g, 부피 플라스크 가 같다. 오답 피하기 02 ① (가)와 (나)는 용액과 용질의 비율이 같으므로 퍼센트 농도 개념서 | 정답과 해설 01 황산 구리(II)는 수화물의 형태로 존재하므로 황산 구리(II) 오 수화물의 분자량을 사용하여야 한다. 용질의 질량을 정확하게 잰 후, 비커에 넣어 증류수로 녹인다. 증류수로 녹인 용액을 부피 플라스크에 넣고, 비커를 증류수로 씻어낸 용액도 부피 플라스크에 넣어야 정확한 농도의 용액을 만들 수 있다. 부피 플라스크의 표선 가까이에서는 스포이트를 사용한다. 오답 피하기 스포이트는 소량의 액을 흘려 내는 기구로, 용액을 정확하게 표선까지 채워지게 하려고 한 방울씩 떨어뜨린다. 02 0.1`M NaCl 수용액 0.5`L를 만드는 것으로 필요한 NaCl의 x mol 0.5`L , x=0.05`mol이다. NaCl 양(mol)(x)은 0.1`M= 0.05`mol의 질량(y)은 0.05`mol= , y=2.925`g y`g 58.5`g/mol 이다. 표준 용액을 만들 때에는 부피 플라스크를 사용해야 한 다. 문제 속 자료 0.1`M NaCl 수용액 500`mL 만들기 실험 준비물 500`mL 부피 플라스크, 전자저울, 약포지, 약숟가락, 스포이트, 비커 필요한 용질 양 0.1`M NaCl 수용액 0.5`L를 만들기 위해서 용질은 0.05`mol 필요하 므로 2.925`g를 필요하다. 실험 과정 ① 전자저울 위에 약포지를 올리고 영점을 맞춘 후 NaCl 2.925`g을 측 정한다. 용액도 넣는다. 표선을 맞춘다. ④ 증류수를 표선 근처까지 부어주고 잘 섞어준 후, 스포이트를 이용하여 ②, ③, ④, ⑤ 용액의 온도가 증가하면 용액의 부피가 증가하 므로 몰 농도는 작아지고, 밀도도 작아진다. 03 염화 나트륨 수용액의 밀도가 1.1`g/mL이므로 퍼센트 농도 는 다음과 같이 구한다. 9`g 100`mL_1.1`g/mL _100?8.18`% 염화 나트륨의 화학식량이 58.5이므로, 몰 농도는 다음과 같 이 구한다. 9 58.5 `mol 0.1`L ?1.54`M 20`g 40`g/mol 0.5`L 04 처음 NaOH 수용액의 몰 농도는 =1`M이고, 이 중 200`mL만 취했으므로 1`M_0.2`L=0.2`mol의 NaOH을 포함한다. 이를 1`L로 묽혔으므로, 몰 농도는 =0.2`M 0.2`mol 1`L 이다. 05 저울에 비커를 올려놓고 NaCl을 정확히 측정하여 넣는다. NaCl이 들어 있는 비커에 증류수를 넣어 유리 막대로 저으면 서 녹인다. 깔때기를 사용하여 비커의 용액을 부피 플라스크 에 넣고 증류수로 비커를 씻어 그 용액도 넣는다. 부피 플라스 크의 표선이 넘지 않도록 증류수를 넣다가, 스포이트를 이용 하여 정확히 500`mL까지 채워지도록 한다. 측정 → 녹이기 → 옮기기 → 표선 맞추기를 기억하도록 한다. 므로 몰 농도는 0.25 0.5 =0.5`M이다. 오답 피하기 ①, ② 용매의 부피를 맞추고 용질을 넣으면, 용질에 의해 용 액 전체의 부피가 변한다. 따라서 물 500`mL에 수산화 나트 수 없다. 몰 농도는 1`M이다. 0.5 0.5 =1`M이다. ⑤ 수산화 나트륨 0.5몰이 용액 500`mL에 녹아 있으므로 정답과 해설 13 ② 측정한 NaCl을 비커에 넣고 증류수를 넣어 녹인다. ③ 비커의 용액을 500`mL 부피 플라스크에 넣고, 비커를 증류수로 씻은 06 ③ 수산화 나트륨 10`g은 10 40 =0.25몰이고, 용액이 0.5`L이 기초 탄탄 문제 p. 58 륨 40`g을 넣으면 용액의 부피는 500`mL가 아니다. 같은 까 01 ② 02 ① 03 ② 04 ② 05 ③ 06 ③ 닭으로 물 1`L에 수산화 나트륨 20`g을 녹여도 0.5`M이 될 01 퍼센트 농도를 구하기 위해서는 용액의 질량이 필요하며, 용액 ④ 수산화 나트륨 40`g은 40 40 =1몰이고, 용액이 1`L이므로 의 질량을 구하기 위해서는 밀도가 필요하다. 퍼센트 농도(%)= _100이므로, 용질의 질량(g) 용액의 질량(g) 160`g 500`mL_1.5`g/mL _100=21.3`%이다. 개념서 | 정답과 해설 내신 만점 문제 p. 59~61 01 ③ 07 ③ 02 ② 08 ⑤ 03 ① 09 ② 04 ③ 10 ⑤ 06 ⑤ 05 ⑤ 11~12 해설 참조 이 포함되어 있다. 오답 피하기 ㄷ. 염산 0.01`M 0.5`L에는 0.01_0.5=0.005`mol의 염산 01 ①, ②, ④, ⑤ (가)와 (나) 모두 용액 500`g에 용질의 양은 25`g이고, 물의 질량이 475`g으로 같으므로 물 분자 수도 같 다. 설탕의 분자량이 더 크므로, 용질의 입자 수와 양(mol)은 ③ 두 용액의 밀도가 같아서 용액의 부피가 같으므로, 몰 농도 모두 (나)가 더 크다. 오답 피하기 는 (나)가 더 크다. 1`M= 있다. 오답 피하기 02 ㄴ. (나)에서 녹아 있는 포도당의 질량을 x라고 하면, x 180 0.5`L 이므로 x=90`g이다. 즉, 포도당은 90`g이 녹아 이 있다. ㄱ. (가)는 1`% 포도당 수용액이므로, 1`%= y 1000`mL_1.0`g/mL _100이므로 y=10으로 포도당 이 10`g 녹아 있다. 따라서 (가)의 포도당의 양(mol)은 1 18 몰 이고, (나)의 포도당의 양(mol)은 0.5몰이므로 녹아 있는 포도 당의 분자 수는 (가)<(나)이다. ㄷ. (가)를 몰 농도로 환산하면 (나)의 몰 농도보다 작다. 1 18 `mol 1`L ?0.056`M이므로 ㄴ. 표준 용액을 만들 때는 부피 플라스크를 사용한다. 05 ㄱ. (가)에서 용질 40`g에 용액 200`g이므로 용액의 퍼센트 농 ㄴ. (가) 용액 100`g에는 용질 20`g이 포함되어 있으므로, 용액 40 도는 160+40 _100=20`%이다. 20 50 `mol 의 몰 농도는 1`L =0.4`M이다. ㄷ. (다)에서 (가) 용액 20`g에는 용질이 4`g, (나) 용액 0.5`L 에는 용질이 10`g 녹아 있으므로 A는 14 50 `mol=0.28`moL 06 ㄱ, ㄴ. 시약포지를 포함하지 않은 설탕의 질량을 측정해야 하 고, 비커에 남은 설탕까지 부피 플라스크에 넣어야 설탕 34.2`g을 정확하게 넣을 수 있다. ㄷ. 표선을 넘긴 용액 속에도 설탕 분자가 포함되어 있으므로 용액을 덜어내면 1`L 속의 설탕의 양이 감소하여 농도가 낮아 진다. 07 (가)는 30`% 수용액이므로 그 속에 포함된 수산화 나트륨의 질 량(x)은 x 120 _100=30`%, x=36`g이다. (나)는 2.6`M 수용액이므로, 그 속에 포함된 수산화 나트륨 양(mol)을 y라고 하면, 2.6`M= y 120`g 1.3`g/mL Ö1000 03 용질의 질량을 몰로, 용액의 밀도를 이용하여 용액의 부피를 질 량으로 환산하여 용질의 질량을 구한다. HA 수용액 V`mL 의 =9.6`g이다. y=0.24`mol이다. 따라서 수산화 나트륨의 질량은 0.24_40 질량은 V`mL_d`g/mL=Vd`g이고, 용질의 질량을 구하면 (다)에서 물의 양이 6몰이므로, 물의 질량은 18_6=108`g이 100`:`c=dV`:`x, x= cdV 100 이다. 용질의 질량을 몰로 환산하면 다음과 같다. 용질의 양(mol)= 용질의 질량 용질의 화학식량 = cdV 100 a = cdV 100a 용액의 부피를 500`mL로 만들었으므로 몰 농도는 다음과 같다. 몰 농도= 용질의 양(mol) 용액의 부피 = cdV 100a 0.5 = cdV 50a 04 ㄱ. 0.01`M_0.5`L=0.5`M_x`L이므로 x는 0.01`L이다. 0.01`L=10`mL이므로 A는 10이다. 따라서 0.5`M 염산 10`mL를 부피 플라스크에 넣고, 증류수를 넣어 500`mL 표 선을 맞추어 준다. 14 정답과 해설 고, 수산화 나트륨의 질량은 120-108=12`g이다. 따라서 수산화 나트륨의 질량은 (가)>(다)>(나)이다. 08 용질의 양(mol)=몰 농도_부피이므로 1`M A 수용액 50`mL 에 포함된 용질의 양(mol)과 0.5`M A 수용액 100`mL에 포 함된 용질의 양(mol)은 같다. 09 표준 용액을 만들 때 사용하는 실험 기구는 부피 플라스크이다. 황산의 밀도가 1.4`g/mL이므로 50`% 황산 7`mL에 포함된 황산의 질량은 1.4`g/mL_7mL_ =4.9`g이다. 따라서 50 100 몰 농도는 =0.05`M이다. 4.9`g 98`g/mol 1`L 개념서 | 정답과 해설 10 몰 농도(M)= 용질의 양(mol) 용액의 부피(L) 으로 (가)는 8 100 , (나)는 4 50 , (다)는 2 25 로 용액의 몰 농도는 모두 같다. 11 [모범 답안] ⑴ =5`M 100`g 40`g/mol 0.5`L ⑵ 5`M NaOH 수용액 0.5`L 속에는 5`M_0.5`L=2.5`mol 의 수산화 나트륨이 들어 있다. 따라서 2.5`M NaOH 수용액은 1`L까지 만들 수 있다. ⑶ 이 용액을 500`mL로 묽히려면 500`mL 부피 플라스크가 필요하고, (나)의 용액을 모두 넣은 후, 증류수를 넣어 500`mL 부피 플라스크의 표선에 맞추고 잘 섞어 준다. 이 과정에서 용 질의 양(mol)은 변하지 않으므로 0.8`M_0.1`L=y`M_0.5`L 이므로 y=0.16`M이다. 서술형 Tip 용액에 물을 넣어 희석하거나, 두 용액을 섞을 때 용액의 부피 와 농도는 변하지만 용질이 반응하지 않는다면, 용질의 전체 양 (mol)은 변하지 않고 일정하다. ⑶ 처음 만든 NaOH 수용액을 모두 1`L 부피 플라스크에 넣 채점 기준 는다. 용액이 담겨 있던 용기를 증류수로 씻어 부피 플라스크 계산 과정이 정확하고 정답을 옳게 쓴 경우 에 넣고, 1`L 부피 플라스크의 표선까지 증류수를 넣고, 잘 흔 정답만 쓴 경우 들어서 섞어 준다. 해설 용액의 몰 농도를 구하면 =5`M이므로 용액 100`g 40`g/mol 0.5`L 계산 과정이 정확하고 정답을 옳게 쓴 경우 정답만 쓴 경우 실험 과정을 옳게 서술하고 정답을 옳게 쓴 경우 의 농도는 5`M이다. 묽힌 용액과 처음 용액에 포함된 수산화 둘 중 하나만 쓴 경우 ⑴ ⑵ ⑶ 배점 20`% 10`% 20`% 10`% 60`% 30`% 나트륨의 양(mol)이 같다. 5`M 용액 0.5`L에는 수산화 나트 륨이 5`M_0.5`L=2.5`mol 포함되어 있다. 2.5`M 용액은 2.5`mol=2.5`M_x`L이므로 x=1`L이다. 채점 기준 옳게 계산하고, 정답을 옳게 쓴 경우 정답만 옳게 쓴 경우 옳게 계산하고, 정답을 옳게 쓴 경우 정답만 옳게 쓴 경우 실험 과정을 옳게 서술한 경우 ⑴ ⑵ ⑶ 실험 과정에서 1`L 부피 플라스크를 사용하여 용액을 담는 것까지만 서술한 경우 배점 20`% 10`% 20`% 10`% 60`% 30`% 12 [모범 답안] ⑴ 0.02`mol의 HCl과 0.06`mol의 HCl이 녹아 있 는 용액 50`mL이므로 (0.02+0.06)mol 0.05`L =1.6`M이다. ⑵ 0.08`mol의 HCl의 녹아 있는 용액 100`mL이므로 용액의 0.08`mol 몰 농도는 0.1`L = 0.1`L × x`M, =0.8`M이다. ⑶ (나) 용액 100`mL를 부피 플라스크에 넣고 물을 넣어 500`mL까지 표선을 맞춘 후 잘 섞어 준다. 농도는 0.8`M × 하였다. 단원 마무리하기 01 ③ 07 ④ 13 ② 19 ④ 02 ④ 08 ④ 14 ① 20 ② p. 64~69 03 ③ 09 ④ 05 ③ 21 ① 04 ⑤ 10 ⑤ 16 ④ 22 ③ 05 ① 11 ③ 17 ① 23 ③ 06 ④ 12 ③ 18 ③ 24 ② 01 ㄱ. 나일론과 폴리에스터는 합성 섬유로 의류 문제 해결에 기 여하였다. ㄴ. 암모니아는 하버에 의해 대량으로 합성되었고, 화학 반응 식은 N2 + 3H2 2NH3이다. 1Ú 오답 피하기 ㄷ. 철은 제련 기술 개발로 대량으로 생산되어 기계, 운송 수 단, 건축물 등 다양한 분야의 기초 재료로 이용되고, 알루미늄 은 가벼우면서도 단단한 성질을 이용하여 창틀이나 건물 외벽 에 이용된다. 따라서 철과 알루미늄은 주거 문제 해결에 기여 0.1`L = y`M × 0.5`L, y=0.16`M이다. 해설 ⑴ 1.0`M HCl(aq) 20`mL에는 0.02`mol의 HCl이, 2.0`M HCl(aq) 30`mL에는 0.06`mol의 HCl이 포함되어 있고, 전체 부피는 50`mL이므로, (0.02+0.06)`mol 0.05`L =1.6`M 이다. 02 ㄴ, ㄷ. 원유의 분별 증류는 탄화수소의 끓는점 차이에 따라 분리하는 방법이다. 석유 가스는 석유 분해에서 30`¾ 이하에 서 생기는 프로페인과 뷰테인을 주성분으로 하고 석유 분해 과 정에서는 프로펜과 뷰텐도 포함된다. 실온에서는 기체이지만 가압, 냉각으로 쉽게 액화되므로 L PG (L iq ue fi ed ⑵ 이 용액을 희석하면 부피가 100`mL가 되고 용질의 양(mol) petroleum gas)라고도 한다. 중유는 석유 제품 중 가장 많 은 같으므로, 1.6`M_0.05`L=0.1``L_x`M, x=0.8`M이다. 이 유출되며 그 수율은 40`%에 이른다. 탄소 수 18∼40인 탄 정답과 해설 15 화수소들이다. 중유는 다시 가공하면 윤활유, 아스팔트, 석유, 07 XZ2 12`L를 기준으로 하여 1몰로 정하고, 나머지 XY4, Y2Z 03 ㄱ. (가)는 에탄올, (나)는 아세트알데하이드, (다)는 아세트산 이다. (가)가 산화되면 (나)가 되고, (나)가 산화되면 (다)가 된 과 Z의 원자량은 같다. 코크스 등을 만들 수 있다. 오답 피하기 ㄱ. 원유의 분별 증류 탄화수소의 끓는점 차를 이용한 분리 방 법이다. 탄소의 수가 작을수록 끓는점이 낮아 먼저 분리된다. 다. 산화 과정에서는 산소나 수소의 출입만이 있으므로 탄소 의 개수는 같다. ㄷ. (가)~(다) 분자 1`mol이 완전 연소할 때 생성되는 이산화 탄소의 양(mol)은 같고, 생성되는 H2O의 양(mol)은 (가)가 3`mol, (나)가 2`mol, (다)가 2`mol이다. 따라서 생성되는 HªO의 양(mol)이 가장 큰 것은 (가)이다. 오답 피하기 ㄴ. 폼알데하이드는 탄소가 1개이고 화학식은 HCHO이다. 04 ㄱ. 수소 기체 1`g은 0.5`mol이고, 부피가 2`V`L라 하였으므 로, 2V`L=11.2`L, V=5.6`L이다. 산소가 V`L이므로 0.25`mol이 있다. 따라서 질량은 8`g이므로 w는 8이다. ㄴ. XO3는 11.2`L이고 0.5몰이 40`g이므로 분자량은 80이 다. 따라서 X의 원자량은 32이다. ㄷ. X 2의 분자량은 32_2=64 이고, XO 2의 분자량은 32+(16_2)=64이다. 따라서 Xª와 XOª의 분자량은 같다. 05 수소 2`g은 1`mol로 ㉢ 6.02_1023개이고, 산소는 16`g으로 0.5`mol이고 ㉡ 11.2`L이다. 수소 1`mol과 산소 0.5`mol은 완전 연소하여 수증기 ㉣ 1`mol을 생성하므로 질량은 ㉠ 18`g 이다. 반응 전후의 질량이 변하지 않는 것은 질량 보존 법칙 이다. 06 화학 반응식을 세우면 CmHn + 5O2 1Ú 2CO2 + 2x`H2O + x`O2 이다. 반응 전후 없어지거나 새로 생성되는 물질이 없으므로 산소 원자의 개수를 계산하면 5_2=(2_2)+(2x+2x)이 다. 따라서 x는 3 2 이며 m은 2, n은 6이다. 화학 반응식의 계 4CO2 + 6H2O 수를 정수로 맞추면 2C2H6 + 10O2 1Ú + 3O2이다. 의 양(mol)은 1 4 몰, 1 3 몰로 둔다. ㄴ. X의 원자량을 x, Y의 원자량을 y, Z의 원자량을 z라 고 할 때 x, y, z는 각각 6, 1 2 , 8이다. XY4의 분자량은 6+ 4× { 1 2 } =8이고, Z의 원자량이 8이므로 XY4의 분자량 ㄷ. XY2Z의 분자량은 6+ 2× +8=15이므로 15`g은 1 2 } { 1몰이다. 1몰의 부피는 12`L이므로 12`L이다. 오답 피하기 는 3`:`4이다. ㄱ. X의 원자량을 x, Y의 원자량을 y, Z의 원자량을 z라고 할 때 x, y, z는 각각 6, 1 2 , 8이다. 따라서 X`:`Z의 원자량비 문제 속 자료 실린더 속 기체의 분자량 구하기 1 4 몰 1 3 몰 XY¢ 3 L, 2 g Y™Z 4 L, 3 g 1몰 XZ™ 12 L, 22 g 같은 온도와 압력에서 같은 부피에는 같은 수의 분자가 들어 있으므로, XZ2가 12`L일 때를 기준으로 하여 1몰로 계산하면, XY4`:`YªZ`:`XZ2 의 몰비는 `:` `:`1이다. XZ2의 분자량은 22이고, XY4는 몰이므로 1 4 1 3 1 4 분자량은 8, Y2Z는 몰이므로 분자량이 9라고 할 수 있다. 따라서 X의 원자량을 x, Y의 원자량을 y, Z의 원자량을 z라 하면, x+4y=8 2y+z=9 x+2z=22 이므로 x=6, y= , z=8이다. 따라서 X`:`Z의 원자량비는 6`:`8=3`:`4 이다. 1 3 1 2 08 1몰의 부피가 22.4`L이고, 11.2`L는 0.5몰이므로 탄화수소 A의 1몰 질량은 30`g, 탄화수소 B의 1몰 질량은 40`g이다. ㄴ. B의 질량 백분율을 통한 C와 H의 몰비는 C`:`H= =3`:`4이다. 90 12 `:` 10 1 ㄱ. 탄화수소의 분자식이 C2H6이므로 실험식은 CH3이다. ㄷ. 1`g 속에 포함된 수소 원자의 수는 A가 B보다 많으므로, ㄷ. 계수비=부피비이므로 연소 전 부피는 (2+10)=12`L이 생성되는 물의 양(mol)도 A가 더 많다. 고, 때 연소 후 부피는 (4+6+3)=13`L이다. 오답 피하기 오답 피하기 ㄴ. 반응 전후의 산소의 원자 개수를 계산하면 5_2=(2_2) ㄱ. A의 질량 백분율을 통해 실험식을 구하면 C`:`H= =1`:`3이므로 실험식은 CH3이고, 분자량 80 12 `:` 20 1 이 30이므로 A의 분자식은 C2H6이다. +(2x+2x)이므로 x= 3 2 이다. 16 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설\ 문제 속 자료 A와 B의 실험식과 분자식 구하기 부 피 ( L ) 11.2 A B 구분 질량 백분율 (%) 탄소 수소 탄화수소 A 80 탄화수소 B 90 20 10 0 15 20 질량(g) 탄화수소 A와 B 11.2`L(=0.5`mol)의 질량이 각각 15`:`20이므로 A 의 분자량은 30, B의 분자량은 40이다. 탄화수소 A의 질량 백분율을 통해 실험식을 구하면, C`:`H= =1`:`3이므로, 실험식은 CH3이고, 분자량이 30이므로 A의 분자식은 C2H6이다. 탄화수소 B의 질량 백분율을 통해 실험식을 구하면, C`:`H= =3`:`4이므로, 실험식은 C3H4이고, 분자량이 40이므로 B의 분자식은 C3H4이다. 80 12 `:` 20 1 90 12 `:` 10 1 09 용기 내 전체 원자 수를 이용하여 a`g의 X2Y의 분자 수를 a', b`g의 X2Y2의 분자 수를 b'라 하면 3a'+8b'=19N 6a'+4b'=14N 이고, a'=N, b'=2N이므로, 분자 수는 다음과 같다. X2Y N 2N X2Y2 4N 2N ㄴ. X2Y a`g에는 N개의 분자가, X2Y2 2b`g에는 4N개의 5 4 (가)에서 X 원자 수 (나)에서 X 원자 수 2N+8N 4N+4N 분자가 있다. 따라서 = = 분자 수 (가) (나) 이다. 2N개이므로 총 4N개이다. 오답 피하기 X2Y2가 X2Y의 4배이다. 11 ㄱ. (가)의 성분 원소의 질량비가 C`:`H=6`:`1이므로 분자량 에 맞추어 보았을 때 질량비는 C`:`H=48`:`8이고, 분자식은 C`:`H= `:` =4`:`8에서 C4H8이므로 (가)를 구성하는 C와 48 12 8 1 H의 몰비는 1`:`2이다. ㄷ. (나)의 분자량이 44이고 (가)와 수소의 개수가 같으려면, (가)의 분자식이 C 4H 8이므로 (나)는 C 3H 8이다. 따라서 x`:`y=36`:`8이므로 9`:`2이다. 오답 피하기 ㄴ. (나)는 분자식이 C3H8이므로 C 원자 수는 3이다. 12 일정량의 A가 들어 있는 실린더에 B를 넣어가면서 반응시켰 다. B가 0`g일 때 부피가 24`L인 것을 통해 A 1`mol이 실린 더에 들어 있었음을 알 수 있다. B를 16`g 넣은 (가)에서 A와 B가 모두 반응하여 C 24`L, 1`mol이 생성되었다는 것을 알 수 있다. 반응이 완결된 (가) 이후에 B 16`g을 더 넣었을 때 발생한 기 체의 부피가 12`L인 것으로 보아 B 16`g이 12`L으로 B의 분 자량이 32임을 알 수 있다. 따라서 (가)에서는 A 1`mol 과 B 0.5`mol 이 반응하여 C 1`mol 이 생성되었으므로 화학 반응식은 2A( g) + B( g) 2C( g)이다. 1Ú ㄷ. 화학 반응식은 2A( g) + B( g) 2C( g)이며 화학 반 응에서 반응 전후의 원자의 종류와 개수가 같으므로 A가 X2, 1Ú B가 Y2라고 했을 때, C는 X2Y이다. 오답 피하기 ㄱ. 화학 반응식이 2A( g) + B( g) 2C( g)이므로 부피비 는 A`:`B`:`C=2`:`1`:`2인 것을 알 수 있다. 하지만 질량비는 1Ú ㄴ. 넣어 준 B의 질량이 32`g일 때는 반응이 완결된 (가) 이후 에 B 16`g을 더 넣은 것으로 부피가 12`L 증가한 것으로 보아 ㄷ. (나)에서 용기 내 전체 분자 수는 X2Y가 2N개, X2Y2가 화학 반응식의 계수로 알 수 없다. ㄱ. (나)에서 X2Y와 X2Y2의 분자 수는 같고 (가)에서는 생성된 C와 반응하지 않은 B가 남아 있는 것을 알 수 있다. 13 ㄱ, ㄴ. (나)가 일정한 질량의 A와 넣어 준 B가 모두 반응한 10 ㄱ. (가)는 Mg + 2HCl CaCO3 + 2HCl 1Ú 1Ú b=1, c=2이다. MgCl2 + H2↑이고, (나)는 CaCl2 + H2O + CO2↑로 a=2, 지점으로, 이때 반응한 질량은 다음과 같다. A( g) + 2B( g) x`g 32`g 1Ú 2C( g) + D( g) 22`g 18`g ㄴ. X는 이산화 탄소이고, 분자량은 44이다. 반응 전과 후의 질량은 일정하므로, x+32=18+22, x=8 ㄷ. Mg 24`g은 1`mol이므로, 충분한 양의 염산과 반응했을 이다. 따라서 분자량의 비는 때 수소 기체 1`mol이 생성된다. (나)에서 탄산 칼슘 100`g은 A`:`B`:`C`:`D=8`:`16`:`9`:`22라고 할 수 있다. 1`mol이므로 충분한 양의 염산과 반응했을 때 이산화 탄소 오답 피하기 1`mol이 생성된다. 따라서 0`¾, 1 기압에서 발생하는 기체의 ㄷ. (가)에서는 A가 8`g, B가 16`g 있으므로 B가 한계 반응 부피는 22.4`L로 같다. 물로 작용하여 다음과 같이 반응한다. 정답과 해설 17 개념서 | 정답과 해설 A( g) + 2B( g) 16 8 -4 -16 2C( g) + D( g) 1Ú +9 +11 4 0 9 11 반응 전( g) 반응 ( g) 반응 후( g) 따라서 A가 4`g 남는다. A, B, C, D의 분자량을 각각 8, 16, 9, 22라고 하면 A는 0.5몰이 남는다. (나)에서는 3몰이 반응하고 3몰이 생성되었으므로 반응 후 전 체 분자 수는 3몰이고, (가)에서는 남아 있는 A 0.5몰과 생성 물 1.5몰이 있으므로 반응 후 전체 분자 수는 (나)가 (가)의 1.5배이다. 문제 속 자료 분리된 피스톤 속의 기체의 양 A 2 g B 1 g A 2 g B 1 g C 1 g 20 cm 20 cm 10 cm 30 cm (가) (나) 기체의 부피비는 몰비와 같고, 피스톤에서 너비와도 같다. 따라서 (가)에서 A와 B의 몰비는 A`:`B=1`:`1이다. (나)에서는 A`:`(B+C)의 부피비가 1`:`3이므로, 몰비는 A`:`B`:`C= 1`:`1`:`2이다. A, B, C의 분자량을 각각 Ma, Mb, Mc라고 할 때, 물질의 양(mol)= 질량 분자량 이므로, Ma`:`Mb`:`Mc= `:` `:` =4`:`2`:`1이다. 2 1 1 1 1 2 14 수소 원자의 전체 질량이 같다는 정보를 바탕으로 기체의 양, 물질의 양(mol), 부피를 구하면 다음과 같다. (다) CH4 1 2 NA 1 2 `mol x`g=8`g 3 4 V`L 1 2 `mol이 기체 분자식 (가) H2 분자의 개수 NA개 물질의 양 (mol) 1`mol 수소의 질량 전체 질량 부피 2`g 2`g 3 2 V`L (나) NH3 2 3 NA 2 3 `mol 2`g 11.3`g V`L 므로 전체 질량은 16_ 1 2 =8`g이다. 오답 피하기 ㄴ. (가)의 부피는 3 2 V`L이다. ㄷ. (다)에 있는 총 원자의 수는 NA이다. 5 2 2`g 수소 원자의 전체 질량은 같다. 반응 후 양(mol) 0 ㄱ. CH¢의 화학식량은 16이고, 물질의 양(mol)은 로, a=1이다. 따라서 MYª=2이고, 처음 Y2는 1.25몰이므 16 ㄴ, ㄷ. 0`¾, 1 기압에서 22.4`L는 1몰이므로, 실험 Ⅰ의 부 피를 통해 기체의 양(mol)을 알아보면 다음과 같음을 알 수 있다. Y2의 분자량을 MY2라고 한다. X2( g) + 2Y2( g) 0.5 ? aA( g) 1Ú 반응 전 양(mol) 반응 양(mol) -0.5 -1 0.5 MYª a 2 a 2 이때 0.5 MYª + a 2 = 16.8`L 22.4`L 3 4 = `mol이다. 미지수 a는 1 이상인데 a가 2 이상이면 식이 성립되지 않으므 실험 II에서는 반응비=계수비=몰비를 알고 있으므로, Xª의 로 VÁ=28`L이다. 분자량을 MXª라고 하면, 반응 전 양(mol) X2( g) + 2Y2( g) 0.5 ? A( g) 1Ú 반응 양(mol) -0.25 -0.5 반응 후 양(mol) 0 21 MXª +0.25 1 4 다. 따라서 21 MXª + 1 4 = 22.4`L 22.4`L =1(전체 기체의 부피가 22.4`L이므로 1몰)이고 MXª=28이다. 처음 X2는 1몰이므로 ㄱ. X2( g) + 2Y2( g) 이다. 따라서 실험식은 XY2이다. 1Ú A( g)이므로 A의 분자식은 X2Y4 15 ㄱ. 부피비=몰비이다. (가)에서 A와 B의 부피가 같으므로 A와 B의 양(mol)도 같다. ㄷ. A, B, C 분자량을 각각 Ma, Mb, Mc라고 할 때 물질 의 양(mol)= 이므로 Ma`:`Mb`:`Mc= `:` `:` = 2 1 1 1 1 2 질량 분자량 Vª=22.4`L이다. 오답 피하기 4`:`2`:`1이다. 오답 피하기 18 정답과 해설 ㄴ. (가)의 A와 B의 부피비가 1`:`1이고 (나)의 A`:`(B+C)의 부피비가 1`:`3이므로 A`:`B`:`C=1`:`1`:`2이다. 따라서 (가) 의 전체 분자의 양은 (1+1)이고, (나)의 전체 분자의 양은 17 그래프에서 Mg의 질량이 증가하여도 수소 기체의 부피는 72`mL로 일정한 부분이 염산이 모두 반응한 구간이다. (1+2)이므로 (가)`:`(나)=2`:`3이다. Hª 1몰의 부피가 24`L이므로, 72`mL는 0.003`mol이다. 개념서 | 정답과 해설\ Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2( g) 1Ú 화학 반응식에서 수소 기체가 0.003`mol이 생성되려면 HCl 필요하다. 0.01`mol이 있어야 하므로 0.01_(23+35.5)=0.585`g이 ㄷ. 용질이 늘어났는데 용액의 농도가 0.1`M이 되려면 물을 추 ㄴ. 0.1`M 용액을 0.01`M로 묽히기 위해서는 용액의 1 10 을 는 0.006`mol이 필요하고, 이때 염산은 0.2`L가 사용되었으 므로, 염산의 몰 농도는 0.006`mol 0.2`L =0.03`M이다. 18 ㄱ. 0.1`M NaOH 수용액 300`mL에는 0.03``mol의 NaOH 이 포함되어 있고, NaOH의 화학식량이 40이므로 질량으로 환 ㄴ. 8`g의 NaOH이 추가되면 총 9.2`g이 되므로, 용액의 농도 산했을 때 1.2`g이다. 9.2`g 40`g/mol 0.3`L 는 오답 피하기 ?0.77`M이다. 가해야 한다. 이때 용액의 부피를 x라고 하면 =0.1`M이 므로, x=2.3`L이고, 처음 용액이 300`mL였으므로 2`L의 물을 추가하여야 한다. 9.2 40` x 19 수산화 나트륨의 몰 농도는 =0.8`M이다. 중화 반 8`g 40`g/mol 0.25`L 응에서 H+과 OH-은 1`:`1 몰비로 반응하므로 반응한 0.4`M HCl(aq)의 부피 x는 0.8`M_250`mL=0.4`M_ x`mL, x=500`mL이다. 화학 반응식에서 생성물인 HªO라 NaCl 의 몰비는 1`:`1이므로 물 0.2`mol이 생성될 때 염화 나트륨도 0.2`mol이 생성되며, 용액의 총 부피가 250+500=750`mL 이므로, 염화 나트륨 수용액의 몰 농도는 0.2`mol 0.75`L ?0.27`M 이다. 20 ㄱ, ㄷ. 퍼센트 농도를 몰 농도로 환산하기 위해서는 용액의 부 피를 알아야 하므로 용액의 밀도가 필요하고, 용질의 양(mol) 이 필요하므로 황산의 화학식량이 필요하다. 오답 피하기 ㄴ, ㄹ, ㅁ. 용액의 화학식량과 밀도만 있으면 된다. 물의 분자 량과 밀도는 필요하지 않다. 황산 용액의 온도도 필요하지 않다. 21 0.1`M 염화 나트륨 수용액 100`mL를 만들기 위해서는 0.1`M_0.1`L=0.01`mol의 염화 나트륨이 필요하므로 이 양을 저울로 측정하여 비커의 증류수에 넣고 녹인다. 100`mL 부피 플라스크에 비커의 용액을 넣고, 증류수로 비커를 세척 하여 그 용액도 부피 플라스크에 넣고 표선까지 증류수를 채 운다. 오답 피하기 ① 0.1`M NaCl 수용액 100`mL를 만들기 위해서는 용질이 22 ㄱ. 0.1`M NaOH 수용액 500`mL를 만들기 위해서는 0.1`M_0.5`L=0.05`mol의 NaOH이 필요하다. 0.05`mol 의 질량은 NaOH의 질량 40 =0.05`mol이므로 NaOH 질량은 2`g인데, 순도가 99`%이므로 `g이 필요하다. 200 99 ㄷ. 0.1`M NaOH 수용액의 퍼센트 농도를 구하기 위해서는 밀도를 이용하여 용액의 질량을 구한다. 2`g 500`mL_1`g/mL 오답 피하기 _100=0.4`%이다. 취해 10배로 묽히면 된다. 따라서 y=50`mL이다. 23 ㄷ. (가)와 (나)를 각각 200`mL씩 섞은 용액의 농도는 (0.1_0.2)`mol+(0.3_0.2)`mol 0.4`L =0.2`M이다. 오답 피하기 ㄱ. (가)에서 HCl은 0.1`M_0.5`L=0.05`mol이고, (나)에서 HCl은 0.3`M_0.2`L=0.06`mol이므로 (가)보다 (나)가 용 질의 양(mol)이 더 많다. ㄴ. (가)와 (나)를 모두 섞으면 용질은 0.05`mol+0.06`mol= 0.11`mol이고 용액의 부피는 500`mL+200`mL=700`mL 이므로, 용액의 농도는 ?0.16`M이다. 0.11`mol 0.7`L 24 ㄱ. 희석된 용액의 농도(x)는 0.1_0.3=x _0.5 에서 x=0.06`M이다. 오답 피하기 ㄴ. 용액이 희석되더라도 용질의 양(mol)은 같다. ㄷ. 용액의 농도가 다시 0.1`M이 되려면 NaOH을 추가로 넣 어 주어야 한다. 다시 0.1`M로 만들었을 때 들어 있는 NaOH 의 질량을 x라고 하면, 0.1`M= 이므로 x=2`g이고, 이미 0.03`mol, 즉 40_0.03=1.2`g의 NaOH이 포함되어 있 x 40`g/mol 0.5`L 으므로 0.8`g만 더 넣어 주면 된다. 정답과 해설 19 개념서 | 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 II 원자의 세계 1. 원자의 구조 01 | 원자의 구성 입자 탐구 대표 문제 01 ④ ③ 양성자와 중성자는 질량이 비슷하다. ⑤ 양성자는 (+)전하를 띠고 전자는 (-)전하를 띠지만 전하 량의 크기는 같으며, 중성자는 전하를 띠지 않는다. 오답 피하기 ② 전자는 양성자와 중성자에 비해 질량이 매우 작다. 04 ① X와 Y는 양성자수가 같고 중성자수가 다르므로 동위 원소 p. 75 관계이다. ② 질량수는 양성자수와 중성자수의 합과 같으므로 X는 12, Y는 13, Z는 14로 XMg>F이다. F, Na, Mg이 네온(Ne)과 같은 전자 배치를 갖는 이온이 되면 등전자 이온이 된다. 등전자 이온은 원자 번호가 클수록 이온 반 지름이 작으므로 이온 반지름은 F->Na+>Mg2+이다. 또한 F은 비금속 원소이므로 이온 반지름이 원자 반지름보다 크고, Na과 Mg은 금속 원소이므로 이온 반지름이 원자 반지 름보다 작다. 이 모든 것을 종합하면 F은 점선보다 위쪽에, Na과 Mg은 점 선 아래쪽에 나타내야 한다. 의 음극선 실험으로 전자가 발견되었다. ㄱ. (가)에서 발견된 원자핵은 (+)전하를 띤다. 오답 피하기 ㄴ. 원자 질량의 대부분은 원자핵이 차지한다. 전자의 질량은 양성자와 중성자의 질량에 비해 매우 작다. ㄷ. 모든 원자에는 원자핵이 1개 존재한다. 중성 원자에서는 전자 수와 원자핵을 구성하는 양성자수가 같다. 02 ㄱ. (가)는 알파(a) 입자 산란 실험 결과 제시된 행성 모형, (나)는 보어의 원자 모형, (다)는 음극선 실험 결과 제시된 푸 딩 모형이다. 원자 모형이 제시된 시대적 순서는 (다) → (가) → (나) 순서이다. ㄴ. (가) 모형에는 원자핵이 있으므로 a 입자 산란 실험에서 a 입자 경로의 휘어짐을 설명할 수 있다. ㄷ. (나) 모형은 전자가 전자 껍질에만 존재할 수 있으므로 에 너지 준위가 불연속적임을 설명할 수 있다. 03 이온의 전하를 통해 양성자수와 전자 수의 차이를 알 수 있으 며, (가)는 전자, (나)는 중성자, (다)는 양성자임을 알 수 있다. 따라서 각 이온의 입자 수는 다음과 같다. 이온 (가)(전자)의 수 A+ 10 (나)(중성자)의 수 12 (다)(양성자)의 수 11 B2- 10 9 8 C2+ 10 12 12 ㄷ. 질량수는 양성자수와 중성자수의 합이므로 A는 23, B는 17, C는 24로 C가 가장 크다. 오답 피하기 ㄱ. 입자 (나)는 중성자이다. ㄴ. 원자 번호는 양성자수와 같으므로 B 1 2M g 2 +인 까닭은 1 1N a +의 핵전하가 12Mg2+의 핵전하보다 작기 때문이다. ㄴ. 비금속성은 같은 주기에서 18족을 제외하고 원자 번호가 클수록, 같은 족에서는 원자 번호가 작을수록 크므로 C(F)가 ㄷ. 같은 주기에서 원자 번호가 커질수록 원자핵의 전하가 커 져서 이온화 에너지가 대체로 증가한다. 원자핵의 전하는 C(F)가 D(O)보다 크므로 이온화 에너지는 C가 D보다 크다. 인 1s2 2s1에서 전자 1개를 각각 떼어 내므로 A가 B보다 커야 하는데, 이는 자료와 일치하지 않는다. 따라서 A는 리튬이 아 니다. 만약 A가 탄소(C), B가 질소(N), C가 산소(O)라고 한 다면, A의 제2 이온화 에너지는 A+의 바닥상태 전자 배치인 1, B의 제2 이온화 에너지는 B+의 바닥상태 전자 1s2 2s2 2px 배치인 1s2 2s2 2px 1에서 전자 1개를 각각 떼어 내므로 B 가 A보다 크다. 따라서 A는 탄소, B는 질소, C는 산소이다. ㄴ. B의 바닥상태 전자 배치는 1s2 2s2 2px B의 홀전자 수는 3이다. 1이므로 1 2py 1 2pz 1 2py ㄷ. 원자가 전자 수는 A가 4, B가 5, C가 6이므로 A와 B의 원자가 전자 수의 합은 C의 원자가 전자 수보다 크다. 오답 피하기 ㄱ. A는 탄소(C)이다. 22 A는 제4 이온화 에너지가 급격히 증가하므로 원자가 전자 수 가 3, B는 제2 이온화 에너지가 급격히 증가하므로 원자가 전 자 수가 1, C는 제3 이온화 에너지가 급격히 증가하므로 원자 가 전자 수가 2이다. 따라서 A는 13족 원소인 알루미늄(Al), B는 1족 원소인 나트륨(Na), C는 2족 원소인 마그네슘(Mg) ㄱ. 같은 주기에서 원자 번호가 커질수록 유효 핵전하가 증가 한다. 따라서 유효 핵전하는 A가 가장 크다. ㄴ. 같은 주기에서 원자 번호가 커질수록 원자 반지름이 감소 한다. 따라서 원자 반지름은 원자 번호가 가장 작은 B가 가장 이다. 크다. 이다. 23 바닥상태 전자 배치에서 홀전자 수가 1인 원소는 Na, Al, Cl 이다. A는 금속 원소이므로 Na과 Al 중 하나이고, B는 비금 속 원소이므로 Cl이다. A는 바닥상태 전자 배치에서 전자가 들어 있는 p 오비탈 수 전자가 들어 있는 s 오비탈 수 가 1보다 크므로 A는 Al이다. ㄷ. 안정한 A 이온의 전자 배치는 K(2) L(8)로 전자 껍질 수 가 2이고, 안정한 B 이온의 전자 배치는 K(2) L(8) M(8)로 전자 껍질 수가 3이다. 따라서 안정한 이온의 반지름은 B 이 온이 A 이온보다 크다. 오답 피하기 ㄱ. A의 바닥상태 전자 배치는 K(2) L(8) M(3)이므로 원자 가 전자 수는 3이다. ㄴ. A의 안정한 이온은 Al3+이므로 네온(Ne)과 전자 배치가 같고, B의 안정한 이온은 Cl-이므로 아르곤(Ar)과 전자 배치 가 같다. ㄷ. 같은 주기에서 원자 번호가 커질수록 이온화 에너지는 대 체로 증가한다. 그러나 예외적으로 13족 원소의 이온화 에너 지는 2족 원소보다 작으므로 제1 이온화 에너지는 C>A>B 가장 크다. 오답 피하기 정답과 해설 35 개념서 | 정답과 해설\ \ 개념서 | 정답과 해설 III 1. 화학 결합 01 | 화학 결합의 성질 탐구 대표 문제 01 ⑤ 02 (가) 수소 (나) 산소 화학 결합과 분자의 세계 에 의해 형성된다. ⑤ 물은 공유 결합에 의해 형성되고, 염화 나트륨은 이온 결합 p. 136 ② 비활성 기체를 제외한 모든 원자들은 옥텟 규칙을 만족하고 03 ① 옥텟 규칙은 가장 바깥 전자 껍질에 8개의 전자가 채워질 때 안정하다는 이론이다. 네온은 2주기 18족 원소로 최외각 전자가 8이므로 안정한 전자 배치를 이루고 있다. 오답 피하기 있지 않다. 10, 18이다. ③ 가장 바깥 전자 껍질에 전자가 8개 배치되어야 옥텟 규칙을 만족한다. 안정한 전자 배치를 갖는 원자의 총 전자 수로는 2, ④ 원자는 전자를 잃거나 얻어서 옥텟 규칙을 만족하거나, 전 자쌍을 공유하여 옥텟 규칙을 만족한다. ⑤ 네온, 아르곤의 최외각 전자 수는 8이지만 헬륨의 최외각 전자 수는 2이다. 반면, 반응에 참여하는 전자인 원자가 전자 수는 헬륨, 네온, 아르곤 모두 0이다. 01 ⑤ 물의 전기 분해 실험을 통해 물 분자의 화학 결합에 전자가 관여함을 알 수 있다. 오답 피하기 아니다. ① (+)극에서는 산소 기체가 발생한다. 산소는 위험한 기체가 ② 교류 전원을 사용하면 (+)극과 (-)극이 계속 바뀌게 되므 로 하나의 플라스틱 빨대에 수소와 산소를 각각 모을 수 없다. ③ (+)극에 연결된 빨대의 용액은 산성이 되고, (-)극에 연 결된 빨대의 용액은 염기성이 된다. 페놀프탈레인 용액은 염 04 ①, ②, ④ 비활성 기체는 주기율표에서 18족 원소로 대부분 옥텟 규칙을 만족하고 있어 화학 반응을 거의 하지 않는다. 기성 용액에서 붉은색을 나타내므로 (-)극에서 붉은색으로 ⑤ 비활성 기체의 최외각 전자 수는 헬륨이 2, 네온과 아르곤 변하는 것을 관찰할 수 있다. 이 8이지만, 원자가 전자 수는 모두 0이다. ④ 물을 전기 분해할 때 발생하는 수소와 산소의 부피비는 2 : 오답 피하기 1로 일정하다. 02 물 분자(HªO)는 수소 원자 2개와 산소 원자 1개로 이루어져 있다. 전기에 의해 물은 분해되어 수소 기체와 산소 기체가 2 : 1의 부피비로 발생한다. 양쪽 시험관에 발생한 기체의 부 피를 통해 (가)극에 연결된 시험관에서는 수소 기체가, (나)극 에 연결된 시험관에서는 산소 기체가 발생했음을 알 수 있다. ③ 비활성 기체는 다른 물질과 반응하지 않는 성질을 활용하여 실생활과 산업 현장에서 널리 사용되고 있다. 예를 들어 전구 의 필라멘트가 산소와 만나 연소하는 것을 막기 위해 전구 내 부를 아르곤 기체로 가득 채운다. 05 Ne은 1sÛ` 2sÛ` 2pß`의 전자 배치로 총 10개의 전자를 갖는다. Ca은 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2의 전자 배치로 총 20개의 전자 를 갖지만, Ca2+은 Ca이 전자 2개를 잃어 Ar과 같은 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6의 전자 배치를 갖는다. 기초 탄탄 문제 p. 140 Na은 1sÛ` 2sÛ` 2pß` 3sÚ`의 전자 배치로 총 11개의 전자를 갖지 01 ② 02 ③, ④ 03 ① 04 ③ 05 ④ 06 ⑤ 만, Na±은 Na이 전자 1개를 잃어 Ne과 같은 1sÛ` 2sÛ` 2pß`의 01 염화 나트륨 용융액의 전기 분해와 물의 전기 분해는 화학 결합 이 형성될 때 전자가 관여한다는 것을 확인할 수 있는 실험이다. F은 1sÛ` 2sÛ` 2pÞ`의 전자 배치로 총 9개의 전자를 갖지만, FÑ 은 F이 전자 1개를 얻어 Ne과 같은 1sÛ` 2sÛ` 2pß`의 전자 배치 02 ③, ④ 물(HªO) 분자는 수소 원자 2개와 산소 원자 1개로 구성 된 화합물이며, 물을 구성하는 수소와 산소의 화학 결합에 전자 O는 1sÛ` 2sÛ` 2pÝ`의 전자 배치로 총 8개의 전자를 갖지만, OÛ`Ñ 은 O가 전자 2개를 얻어 Ne과 같은 1sÛ` 2sÛ` 2pß`의 전자 배치 전자 배치를 갖는다. 를 갖는다. 를 갖는다. ① 원소는 한 종류의 성분으로만 이루어진 물질이다. 물은 수 따라서 Ne의 전자 배치와 같은 이온은 3개이다. 소와 산소로 이루어져 있으므로 원소가 아니라 화합물이다. ② 순수한 물은 전자를 전달하는 매개체(이온)가 거의 없으므 06 알루미늄은 가장 바깥 전자 껍질에 전자 3개가 있으므로, 이 전자 3개를 잃으면 옥텟 규칙을 만족하게 된다. 따라서 알루미 로 전기가 잘 통하지 않는다. 늄의 안정한 이온 상태는 AlÜ`±이다. 가 관여한다. 오답 피하기 036 정답과 해설 내신 만점 문제 p. 141~143 01 ① 07 ② 02 ③ 08 ④ 03 ② 09 ⑤ 04 ④ 10 ⑤ 05 ③ 06 ① 11~12 해설 참조 수 있다. 오답 피하기 01 ㄱ. 공유 결합, 이온 결합과 같은 화학 결합은 전자를 통해 결 합이 이루어지므로 전자가 관여한다. ㄴ. 비활성 기체는 안정하여 다른 원소와 화학 결합을 거의 형 오답 피하기 성하지 않는다. 개념서 | 정답과 해설 ㄷ. 실험을 통해 이온 결합에 전자가 관여하고 있음을 확인할 ㄱ. 가열을 하는 것은 염화 나트륨을 액체로 만들기 위해서이 다. 염화 나트륨은 이온 결합 화합물로 고체 상태에서는 전류 가 흐르지 않아 전기 분해가 불가능하며, 가열하여 액체 상태 가 되어야 전류가 흘러 전기 분해가 가능해진다. ㄷ. 비활성 기체와 같은 전자 배치를 가지려는 것이 옥텟 규칙 05 ㄱ. (가)는 염화 나트륨 용융액의 전기 분해 실험 장치로 (+) 극에서는 염소 기체, (-)극에서는 나트륨이 생성된다. (나)는 이다. 할로젠 원소는 최외각 전자 수가 7로 옥텟 규칙을 만족 물의 전기 분해 실험 장치로 (+)극에서는 산소 기체, (-)극 하기에는 전자가 1개 부족하다. 에서는 수소 기체가 생성된다. ㄷ. 전기 분해 실험을 통해 화학 결합에 전자가 관여함을 확인 02 ① 실험 보고서의 제목은 ‘물의 전기 분해 실험’으로, 공유 결 합에 전자가 관여함을 알아보는 실험이다. ② 순수한 물은 전류가 잘 흐르지 않아 전기 분해가 일어나지 할 수 있다. 오답 피하기 않는다. 따라서 전류가 잘 흐르게 하기 위해 이온 결합 물질을 넣어 전해질 역할을 하게 한다. 이때 수산화 나트륨을 사용할 수 있다. ④ 물을 전기 분해하면 (-)극에서 수소, (+)극에서 산소 기 체가 발생한다. 산소 기체가 발생하는 전극 (라)는 (+)극이다. ⑤ 물의 전기 분해 실험을 통해 공유 결합에는 전자가 관여함 을 알 수 있다. 오답 피하기 ③ 실험에서 산소가 10`mL 발생했으므로 수소는 산소의 2배 인 20`mL가 발생한다. 03ㄷ. 물을 전기 분해하는 실험의 전체 반응식은 2HªO 1Ú 2Hª+Oª이다. 오답 피하기 ㄱ. (가)와 (나)는 4eÑ로, 이동하는 전자 수가 서로 같아야 한다. ㄴ. 반응이 진행되면 수소가 발생하는 (-)극은 OHÑ이 생성 되어 염기성으로 변하고, 산소가 발생하는 (+)극은 H±이 생 성되어 산성으로 변하게 된다. 문제 속 자료 물의 전기 분해 반응 •(-) 극 : 4HªO + 4eÑ •(+) 극 : 2HªO 1Ú Oª + 4H± + 4eÑ 2Hª + 4OHÑ 1Ú 6HªO + 4eÑ 2HªO 1Ú 2Hª + Oª + 4OHÑ + 4H± + 4eÑ 4HªO •전체 반응 : 2HªO 2Hª + Oª 1Ú ㄴ. (가)의 (-)극에서는 나트륨이 생성된다. 하지만 (나)에서 수산화 나트륨은 전해질로 물에 전류가 잘 흐르게 돕는 역할을 할 뿐 전기 분해가 되지는 않으므로, (나)의 (-)극에서는 나트 륨이 아닌 수소 기체가 발생한다. 문제 속 자료 염화 나트륨과 물의 전기 분해 실험 비교 (+) (-) 염화 나트륨 용융액 전원 장치 1 0 20 1 2 0 V 3 0 0 A 3 POWER O N OFF CURRENT FINE VOLT DC O 30V GND (-) (+) 물 + 수산화 나트륨 실험 대상 염화 나트륨 물 이온 결합 공유 결합 결합의 종류 전기 전도성 고체 상태에서는 전류가 흐 르지 않기 때문에 용융시 킴. 전해질 필요 없음 전류가 잘 흐르지 않기 때 문에 전해질이 필요함 (+)극 염소 기체 발생 산소 기체 발생, H± 생성 (-)극 나트륨이 액체 상태로 생성 수소 기체 발생, OHÑ 생성 결론 이온 결합에 전자가 관여함 공유 결합에 전자가 관여함 04 ㄴ. 염화 나트륨 용융액의 전기 분해 실험의 전체 반응식은 2Na(l)+Clª( g)이다. 따라서 염화 나트륨 2 2NaCl(l) 1Ú 오답 피하기 몰을 전기 분해하면 염소 기체 1몰이 발생한다. 총 전자 수도 10으로 동일하다. ㄴ. 산화 이온과 네온 원자의 최외각 전자 수는 8로 동일하며, 06 ㄱ. 산화 이온과 네온 원자는 양성자수가 다르고 중성자수도 다르지만, 전자 배치가 똑같이 옥텟 규칙을 만족하고 있다. 정답과 해설 037 ㄷ. 산화 이온은 옥텟 규칙을 만족하고 있으나 (-)전하를 띠 비활성 기체 모두 0이다. 고 있어 (+)전하를 띠고 있는 물질과 잘 반응한다. 네온은 옥 ㄴ. 비활성 기체는 모두 안정한 전자 배치를 이루므로 반응성 텟 규칙을 만족하고 전기적으로 중성이므로 다른 물질과 거의 이 거의 없다. 반응하지 않는다. ㄷ. 이름에서 알 수 있듯이 비활성 기체는 실온에서 기체이다. 07 중성 원자 X는 총 전자 수가 3이므로 원자 번호 3번인 리튬 (Li)이고, 중성 원자 Y는 총 전자 수가 8이므로 원자 번호 8 11 [모범 답안] ⑴ 아르곤 ⑵ 아르곤은 18족 원소로 가장 바깥 전자 껍질의 전자 수가 8 번인 산소(O)이다. ㄷ. X의 안정한 이온은 X±이고, Y의 안정한 이온은 YÛ`Ñ이므 로 이온이 띠는 전하의 부호가 서로 반대이다. 로 안정한 전자 배치를 이루므로 반응성이 거의 없다. 따라서 아르곤은 산소와 반응하지 않는다. 이러한 성질을 이용하여 전구 필라멘트의 산화 방지를 위해 전구 안을 아르곤 기체로 채워 놓는다. 오답 피하기 성한다. ㄱ. X는 금속 원소이므로 비금속 원소인 Y와 이온 결합을 형 해설 수소와 메테인은 가연성 물질로 불꽃을 대면 공기 중의 ㄴ. X는 전자 1개를 잃어 첫 번째 전자 껍질에 전자가 2개 채 산소와 빠르게 반응하여 ‘펑’ 하는 소리가 난다. 아르곤은 비활 성 기체로 반응성이 없어 아무런 변화 없이 비눗 방울만 터진다. 워진 He과 같은 전자 배치를 가지고, Y는 전자 2개를 얻어 서술형 Tip 아르곤의 안정성을 전자 배치와 연관지어 설명할 수 있어야 두 번째 전자 껍질에 전자가 8개 채워진 Ne과 같은 전자 배치 한다. 를 가진다. 08 2, 3주기 원자들이 옥텟 규칙을 만족하기 위해서는 최소의 전 자를 잃거나 얻어서 비활성 기체와 같은 전자 배치를 가져야 한다. 즉, 옥텟 규칙을 만족하기 위해 A는 전자 2개를 얻고, B는 전자 3개를 잃고, C는 전자 2개를 잃으며, D는 전자를 잃거나 얻지 않는다. 따라서 잃거나 얻는 전자의 개수 합은 2+3+2+0=7이다. 문제 속 자료 옥텟 규칙을 만족하기 위해 잃거나 얻는 전자 수 A(O): 1sÛ` 2sÛ` 2pÝ`  전자 2개 얻음  1sÛ` 2sÛ` 2pß`=[Ne] B(Al): 1sÛ` 2sÛ` 2pß` 3sÛ` 3pÚ`  전자 3개 잃음  1sÛ` 2sÛ` 2pß`=[Ne] C(Mg): 1sÛ` 2sÛ` 2pß` 3sÛ`  전자 2개 잃음  1sÛ` 2sÛ` 2pß`=[Ne] D(Ar): 1sÛ` 2sÛ` 2pß` 3sÛ` 3pß`  전자 출입 없음 09 A, B, C, D는 각각 He, Be, O, Na이다. ㄱ. A(He)는 비활성 기체이므로 단원자 상태에서 매우 안정 하기 때문에 다른 원자와 화학 결합을 형성하지 않는다. ㄴ. B와 D는 전자를 얻어 옥텟 규칙을 만족하는 것보다 전자 를 잃어 옥텟 규칙을 만족하는 것이 훨씬 유리하기 때문에 양 이온이 되기 쉽다. 채점 기준 ⑴ 아르곤이라고 쓴 경우 비활성 기체가 안정한 전자 배치를 이루고 있어 반응성이 없 음을 밝히고, 실생활에서 이용되는 적절한 예를 한 가지 서술 한 경우 ⑵ 비활성 기체의 전자 배치를 설명하지 않고 비활성 기체이기 때문에 반응성이 없다고만 설명하며, 실생활에서 이용되는 적절한 예를 한 가지 서술한 경우 비활성 기체가 안정한 전자 배치를 이루고 있어 반응성이 없 음을 설명했지만, 실생활에서 이용되는 적절한 예를 한 가지 서술하지 못한 경우 비활성 기체의 전자 배치를 설명하지 않고 비활성 기체이기 때문에 반응성이 없다고만 설명하며, 실생활에서 이용되는 적절한 예를 한 가지 서술하지 못한 경우 12 [모범 답안] ⑴ 전자 ⑵ 물에 전자를 공급하면 물 분자가 수소 분자와 산소 분자로 분해된다. 이것으로부터 물 분자를 이루는 수소와 산소의 화 학 결합에 전자가 관여하고 있음을 알 수 있다. 해설 물의 전기 분해 실험은 물 분자를 구성하고 있는 수소와 산소 간의 공유 결합에 전자가 관여하고 있음을 확인하는 실험 이다. 물 분자에 전자를 공급함으로써 수소와 산소 간의 결합 이 깨지고 수소와 수소 간의 공유 결합과 산소와 산소 간의 공 ㄷ. C는 전자 2개를 얻어 CÛ`Ñ이 되어 Ne의 전자 배치를 가지 유 결합이 새롭게 형성된다. 게 되고, D는 전자 1개를 잃어 D±이 되어 마찬가지로 Ne의 채점 기준 전자 배치를 가지게 된다. ⑴ 전자라고 쓴 경우 10 ㄱ. 비활성 기체는 18족 원소로 1주기 He은 최외각 전자 수 가 2이고, 2주기 Ne과 3주기 Ar은 최외각 전자 수가 8이다. ⑵ 하지만 원자가 전자 수는 반응에 참여하는 전자의 수로 18족 실험의 결과와 전자 사이의 관계를 설명하고 화학 결합에 전 자가 관여하고 있음을 서술한 경우 다른 설명 없이 바로 화학 결합에 전자가 관여하고 있음을 서 술한 경우 038 정답과 해설 배점 20`% 80`% 60`% 60`% 40`% 배점 20`% 80`% 40`% 개념서 | 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 02 | 화학 결합의 종류 탐구 대표 문제 01 ④ 02 설탕 02 반발력과 인력에 의한 에너지가 최소 상태가 되는 거리인 c에 서 이온 결합이 형성된다. p. 153 오답 피하기 a, b는 반발력이 우세하여 이온 사이의 거리가 멀어지려고 하는 위치이고, d, e는 인력이 우세하여 이온 사 이의 거리가 가까워지려고 하는 위치이다. 01 ④ 흑연도 다이아몬드와 마찬가지로 공유 결정으로 녹는점이 문제 속 자료 이온 결합의 형성과 에너지 변화 그래프 매우 높다. 오답 피하기 은 녹는점이 매우 높다. 트륨 2가지이다. ① 공유 결합 물질 중 분자 결정은 녹는점이 낮고, 공유 결정 ② 주어진 물질 중 이온 결합 물질은 염화 마그네슘, 염화 나 ③ 포도당과 설탕에서 원자 간의 공유 결합력은 강하지만, 포 도당과 설탕의 분자 간의 인력은 약하므로 녹는점이 낮다. ⑤ 이온 결합, 공유 결합, 금속 결합 중 공유 결합(다이아몬드) 의 결합력이 가장 강하다. 반발력이 우세한 구간 인력과 반발력의 균형 지점 반발력에 의한 에너지 변화 에 너 지 b 0 a c 인력에 의한 에너지 변화 결합 길이 결합 에너지 d 이온 간 거리 인력이 우세한 구간 03 ① 일반적으로 금속 원소는 금속 결합, 금속 원소와 비금속 원 소는 이온 결합, 비금속 원소와 비금속 원소는 공유 결합을 형성 02 설탕은 분자 결정, 질산 구리(II)는 이온 결정, 흑연은 공유 결 정이다. 설탕은 분자 간의 결합력이 가장 약하여 녹는점이 가 한다. ② 두 원자가 각각 전자를 내놓아 만든 전자쌍을 서로 공유하 장 낮다. 따라서 녹는점이 낮은 설탕, 질산 구리(II), 흑연 순으 기도 하고, 한 원자가 일방적으로 전자쌍을 제공하여 서로 공 로 녹는다. 유(배위 결합)하기도 한다. 기초 탄탄 문제 p. 154 01 ⑤ 02 ③ 03 ③ 04 ③ 05 ② 06 ① 01 A는 전자 수가 3인 리튬 원자이고, B는 전자 수가 17인 염소 원자이다. 리튬은 금속 원소이고, 염소는 비금속 원소이다. 따 라서 리튬은 전자 1개를 잃어 양이온이 되고, 염소는 전자 1개 를 얻어 음이온이 되며, 이들 이온은 정전기적 인력에 의한 이온 결합을 한다. ④ 붕소와 같이 공유 결합을 형성할 때 옥텟 규칙을 만족하지 않는 경우가 있지만, 대부분의 경우에는 옥텟 규칙을 만족한다. ⑤ 결합 길이는 결합하는 원자 간의 반발력과 인력에 의한 에 너지가 최소가 되는 지점에서 원자핵 간 거리이다. 반발력이 우세하면 원자는 서로 멀어지려 하고, 인력이 우세하면 원자 는 서로 가까워지려 한다. 오답 피하기 ③ 공유 결합은 두 원자가 전자쌍을 공유하여 결합하는 것이 다. 전자쌍 1개를 공유하여 단일 결합을 형성하기도 하지만 2 개나 3개의 전자쌍을 공유하는 다중 결합도 존재한다. 다중 결 합을 하는 대표적인 물질로 산소 분자(O=O), 질소 분자 문제 속 자료 화학 결합의 종류 (NªN)가 있다. 구분 원리 물질 예 04 ③ 공유 결합 물질은 대부분 고체나 액체 상태에서 전기 전도 이온 결합 금속 원소의 양이온과 비금속 원소의 음이온 사이의 정전기적 인력으로 형성 NaCl, MgO 성이 없다. 오답 피하기 공유 결합 비금속 원소의 원자 사이에 전자쌍을 공유하여 형성 Hª, HªO, HCl, COª 배위 결합 전자쌍을 한 원자가 일방적으로 제공 하는 공유 결합 NH¢±, NH£BF£ 금속 결합 금속 양이온과 자유 전자의 정전기적 인력으로 형성 Na, Fe, Cu ① 분자 결정에서 원자 간의 결합력은 강하지만 분자 간의 인 ② 모든 원자가 공유 결합으로 이루어져 있는 공유 결정은 녹 는점과 끓는점이 매우 높다. 하지만 공유 결합으로 이루어진 분자(분자 결정)는 분자 간의 인력이 약해서 녹는점과 끓는점 력은 약하다. 이 낮은 편이다. 정답과 해설 039 ④ 양이온과 음이온으로 이루어져 있어 물에 잘 녹는 것은 이 문제 속 자료 이온 사이의 거리에 따른 에너지 변화 05 그림은 금속 결합을 보여 주는 전자 바다 모형이고, (가)는 자 이온 간 거리 개념서 | 정답과 해설 온 결정에 대한 설명이다. ⑤ 원자들이 공유 결합하여 그물처럼 연결되어 형성된 것은 공 유 결합 물질 중 공유 결정에 대한 설명이다. 자유 전자로 인해 금속은 전성과 연성이 좋고, 열 전도성과 전 유 전자이다. 기 전도성이 우수하다. 오답 피하기 ⑤ 자유 전자와 금속의 밀도는 관련이 없다. 06 ① 금속에 열을 가하면 금속 내부에 있는 자유 전자가 열에너 지를 얻어 진동하게 되고, 진동을 통해 열을 전달하게 되므로 에 너 지 0 NaY(g) NaX(g) • 이온 결합이 형성될 때 이온 간 거리: NaX( g)NaY( g) (cid:8857) 녹는점: NaX(s)가 NaY(s)보다 높다. 열전도성이 좋다. 오답 피하기 02 이온 결합 물질의 녹는점은 전하량이 클수록, 이온 간 거리가 짧을수록 높다. NaF, NaBr, MgO 중 MgO만 +2가 양이 ② 금속 결합은 금속 양이온과 자유 전자 간의 인력에 의한 결 온과 -2가 음이온이 결합한 물질이고, 나머지는 +1가 양이 합이다. 금속 양이온과 비금속 음이온 간의 인력에 의한 결합 온과 -1가 음이온이 결합한 물질이므로 녹는점이 월등히 높 은 이온 결합이다. 은 (다)는 MgO이다. NaF과 NaBr은 전하량은 같지만 FÑ의 ③ 금속에 전압을 걸면 자유 전자가 (+)극으로 이동하여 전기 반지름이 BrÑ의 반지름보다 작으므로 이온 간 거리는 NaF이 가 통한다. 전압을 걸어도 금속 양이온은 이동하지 않는다. NaBr보다 짧다. 따라서 NaF의 녹는점이 NaBr보다 더 높 ④ 금속에 힘을 가하면 양이온들의 층이 미끄러져 이동하지 으며, 이로부터 (가)는 NaBr, (나)는 NaF임을 알 수 있다. 만, 자유 전자들이 층 사이의 결합을 유지시켜 주므로 깨지거 나 쪼개지지 않는다. ⑤ 금속은 녹는점이 높아 실온에서 대부분 고체 상태로 존재하 지만, 예외로 수은은 실온에서 액체 상태로 존재한다. 내신 만점 문제 p. 155~157 01 ⑤ 07 ① 02 ③ 08 ⑤ 03 ④ 09 ① 04 ④ 10 ④ 05 ① 06 ⑤ 11~12 해설 참조 03 ㄴ. 염화 나트륨 고체는 전류가 흐르지 않지만 염화 나트륨 용 ㄹ. 염화 나트륨이 고체에서 액체로 변하면 이온 사이의 거리 융액은 전류가 흐른다. 가 조금 멀어지게 된다. 오답 피하기 ㄱ, ㄷ. 염화 나트륨 고체를 가열하여 용융시켜도 질량은 변하 지 않으며, 이온들의 결합 배열만 달라질 뿐 전하량의 총합은 변화가 없다. 04 녹는점, 끓는점으로 보아 AB는 실온에서 고체이며, 고체 상태 에서는 전기 전도성이 없고 액체 상태에서는 전기 전도성이 있 01 ㄱ. XÑ과 YÑ은 Na±과 각각 1 : 1의 개수비로 결합하고 있으 며, 에너지가 가장 낮은 지점에서 이온 사이의 거리는 NaY가 으므로 이온 결합 물질이다. NaX보다 더 멀기 때문에 YÑ의 반지름이 XÑ의 반지름보다 ①, ② AB는 이온 결합 물질이므로 A와 Bª는 각각 금속과 비금 크다는 것을 알 수 있다. 즉, Y가 X보다 더 큰 주기의 원소이 속 중 하나인데, 이원자 분자인 Bª가 비금속 원소로 이루어진 분 므로 X가 Y보다 원자 번호가 작다. 자로 실온에서 기체이고, A가 금속 원소로 실온에서 고체이다. ㄴ, 이온 결합이 형성되는 지점에서 NaX( g)의 에너지가 NaY( g)의 에너지보다 낮으므로 NaX가 더 강한 결합을 한 다고 예측할 수 있다. 따라서 이온 간에 더 강한 결합을 하고 ③ 생성물인 AB의 원자 수비가 A : B=1 : 1이므로 A와 B 가 주고받는 전자의 수는 같다. ⑤ AB는 이온 결합 물질이므로 물에 녹아 전류를 흐르게 할 있는 NaX(s)의 녹는점이 NaY(s)의 녹는점보다 더 높다. 수 있다. ㄷ. 결합 길이는 NaX( g)가 NaY( g)보다 짧으므로 이온 간 반발력이 우세하게 작용하는 이온 간 거리 구간은 NaX( g)가 NaY( g)보다 짧다. 오답 피하기 ④ AB는 이온 결합 물질이므로 힘을 가하면 쉽게 쪼개지거나 부 서진다. 힘을 가했을 때 휘어지는 것은 금속 결합 물질의 특징이다. 040 정답과 해설 문제 속 자료 이온 결합 물질의 특징 구분 성질 물질의 상태 실온에서 고체 녹는점, 끓는점 높음 전기 전도성 고체 상태에서 부도체 액체, 수용액 상태에서 도체 외부로부터 충격 깨지거나 쪼개짐 물에 대한 용해성 매우 잘 녹음 05 ㄱ. 이산화 탄소에서 탄소와 산소는 모두 옥텟 규칙을 만족하 오답 피하기 여 최외각 전자 수는 8로 같다. 오답 피하기 ㄴ. (나) 드라이아이스는 분자 결정으로 고체 상태에서 전기 전도성이 없다. ㄷ. (나)에서 분자 내의 원자 사이에는 공유 결합이 존재하지 만, 각 분자 사이에는 분산력이라고 하는 매우 약한 인력이 작 용하여 결정을 이룬다. 분산력은 분자와 분자 사이에 작용하 는 힘의 한 종류로, 순간적으로 무극성 분자와 무극성 분자 사 이에 전기적 힘이 작용하여 생기는 분자 간 힘이다. 06 강철솜을 공기 중에서 연소시키면 철이 공기 중의 산소와 반응 하여 산화 철(III)(FeªO£)을 생성한다. 4Fe(s) + 3Oª( g) 2FeªO£(s) 1Ú ㄱ. 강철솜이 산소와 결합하므로 반응한 산소의 질량만큼 질 량이 증가한다. 07 ㄱ. 핵 간 거리가 Xª에서 각 결 합의 전기 음성도 차이는 N-F가 1.0, O-H가 1.4, Li-F가 오답 피하기 3.0인데, Li-F는 금속과 비금속의 결합이므로 이온 결합이 다. 따라서 N-F와 O-H만 N-H 결합보다 극성이 큰 공유 결합이다. ㄷ. 무극성 공유 결합은 부분 전하를 띠지 않는다. 극성 공유 결합의 경우 한쪽 원자는 부분적인 양전하(d±)를, 다른 한쪽 원자는 부분적인 음전하(dÑ)를 띤다. 03 ㄱ, ㄴ. Clª는 같은 종류의 원자끼리 공유 결합하므로 무극성 공유 결합을 하며, 쌍극자 모멘트가 0이다. 02 ㄱ, ㄷ. 흑연은 탄소로만 이루어진 홑원소 물질이다. 중심 탄 소에 3개의 탄소가 공유 결합을 하며, 이는 탄소와 탄소의 결 합이므로 무극성 공유 결합이다. 즉, 흑연은 탄소로만 이루어 이다. 04 COª와 BCl£는 모두 극성 공유 결합을 하고 있는 무극성 분자 져 있기 때문에 모든 결합이 무극성 공유 결합이며, 쌍극자 모 ㄱ. COª와 BCl£를 이루는 분자 내 모든 결합은 극성 공유 결 멘트는 모든 위치에서 0이 된다. 합이므로 결합의 쌍극자 모멘트는 0이 아니다. 오답 피하기 오답 피하기 ㄴ. A는 무극성 공유 결합이고, B는 공유 결합이 아니라 분자 사이의 약한 힘(분산력)이다. 흑연은 같은 층을 이루고 있는 ㄴ. COª에서 C와 O는 옥텟 규칙을 만족하고 있지만, BCl3에 서 중심 원소 B는 가장 바깥 전자 껍질의 전자가 6개로 옥텟 탄소들이 모두 공유 결합(A)을 하고 있어 결합이 강하다. 하 규칙을 만족하지 않는다. 정답과 해설 043 ㄷ. COª는 C=O 결합만 2개이고, BCl£는 B-Cl 결합만 3 개이므로 모두 다른 종류의 원자끼리 결합하였다. 따라서 두 07 ㄱ. (가)의 C와 H, (나)의 C와 F는 둘 다 서로 다른 종류의 원 자끼리 공유 결합을 하고 있으므로 전기 음성도 차이에 의해 분자 모두 극성 공유 결합만 있다. 극성 공유 결합을 한다. 05 AC가 부분 전하의 크기와 전기 음성도 차이 모두 가장 크므 로 HF이며, BC가 분자량이 가장 크므로 FCl이다. 이로부터 A, B, C가 각각 H, Cl, F임을 알 수 있다. 오답 피하기 ㄷ. 탄소는 수소보다 전기 음성도가 크므로 (가)에서 탄소는 부분적인 음전하를 띤다. 또 탄소는 플루오린보다 전기 음성 도가 작으므로 (나)에서 탄소는 부분적인 양전하를 띤다. 따라 서 (가)와 (나)에서 탄소의 부분 전하의 부호는 반대이다. ㄴ. AB(HCl)와 AC(HF)에는 비공유 전자쌍이 3개씩 존재 ㄴ. 탄소의 전기 음성도는 탄소 고유의 값이므로 다른 원소와 하고, BC(F-Cl)에는 비공유 전자쌍이 6개 존재한다. 결합하더라도 변하지 않는다. 즉, (가)와 (나)의 탄소는 전기 ㄷ. 전기 음성도는 C(F)>B(Cl)>A(H) 순이다. 음성도가 같다. 오답 피하기 크다. ㄱ. 전기 음성도 차이가 가장 큰 AC의 쌍극자 모멘트가 가장 문제 속 자료 문제의 그래프 분석 08 전자의 개수를 통해 각 원소를 파악하면 A는 질소, B는 수소, C는 플루오린이다. ㄴ. A는 2주기 15족 원소, C는 2주기 17족 원소이므로 A는 (다) 극성 공유 결합  극성 분자 (라) 이온 결합 (전하의 크기가 1 이상임) C보다 전기 음성도가 작다. ㄷ. BC는 HF로 공유 결합 화합물이다. AC 오답 피하기 부 분 전 하 의 크 기 (상 댓 값 ) 0.4 0.2 0 AB BC 1.0 2.0 전기 음성도 차이 (가) 무극성 공유 결합  무극성 분자 (나) 극성 공유 결합  무극성 분자 구분 조건 (가) (나) (다) 전기 음성도 차이=0 부분 전하의 크기=0 0<전기 음성도 차이<2.0 부분 전하의 크기=0 0<전기 음성도 차이<2.0 0<부분 전하의 크기<1.0 (라) 전기 음성도 차이>2.0 분자의 종류 무극성 공유 결합 무극성 분자 극성 공유 결합 무극성 분자 극성 공유 결합 극성 분자 이온 결합 물질 AC는 전기 음성도 차이가 크고 부분 전하의 크기도 크지만, AB와 BC 의 경우 전기 음성도 차이는 BC가 더 크고, 부분 전하의 크기는 AB가 더 크다. 일반적으로는 전기 음성도 차이가 크면 쌍극자 모멘트 값이 크지 만, 결합하는 원자의 종류나 분자의 구조에 따라 차이가 있을 수 있다. ㄱ. AB4 +에서 A와 B의 결합은 공유 결합이지만, AB4 +과 CÑ의 결합은 이온 결합이다. 09 A, B, C, D, E는 각각 He, C, O, Na, Cl이다. ㄷ. 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 전기 음성도가 대체로 점점 증가하므로 3주기의 1족(D), 17족 원소(E)가 2주기의 14족(B), 16족(C)보다 전기 음성도 차이가 더 클 것이다. 오답 피하기 ㄱ. A(He)는 비활성 기체로 다른 원자와 결합을 형성하지 않 으므로 전기 음성도 값이 없다. ㄴ. B(C)와 C(O)는 비금속 원소이며 서로 다른 원소로 전기 음성도 값이 다르므로 극성 공유 결합을 한다. 10 (가)는 다이아몬드, (나)는 그래핀의 결정 구조이다. ㄷ. (가)와 (나)는 무극성 공유 결합으로만 이루어져 있기 때문 에 모든 결합의 쌍극자 모멘트 값이 0이다. 오답 피하기 06 ㄱ, ㄷ. 수소에는 공유 전자쌍 1개가 있고, 산소에는 공유 전 자쌍 2개와 비공유 전자쌍 2개가 있다. 따라서 중심 원자인 산 소는 옥텟 규칙을 만족한다. ㄱ. (가)의 다이아몬드는 정사면체 구조가 그물처럼 연결되어 있는 형태이므로 결합각은 109.5ù이고, (나)의 그래핀은 정육 각형이 연결되어 있는 형태이므로 결합각은 120ù이다. ㄴ. 산소와 산소의 결합은 같은 종류의 원소 사이의 결합이므 ㄴ. (가)는 전류가 흐르지 않지만 (나)는 전류가 흐른다. 공유 결정을 이루는 물질은 일반적으로 전류가 흐르지 않으나, 흑 연, 그래핀, 탄소 나노 튜브 등과 같이 탄소 1개에 3개의 탄소 가 단일 결합하는 구조에서는 전류가 흐른다. 로 무극성 공유 결합이다. OH O-- -H 044 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 11 [모범 답안] ⑴ 전기 음성도 ⑵ 원소들의 전기 음성도가 모두 같은 값이라면 모든 원자들이 02 | 분자의 구조 무극성 공유 결합을 하게 된다. 따라서 원자 사이에 공유 전자 탐구 대표 문제 p. 170 쌍이 한쪽으로 치우치지 않아 쌍극자 모멘트가 모두 0이 되고, 01 ⑤ 분자가 부분 전하를 띠지 않게 된다. 해설 원자들의 전기 음성도가 서로 다르기 때문에 쌍극자 모 멘트가 발생하고, 전자쌍이 한쪽으로 치우치게 되어 부분 전 하가 발생한다. 전기 음성도가 모두 같다면 무극성 공유 결합 만 형성되고, 무극성 분자만 존재하게 된다. 무극성 분자는 분 자 간에 인력이 매우 작은 편이므로 분자량이 작은 물질들은 모두 기체로만 존재하게 될 것이다. ⑴ 전기 음성도라고 쓴 경우 무극성 공유 결합만 존재하게 됨을 밝히고, 쌍극자 모멘트와 부분 전하의 변화를 서술한 경우 ⑵ 무극성 공유 결합의 존재만 밝힌 경우 배점 20`% 80`% 40`% 01 ①, ②, ③ COª 분자는 중심 원자인 탄소 원자가 두 산소 원자 와 각각 2중 결합을 이루고 있다. ④ 각 산소 원자 주위에는 공유 전자쌍 2개, 비공유 전자쌍 2 개가 있고, 탄소 원자 주위에는 공유 전자쌍 4개가 있어 모두 옥텟 규칙을 만족한다. 오답 피하기 지만, 중심 원자인 탄소 원자는 두 산소 원자와 각각 2중 결합 을 이루므로 비공유 전자쌍이 존재하지 않는다. 탐구 대표 문제 01 ① 02 극성 물질 p. 179 채점 기준 ⑤ COª 분자에서 두 산소 원자에는 비공유 전자쌍이 2개씩 있 12 [모범 답안] 탄소는 전기 음성도가 2.5로, 가장 큰 값을 갖는 플 루오린과는 1.5, 가장 작은 값을 갖는 프랑슘과는 1.8 차이가 01 ① 털가죽으로 문지른 고무풍선은 (-)전하를 띠고, 명주 헝겊 으로 문지른 유리 막대는 (+)전하를 띤다. 나므로 나머지 다른 원소들과는 더 작은 전기 음성도 차이를 가 오답 피하기 진다. 따라서 탄소는 대부분의 원소와 공유 결합을 하게 된다. ② 대전체가 띠는 전하가 바뀌어도 물줄기는 대전체 쪽으로 휜 해설 탄소는 생명체를 구성하는 아주 중요한 원소이다. 탄소 다. 단, 물 분자를 이루는 수소와 산소 원자 중 대전체 쪽으로 의 화학 결합이 중요한 까닭은 여러 가지가 있는데, 그 중 한 향하는 원자의 위치가 바뀐다. 가지가 대부분의 원소들과 공유 결합을 한다는 것이다. 탄소 ③ 물과 에탄올은 대전체와의 정전기적 인력에 의해 대전체에 는 전기 음성도 값이 중간 정도의 크기를 가지고 있어 모든 원 끌려간다. 소와 전기 음성도 차이가 그다지 크지 않기 때문에 대부분의 ④ 물 대신 식용유를 사용하면 식용유는 무극성 물질이므로 극 원소들과 공유 결합을 할 수 있다. 공유 결합은 강한 결합이므 성 물질인 물의 경우와 같은 결과가 나타나지 않는다. 로 공유 결합에 의해 형성된 물질들은 생명체가 안정적으로 생 ⑤ 무극성 물질에 (-)전하로 대전된 플라스틱 자를 가까이해 활할 수 있게 한다. 도 액체 줄기가 휘지 않는다. 무극성 물질은 전하의 영향을 받 문제 속 자료 생명 현상에서 중요한 탄소 특성 기능 원자가 전자 수 4 4개의 공유 결합이 가능하여 다양한 구조 형성이 가능하다. 지 않는다. 02 시료 X가 극성 물질인 물에 잘 용해되었으므로 시료 X도 극 성 물질임을 알 수 있다. 사슬 형태의 결합 사슬 형태가 무한대로 이어지는 결합으로 생명체 의 몸을 이루는 고분자 유기물을 만든다. 기초 탄탄 문제 p. 180 01 ⑤ 02 ⑤ 03 ③ 04 ① 05 ⑤ 06 ④ 전기 음성도 2.5 대부분의 원소와 공유 결합하여 매우 안정한 분 자를 만든다. 서술형 Tip 그림에 나타낸 전기 음성도 값을 이용하여 서술하도록 한다. 01 ① C와 O 사이의 결합은 2중 결합이다. ② 구성 원자는 C 1개, H 2개, O 1개로 총 4개이다. 채점 기준 ③ 탄소는 중심 원자이다. 전기 음성도의 최댓값과 최솟값을 인용하여 탄소는 다른 원소들과 전기 음성도 차이가 크지 않음을 이용하여 서술한 경우 ④ 폼알데하이드의 분자 구조는 평면 삼각형으로 모든 원자들 이 한 평면에 존재한다. 배점 100`% 정답과 해설 045 개념서 | 정답과 해설 오답 피하기 O = C 122$ 122$ -- H 116$ H 이다. 이 180ù이다. 중 결합이 있다. 극성을 나타낸다. 용해된다. 오답 피하기 분자이다. 오답 피하기 구조이다. ⑤ C-H 단일 결합에 비해 C=O 2중 결합의 전자 밀도가 높 05 ⑤ 입체 구조이면서 무극성 분자인 것은 CH¢뿐이다. CH¢은 극성 공유 결합으로 이루어져 있지만, 분자 구조가 대칭 구조 기 때문에 2중 결합과 단일 결합 사이의 반발력이 단일 결합들 이므로 결합의 쌍극자 모멘트 합이 0인 무극성 분자이다. 사이의 반발력보다 크다. 따라서 H-C=O 결합각은 약 122ù 오답 피하기 이고, H-C-H 결합각은 약 116ù이다. ① Nª는 평면 구조이면서 무극성 분자이다. ② OFª는 평면 구조이면서 극성 분자이다. ③ NH£는 입체 구조이면서 극성 분자이다. ④ BCl£는 평면 구조이면서 무극성 분자이다. 02 (가)는 두 개의 탄소 사이에 2중 결합이 있는 에텐(CªH¢)이고, (나)는 두 개의 탄소 사이에 3중 결합이 있는 에타인(CªHª) 06 기체 상태의 물질에 전기장을 걸어 주면 극성 분자는 전기장에 서 일정한 배열을 한다. 주어진 물질 중 극성 분자는 HªO, ⑤ (가)와 (나)는 모든 원자가 한 평면에 존재하는 평면 구조이다. ④ COª는 무극성 분자이므로 전기장을 걸어 주어도 일정한 NH£, SOª, HF이다. 배열을 하지 않는다. 오답 피하기 ① 두 분자 모두 무극성 분자이다. ② (가)의 분자식은 CªH¢이고, (나)의 분자식은 CªHª이다. ③ (가)는 결합각이 약 120ù이고, (나)는 직선형 구조로 결합각 ④ (가)는 탄소 사이에 2중 결합이 있고, (나)는 탄소 사이에 3 내신 만점 문제 p. 181~183 03 ① 결합의 쌍극자 모멘트 합이 클수록 분자의 극성은 커진다. ② 분자량이 비슷할 경우 극성이 큰 분자일수록 끓는점이 높다. ④ 분자 구조가 비대칭이면 분자는 극성을 나타내며, 극성 공 유 결합으로 이루어져 있어도 분자 구조가 대칭이면 분자는 무 ⑤ 극성 분자는 극성 용매에, 무극성 분자는 무극성 용매에 잘 ③ 전기 음성도가 같은 원자끼리 결합한 이원자 분자는 무극성 01 ④ 07 ① 02 ④ 08 ⑤ 03 ② 09 ④ 04 ② 10 ② 05 ① 06 ③ 11~12 해설 참조 01 (가), (나), (다)의 분자 구조는 각각 평면 삼각형, 평면 삼각형, 삼각뿔형이다. ㄴ. (가)와 (나)는 평면 구조이고, (다)는 입체 구조이다. ㄷ. (가)와 (다)는 극성 분자이고, (나)는 대칭 구조로 결합의 쌍극자 모멘트 합이 0이 되는 무극성 분자이다. 오답 피하기 ㄱ. (나)의 중심 원자에는 전자쌍이 3개 존재하지만, (가)와 (다)의 중심 원자에는 전자쌍이 4개 존재한다. 02 <조건>에 가장 많이 해당하는 분자는 BCl£로 분자의 구조는 04 A(HªO)는 굽은 형, B(BeHª)는 직선형, C(NH£)는 삼각뿔 형, D(BCl£)는 평면 삼각형이다. 평면 삼각형이다. ① A, B, C, D의 결합각은 각각 104.5ù, 180ù, 107ù, 120ù 조건 이므로 결합각의 크기는 A탄소(2.5)>수소(2.1)이다. 문제 속 자료 금속 결합 물질과 이온 결합 물질의 비교 03 원자 A는 첫 번째 전자 껍질에 전자가 2개 채워져 있으므로 비활성 기체인 헬륨이고, 원자 B는 가장 바깥 전자 껍질에 전 05 ㄱ. (가)는 수산화 이온이므로 OHÑ이고, (나)는 사이안화 이 온이므로 CNÑ이다. 따라서 a=b이다. 자가 8개 모두 채워져 있으므로 비활성 기체인 네온이다. ㄴ. (가)는 비공유 전자쌍이 산소에 3개 있고, (나)는 비공유 ㄱ. 최외각 전자 수는 A가 2, B가 8이지만, 비활성 기체의 원 전자쌍이 질소에 1개, 탄소에 1개로 총 2개 있으므로 (가)가 자가 전자 수는 0으로 모두 같다. (나)보다 비공유 전자쌍이 더 많다. 정답과 해설 049 ㄱ. (가)와 (나)에는 Na±이 공통으로 포함되어 있으므로 (가) 구조식 O = C = O H H 구분 (가) OHÑ (나) CNÑ 루이스 전자점식 HO NC - - 비공유 전자쌍 수 3 공유 전자쌍 수 1 오답 피하기 2 3 ㄷ. (가)가 H±과 결합한 분자는 HªO로 굽은 형이고, (나)가 H±과 결합한 분자는 HCN로 직선형이다. 달라지지 않는다. 06 녹는점이 가장 낮은 (가)는 +1가 양이온과 -1가 음이온이 결합한 것 중 이온 간 거리가 먼 NaBr이고, (나)는 +1가 양 이온과 -1가 음이온이 결합한 것 중 이온 간 거리가 짧은 NaF이며, 녹는점이 가장 높은 (다)는 +2가 양이온과 -2가 음이온이 결합한 MgO이다. 와 (나)의 불꽃 반응색은 같다. ㄴ. (나)는 (가)보다 녹는점이 높으므로 결합력이 더 강하다. ㄷ. MgO은 +2가 양이온과 -2가 음이온이 결합한 것이므 로 +1가 양이온과 -1가 음이온이 결합한 NaF보다 이온 결 합력이 훨씬 강하다. 07 NH£와 HCl 는 공유 결합 물질이지만, 반응 후 생성물인 NH¢Cl은 이온 결합 물질이다. ㄴ. NH¢Cl은 이온 결합 물질이므로 물에 녹인 수용액 상태에 서 전류가 흐른다. ㄷ. HCl에서 H와 Cl는 공유 결합을 하고, NH¢Cl에서 NH¢± 과 ClÑ은 이온 결합을 한다. 따라서 두 물질에서 H-Cl, NH¢-Cl의 결합 종류는 서로 다르다. 오답 피하기 08 ㄴ. 루이스 구조식을 통해 COª는 무극성 분자, HªCO£은 극 성 분자인 것을 알 수 있다. 즉, COª와 HªCO£의 극성은 다르다. 오답 피하기 ㄱ. COª에서 탄소는 2개의 산소와 각각 2중 결합을 하므로 결 합 수가 4이다. HªCO£에서 탄소는 1개의 산소와 2중 결합을 하고, 다른 2개의 산소와 각각 단일 결합을 하므로 총 4개의 결합을 하고 있어 결합 수가 4이다. 따라서 탄소의 결합 수는 ㄷ. COª는 탄소를 중심으로 산소 원자가 2개 결합하여 180ù 의 결합각을 갖지만, HªCO£이 되면서 탄소에 산소 원자가 3 개 결합하여 결합각이 120ù 정도로 작아지게 된다. 문제 속 자료 이산화 탄소(CO2)와 탄산(H2CO3)의 비교 구분 COª HªCO£ O = C -- -- O O 극성 평면 구조 3 120ù 분자의 극성 분자 구조 탄소와 결합한 원자 수 결합각 무극성 직선형 2 180ù 09 (가)는 나트륨 원자의 원자가 전자이고, (나)는 자유 전자이다. 나트륨은 이온화 에너지가 작아서 원자가 전자가 쉽게 전자 궤 도에서 떨어져 나올 수 있다. 이 전자는 나트륨 금속 내부를 자유롭게 이동하는 자유 전자가 된다. 10 ㄷ. 전기장에서의 분자 배열 실험을 통해 뷰테인 기체는 무극 성 분자임을 알 수 있다. 무극성 분자는 분자 간의 인력이 작 아서 끓는점이 낮으므로 실온에서 기체로 존재한다. ㄱ. NH£는 중심 원자 N에 공유 전자쌍 3개와 비공유 전자쌍 1개가 있으므로 삼각뿔형 구조이지만, NH¢±은 중심 원자 N 에 공유 전자쌍 4개가 있으므로 정사면체형 구조가 된다. 오답 피하기 문제 속 자료 NH3와 NH4 +의 비교 ㄱ. 무극성 물질은 극성 용매인 물에 잘 녹지 않는다. ㄴ. 뷰테인은 탄소 원자 주위에 4개의 원자가 결합하고 있으므 구분 NH£ NH¢± 로 직선형 구조가 아니다. 모형 구조 결합각 - H N - H- H 삼각뿔형 107ù 비공유 전자쌍 수 1 050 정답과 해설 + H H H - - - N - H 정사면체형 109.5ù 0 11 ㄱ. 질소와 수소의 반응 부피비는 1 : 3으로 수소 12 L는 모두 반응하고, 질소는 5 L 중에 4 L가 반응한다. 반응 후 암모니 아 8 L가 생성되고, 반응하지 못한 질소 1 L가 남게 된다. + Nª 5`L 반응 전 반응 -4`L 반응 후 1`L 3Hª 12`L -12`L 0`L 1Ú 2NH£ 0` +8`L 8`L 개념서 | 정답과 해설 ㄷ. 생성물인 암모니아는 극성 분자로 극성 용매인 물에 잘 녹 오답 피하기 지만, 반응하고 남은 질소는 무극성 분자로 물에 잘 녹지 않는 ㄱ. (가)~(다)는 분자식이 C£H¥O로 모두 같은 구조 이성질체 다. 따라서 물을 넣어 주면 생성물인 암모니아와 반응물인 질 이므로 분자량이 모두 같다. 소를 분리할 수 있다. 오답 피하기 ㄴ. (나)는 비대칭 구조로, 두 번째 탄소를 중심 원자로 산소 방향으로 전자가 치우쳐 쌍극자 모멘트가 존재하는 극성 분자 ㄴ. 반응 후 생성된 암모니아는 삼각뿔형으로 입체 구조이지 이다. 만, 반응하지 않고 남은 질소는 직선형으로 평면 구조이다. 12 ㄱ. (가)는 극성 분자이고, (나), (다)는 전하를 띠고 있는 이온 이고, B는 14족 원소인 C, C는 16족 원소인 O이다. 이므로 모두 극성 물질이다. ㄴ. (가)는 굽은 형 구조, (다)는 직선형 구조로 둘 다 평면 구 ㄱ. A(Li)는 금속이므로 실온에서 전기 전도성이 있는 고체이다. ㄷ. BC£Û`Ñ(CO£Û`Ñ)은 평면 삼각형 구조로 모든 원자가 한 평면 15 화합물 AªBC£는 이온 결합 화합물이다. A는 1족 원소인 Li 조이다. 오답 피하기 에 존재한다. 오답 피하기 ㄷ. (가)는 중심 원자인 산소에 2개의 수소 원자가 결합되어 ㄴ. BCª(COª)는 무극성 분자이므로 기체 상태로 전기장에서 있고 2개의 비공유 전자쌍이 있으며, (나)는 중심 원자인 산소 에 3개의 수소 원자가 결합되어 있고 1개의 비공유 전자쌍이 일정한 배열을 하지 않는다. 있다. 따라서 (가)와 (나)의 결합각 크기는 다르다. 16 ㄱ. 금속 A와 묽은 염산이 반응하여 수소 기체가 생성되므로 13 ㄱ. (가)는 평면 삼각형 구조로 평면 구조이고, (나)는 정사면 오답 피하기 반응 중에 기포가 생기는 것을 볼 수 있다. ㄴ. 금속 A와 염산이 반응하여 생성된 고체 (가)는 이온 결합 물질이다. 금속 A는 고체나 액체 상태에서 전류가 흐르지만, 고체 (가)는 이온 결합 물질이므로 고체 상태에서는 전류가 흐 르지 않고 액체 상태에서만 전류가 흐른다. ㄷ. 고체 (가)는 이온 결합 물질이므로 외부 충격을 가하면 깨 지거나 쪼개지는 성질이 나타난다. 체형 구조로 입체 구조이다. 오답 피하기 ㄴ. (가)와 (나)에서 B와 F 사이의 결합은 모두 극성 공유 결 ㄷ. (나)는 배위 결합을 통해 이온이 된 것이지 이온 결합을 한 14 (가)~(다)를 이루고 있는 원자의 종류와 수가 같으므로 분자 ㄷ. 모든 분자는 비대칭 구조이므로 극성 분자이고, 쌍극자 모 합이다. 것은 아니다. 식이 모두 같다. 멘트 값이 0이 아니다. 문제 속 자료 에틸 메틸 에테르, 1-프로판올, 2-프로판올의 비교 구분 에틸 메틸 에테르 2-프로판올 1-프로판올 분자 모형 구조 대칭성 끓는점 (¾) 분자식 C£H¥O C£H¥O C£H¥O 분자량 60 60 비대칭 비대칭 비대칭 7.4 82.6 60 97 •1-프로판올의 끓는점이 2-프로판올보다 높은 까닭은 분자 구조의 비 대칭성이 더 크기 때문이다. •에틸 메틸 에테르의 끓는점이 프로판올에 비해 매우 낮은 까닭은 1-프 로판올과 2-프로판올이 수소 결합을 하기 때문이다. 정답과 해설 051 개념서 | 정답과 해설 p. 195 처럼 보일 뿐이다. 개념서 | 정답과 해설 IV 역동적인 화학 반응 1. 동적 평형과 산 염기 반응 01 | 가역 반응과 동적 평형 탐구 대표 문제 01 ② 01 ① NOª와 NªO¢ 사이의 반응은 적갈색의 NOª가 결합하여 무색의 NªO¢로 되는 반응과 NªO¢가 분해되어 NOª로 되는 반응이 모두 일어나는 가역 반응이다. ③, ④, ⑤ 동적 평형 상태에서는 정반응 속도와 역반응 속도 가 같으므로 NOª와 NªO¢의 농도가 일정하게 유지되며, 따라 서 색 변화도 더 이상 일어나지 않는다. 오답 피하기 ② 동적 평형 상태에서도 정반응과 역반응은 계속 일어나고 있다. 기초 탄탄 문제 01 ② 07 ⑤ 02 ③ 03 ② 04 ⑤ 05 ④ 06 ⑤ 융해와 물의 응고는 가역 반응이다. 오답 피하기 ① 염산과 마그네슘의 반응 결과 수소 기체가 발생한다. 기체 가 발생하는 반응은 생성물인 기체가 날아가면 역반응이 일어 나기 어려우므로 비가역 반응이다. ③ 가역 반응은 로 표시한다. ④ 연소는 연료가 산소와 반응하여 열과 빛을 내는 반응으로, 생성물이 기체 상태로 공기 중으로 날아가므로 역반응이 일어 ⑤ 앙금이 생성되는 반응은 역반응이 일어나기 어려운 비가역 나기 어렵다. 반응이다. ⑤ 동적 평형은 한 물질의 액체와 기체뿐만 아니라 고체와 기 체, 고체와 액체 사이에서도 나타나는데, 이를 상평형이라고 한다. 오답 피하기 ③ 동적 평형 상태에서는 정반응과 역반응이 동시에 일어난다. 단, 정반응 속도와 역반응 속도가 같아 반응이 일어나지 않는 것 03 ① 상평형, 용해 평형과 같은 동적 평형은 가역 반응에서 일어 난다. ③ 용질의 용해 속도와 석출 속도가 같아 겉보기에 용질이 더 이상 녹지 않는 것처럼 보이는 상태를 용해 평형이라 하고, 이 때의 용액을 포화 용액이라고 한다. 용해 평형 상태에서는 용 질이 최대로 녹아 있다. ④ 온도와 압력 조건을 조절하면 고체와 액체 사이, 액체와 기 체 사이, 고체와 기체 사이에서도 상평형이 가능하다. ⑤ 컵에 물을 담아 두면 물의 증발 속도가 응축 속도보다 빨라 서 증발하는 물 분자 수가 더 많으므로 물이 줄어든다. 오답 피하기 04 ⑤ 소금이 더 이상 녹지 않고 바닥에 가라앉은 것은 소금이 물 에 녹는 용해 속도와 소금이 석출되는 속도가 같아져 더 이상 변화가 일어나지 않는 것처럼 보이는 동적 평형 상태이다. ① 연소 반응은 비가역 반응이다. ②, ③ 밀폐된 용기에서는 물의 증발 속도와 응축 속도가 같을 때 동적 평형에 도달하여 물의 양이 더 이상 줄어들지 않고 일 정하게 유지된다. 반면, 그릇에 담긴 물이 모두 증발하는 경우나 간장 종지의 물이 모두 증발하고 소금 결정만 남는 경우는 증발 속도가 응축 속도보다 커서 평형에 도달하지 못한 상태이다. ④ 건전지가 모두 방전되어 시계가 멈췄으므로 더 이상 정반응 과 역반응이 일어나지 않는다. 05 ①, ②, ③ 수면의 높이가 더 이상 변하지 않으므로 물의 증발 속도와 수증기의 응축 속도가 같은 동적 평형 상태에 도달한 것이다. 즉, 동적 평형 상태에서는 증발하는 입자 수와 응축하 는 입자 수가 같으므로 수면의 높이와 용기 안 기체 입자 수는 ② 불포화 용액은 포화 용액보다 용질이 적게 녹아 있어 용질이 p. 198 더 녹을 수 있는 용액으로, 용해 속도가 석출 속도보다 빠르다. 02 ① 포화 용액은 용질의 용해 속도와 석출 속도가 같아 겉보기 에 용질이 더 이상 녹지 않는 것처럼 보이는 상태로, 용해 평 일정하게 유지된다. 형 상태이다. ⑤ 물질의 세 가지 상태 중 두 가지 이상의 상태가 동적 평형 ② 동적 평형 상태에서는 반응물과 생성물이 함께 존재하며, 을 유지하는 것을 상평형이라고 한다. 물질의 양이 일정하므로 농도가 일정하게 유지된다. 오답 피하기 ④ 상평형은 액체의 증발 속도와 기체의 응축 속도가 같은 동 ④ 동적 평형 상태에서도 물의 증발과 수증기의 응축이 계속 일어나고 있다. 적 평형 상태이다. 052 정답과 해설 01 ② 얼음은 녹아 물이 되고, 물이 얼면 얼음이 된다. 즉, 얼음의 오답 피하기 개념서 | 정답과 해설 06 ① 순수한 물은 매우 적은 양의 물 분자끼리 수소 이온을 주고 받아 하이드로늄 이온과 수산화 이온으로 이온화하여 동적 평 03 ㄴ. 용질 입자가 녹아 들어감에 따라 용질의 석출 속도는 빨라 지므로 (다)>(나)>(가) 순이다. 형을 이룬다. ㄷ. (다)는 용해 속도와 석출 속도가 같아 더 이상 용질이 녹아 ② 순수한 물은 H£O±과 OHÑ 이외에 어떤 이온도 들어 있지 들어가지 않는 것처럼 보이는 순간인 동적 평형 상태이다. 동 않으며, 전체적으로 전기적인 중성을 띠므로 H£O±과 OHÑ의 적 평형 상태에서는 용액의 농도가 더 이상 변하지 않고 일정 몰 농도는 같다. 하게 유지된다. ③, ④ 25`¾에서 [H£O±][OHÑ]=1.0_10-14로 일정하므 오답 피하기 로 [H£O±]와 [OHÑ]는 1.0_10-7`M로 같고, pH와 pOH ㄱ. 온도가 일정하면 용질의 용해 속도는 일정하다. 는 7로 같다. 오답 피하기 ⑤ 순수한 물에 산을 가하면 H£O±의 농도가 증가한다. 07 ⑤ pH는 H£O±의 몰 농도의 역수에 상용로그를 취한 값으로, pH가 1씩 작아질수록 수용액 속의 [H£O±]는 10배씩 커진다. 오답 피하기 ① 25`¾에서 순수한 물의 pH는 7이다. ② pH=-log[H£O±]이므로 H£O±의 농도가 클수록 pH는 작아진다. ③ pH는 수용액 속 H£O±의 농도를 간단히 나타낸 값이고, 수용액 속 OHÑ의 농도를 간단히 나타낸 값은 pOH이다. ④ pH가 9인 용액은 염기성 용액으로 OHÑ의 수가 H£O±의 수보다 많다. 내신 만점 문제 02 ④ 01 ② 07 ⑤ 08 ① 12~13 해설 참조 p. 199~201 03 ④ 09 ③ 04 ③ 10 ② 05 ④ 11 ② 06 ③ 01 ㄴ. (나)에서 설탕이 더 이상 녹지 않고 바닥에 가라앉는 것은 설탕이 물에 녹는 용해 속도와 설탕이 석출되는 속도가 같아져 더 이상 변화가 일어나지 않는 것처럼 보이는 동적 평형 상태 에 도달했기 때문이다. 오답 피하기 ㄱ. 연소는 비가역 반응이다. ㄷ. (나)는 용해 평형 상태로 온도가 변하지 않는 한 용해 속도 는 일정하다. 02 ㄱ, ㄷ. 실온(25`¾)에서는 얼음이 녹아 물이 되는 속도(융해 속도)가 물이 얼음이 되는 속도(응고 속도)보다 빠르므로 시간 이 지날수록 얼음의 질량은 점점 감소하고 물의 질량은 점점 증가한다. 오답 피하기 상평형에 도달할 수 없다. 문제 속 자료 용질의 용해와 석출 용매 + 용질 용액 용해 1Ú!Û1석출 용매 용해 석출 용질 입자 (가) (나) (다) • 용해 속도 : 온도의 영향 받음  (가)=(나)=(다) • 석출 속도 : 용매에 녹아 들어가는 용질의 양이 많아질수록 빨라짐  (가)<(나)<(다) • (다) : 용해 속도와 석출 속도가 같은 동적 평형에 도달 (가) (나) (다) 용해 속도>>석출 속도 용해 속도>석출 속도 용해 속도=석출 속도 불포화 용액 불포화 용액 포화 용액  동적 평형 04 ㄱ. 증발 속도는 온도의 영향을 받는다. 즉, 일정한 온도에서 증발 속도는 일정하므로 (가)가 증발 속도이고 (나)가 응축 속 도이다. ㄷ. 시간이 지날수록 증발이 일어나 수증기의 양이 증가하므 로 응축 속도도 점점 증가한다. tª에서는 증발 속도와 응축 속 도가 같아지므로 동적 평형에 도달하며, 이때부터는 수증기의 분자 수가 일정하게 유지된다. 오답 피하기 ㄴ. 동적 평형이 이루어지기 전까지는 증발 속도가 응축 속도 보다 빠르므로 tÁ보다 tª에서 물의 양이 더 적다. 05 ㄴ, ㄷ. Brª의 상변화는 가역적으로 일어난다. 즉, 밀폐 용기 에 기체 상태의 Brª( g)을 넣어 두면 충분한 시간이 지나 동적 평형에 도달한다. 마찬가지로 밀폐 용기에 액체 상태의 Brª(l) 을 넣어도 가역 반응이 일어나 용기 속에는 Brª(l)과 Brª( g) 이 함께 존재한다. 오답 피하기 기 어렵다. 정답과 해설 053 ㄴ. 실온(25`¾)에서는 융해 속도가 응고 속도보다 빠르므로 ㄱ. (가)는 중화 반응으로 비가역 반응이므로 역반응이 일어나 06 ㄱ. 순수한 물이라도 극히 일부분이 H£O±과 OHÑ으로 자동 이온화하여 평형을 이루고 있는데, 이 반응은 가역 반응이다. 오답 피하기 ㄱ. pH>7이면 염기성이고, pH가 14에 가까울수록 강한 염 ㄴ. 물은 자동 이온화하여 H£O±과 OHÑ을 1 : 1로 내놓으므 기성을 띤다. 따라서 pH 8인 수용액은 약한 염기성을 띤다. 로 순수한 물의 [H£O±]와 [OHÑ]는 같다. 이때 25`¾에서 Kw=[H£O±][OHÑ]=1.0_10-14이므로 25`¾의 순수한 물에서 [H£O±]=[OHÑ]=1.0_10-7`M이다. 100배이다. ㄷ. pH 2인 수용액의 [H£O±]는 pH 4인 수용액의 10Û`배, 즉 오답 피하기 ㄷ. 물의 이온화 상수가 매우 작은 것으로 보아 물은 매우 일 부만 이온화함을 알 수 있다. 따라서 생성물의 양(mol)이 반 응물의 양(mol)보다 매우 적다. 07 ㄱ, ㄷ. 파란색 황산 구리(II) 오수화물(CuSO¢·5HªO)을 가 열하면 물이 떨어져 나가면서 흰색 황산 구리(II)(CuSO¢ )가 되고, 흰색 황산 구리(II)(CuSO¢) 결정에 물을 가하면 다시 파 란색 황산 구리(II) 오수화물(CuSO¢·5HªO)로 변한다. 이와 같이 CuSO¢·5HªO의 분해와 생성은 가역 반응이다. 문제 속 자료 수용액의 액성과 pH, pOH의 관계(25`¾) 액성 산성 중성 [H£O±]와 [OHÑ] pH와 pOH [H£O±]>1.0_10-7`M>[OHÑ] pH<7, pOH>7 [H£O±]=1.0_10-7`M=[OHÑ] pH=7, pOH=7 염기성 [H£O±]<1.0_10-7`M<[OHÑ] pH>7, pOH<7 11 ㄱ. 25`¾ 수용액에서 pH+pOH=14이므로 pOH가 10인 A의 pH는 4이고, [H£O±]는 1.0_10-4`M이다. ㄹ. D에서 pH[OHÑ]이다. ㄴ. (나)의 파란색 결정은 CuSO¢·5HªO이므로 이것을 가열 문제 속 자료 수용액 A~D의 pH 및 pOH의 관계 (25`¾) 하면 다시 흰색 CuSO¢가 된다. 25`¾에서 [H£O±][OHÑ]=1.0_10-14, pH+pOH=14 08 ㄱ. 25`¾에서 pH+pOH=14로 일정하므로 pH가 작을수 록 pOH는 크다. 따라서 주어진 물질 중 pH가 가장 작은 토 마토의 pOH가 가장 크다. 오답 피하기 ㄴ. pH가 작을수록 [H£O±]가 크며, pH 1 차이는 [H£O±] 10배 차이가 난다. 우유의 pH는 토마토보다 2 크므로 우유의 [H£O±]는 토마토의 배이다. 1 100 ㄷ. pH가 작을수록 산성이 강하고, pH가 클수록 염기성이 강 하다. 하수구 세정제는 pH가 가장 크므로 염기성이 가장 강한 물질이다. 수용액 A B C D [H£O±](M) 1.0_10-4 1.0_10-8 1.0_10-6 1.0_10-2 [OHÑ](M) 1.0_10-10 1.0_10-6 1.0_10-8 1.0_10-12 pH pOH 4 10 8 6 6 8 2 12 오답 피하기 ㄴ. B는 [OHÑ]>1.0_10Ñà``M이므로 염기성 용액, C는 [H£O±]>1.0_10Ñà``M이므로 산성 용액이다. ㄷ. [H£O±][OHÑ]=1.0_10-14이므로 C에서 [OHÑ] =1.0_10-8`M이다. 따라서 pOH=-log(1.0_10-8)=8 이다. 09 (가) 0.0001`M 식초 속 [H£O±]=1.0_10-4`M이다. 따라 서 pH=-log(1.0_10ÑÝ` )=4이다. 12 [모범 답안] ⑴ (가)=(나)=(다), 온도가 일정하므로 증발 속도 (나) 0.01`M 수산화 나트륨(NaOH) 수용액 속 [OHÑ]= 는 모두 같다. 1.0_10-2`M이고, 25`¾에서 [H£O±][OHÑ]=1.0_10ÑÚ`Ý` ⑵ (가)<(나)<(다), 물 분자가 증발함에 따라 수증기 분자가 이므로 [H£O±]=1.0_10ÑÚ`Û``M이다. 따라서 pH=- 증가하므로 (가)에서 (다)로 갈수록 수증기 분자의 응축 속도 log(1.0_10ÑÚ`Û`)=12이다. (다) 25`¾에서 pH+pOH=14이므로 pH=11이다. ⑶ (다), 동적 평형 상태에서는 증발 속도와 응축 속도가 같기 는 커진다. 때문이다. 10 25`¾ 수용액에서 pH가 7보다 작으면 산성, pH가 7보다 크 면 염기성을 띠며, pH가 작을수록 산성이 강하고, pH가 클 수록 염기성이 강하다. 해설 증발 속도는 온도의 영향을 받는데, 온도가 일정하므로 증발 속도는 모두 같다. 물 분자가 증발함에 따라 수증기 분자 수가 증가하므로 (가)에서 (다)로 갈수록 수증기 분자의 응축 ㄴ. 25`¾에서 pH+pOH=14이므로 pOH 3인 수용액의 속도는 커진다. (다)에서 수면의 높이가 일정해졌으므로 증발 pH는 11이고, [H£O±]는 1.0_10-11`M이다. 속도와 응축 속도가 같은 동적 평형에 도달하였다. 054 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 01 산과 염기가 남김없이 완전히 중화하려면 산이 내놓은 H±의 양(mol)과 염기가 내놓은 OHÑ의 양(mol)이 같아야 하므로 다음 식이 성립한다. 1_x_10`mL=1_0.2`M_25`mL 따라서 식초 속 아세트산의 몰 농도(x)는 0.5`M이다. 채점 기준 (가)~(다)의 증발 속도가 모두 같다고 쓰고, 온도가 일정하기 때문이라고 서술한 경우 (가)~(다)의 증발 속도가 모두 같다고 썼으나, 그 까닭을 온 도와 관련하여 서술하지 않은 경우 (가)~(다)의 응축 속도를 옳게 비교하고, 그 까닭을 옳게 서술한 경우 (가)~(다)의 응축 속도를 옳게 비교하였으나, 그 까닭을 옳게 서술하지 않은 경우 ⑴ ⑵ ⑶ 배점 35`% 15`% 35`% 15`% 30`% 10`% (다)를 고르고, 그렇게 생각한 까닭을 옳게 서술한 경우 기초 탄탄 문제 p. 212 (다)를 골랐으나, 그렇게 생각한 까닭을 옳게 서술하지 않은 경우 01 ④ 02 ① 03 ③ 04 ① 05 ④ 06 ④ 13 [모범 답안] 기체 상태의 아이오딘이 두 용기 사이를 이동하여 127Iª과 131Iª이 섞이게 되고, 각 용기에서 동적 평형을 이루므 로 131Iª이 두 용기의 기체와 고체에서 모두 발견된다. 해설 아이오딘(Iª)은 승화성 고체로 밀폐된 용기에서 고체와 기체 사이에 상평형을 이룬다. 꼭지를 열고 시간이 흐르면 기 체 상태의 아이오딘이 두 용기 사이를 이동하여 127Iª과 131Iª이 섞이게 되고, 각 용기에서 동적 평형을 이룬다. 01 ①, ② 산은 물에 녹아 H±과 음이온으로 이온화하므로 수용액 에서 전류가 통한다. ③, ⑤ 산은 금속 Mg과 반응하여 수소 기체를 발생하며, 탄산 칼슘이 주성분인 달걀 껍데기와 반응하여 이산화 탄소 기체를 발생한다. 오답 피하기 ④ 단백질을 녹이는 성질은 염기의 공통적인 성질이다. 채점 기준 기체의 혼합 과정과 동적 평형에 관한 언급과 함께 두 용기의 기체 와 고체에서 모두 발견된다고 서술한 경우 배점 100`% 02 아레니우스 산은 물에 녹아 H±을 내놓는 물질이고, 아레니우 스 염기는 물에 녹아 OHÑ을 내놓는 물질이다. ① KOH은 물에 녹아 OHÑ을 내놓으므로 아레니우스 염기이다. 기체의 혼합 과정과 동적 평형에 관한 언급 없이 두 용기의 기체와 고체에서 모두 발견된다고만 서술한 경우 40`% 오답 피하기 ② HI는 아레니우스 산(또는 브뢴스테드·로리 산)으로 작용 02 | 산 염기와 중화 반응 탐구 대표 문제 01 ④ ③ HCl는 아레니우스 산(또는 브뢴스테드·로리 산)으로 작용 한다. 한다. p. 205 ④ HªO은 양성자(H±)를 주므로 브뢴스테드·로리 산이다. ⑤ 염화 나트륨과 질산 은이 반응하여 흰색의 염화 은 앙금을 생성하는 반응은 산, 염기가 관여하는 반응이 아니다. 01 ① 산과 염기는 수용액에서 이온화하여 각각 H±과 OHÑ을 내 놓으므로 모두 전기 전도성이 있다. ② 산성인 레몬즙은 푸른색 리트머스 종이를 붉게 변화시킨다. ③ 염기성 물질은 금속 마그네슘과 반응하지 않는다. ⑤ 레몬즙은 산성 물질이므로 금속 마그네슘을 넣으면 수소 기 03 ① 중화 반응이란 산과 염기가 반응하여 물과 염이 생성되는 반응이다. ② 염은 이온 결합 화합물로, 산의 음이온과 염기의 양이온이 결합하여 생성되는 물질이다. ④ 중화점의 용액은 중성이므로 BTB 용액은 초록색을 띤다. ⑤ 생선 비린내 성분은 염기성이므로 산성인 레몬즙을 뿌리는 것은 중화 반응을 이용한 예이다. ④ 베이킹 소다 수용액은 염기성 용액으로 메틸 오렌지 용액을 오답 피하기 떨어뜨리면 노란색을 띤다. ③ 중화 반응의 알짜 이온 반응식은 산과 염기의 종류에 관계 없이 H±(aq) + OHÑ(aq) HªO(l)로 같다. 1Ú p. 210 04 (가)는 HF, (나)는 CH£OH, (다)는 NH£이다. (가)는 H±를 내놓으므로 브뢴스테드·로리 산이다. 정답과 해설 055 체를 발생한다. 오답 피하기 탐구 대표 문제 01 0.5`M 개념서 | 정답과 해설 오답 피하기 (나), (다)는 H±를 받으므로 브뢴스테드·로리 염기이다. 05 ① (+)극으로 이동하는 이온은 NO£Ñ과 ClÑ으로 두 종류이다. ②, ③ 묽은 염산은 이온화하여 H±을 내놓아 푸른색 리트머스 내신 만점 문제 p. 213~215 01 ④ 07 ⑤ 02 ③ 08 ① 03 ② 09 ③ 04 ② 10 ③ 05 ⑤ 06 ④ 11~13 해설 참조 종이를 붉게 변화시킨다. H±은 (-)극으로 이동하므로 붉은색 01 H±를 주는 물질은 브뢴스테드·로리 산, H±를 받는 물질은 은 (-)극 쪽으로 이동한다. 브뢴스테드·로리 염기이다. ⑤ 식초 속 아세트산(CH£COOH)은 이온화하여 H±을 내놓 ㄴ과 ㄷ에서 HªO은 양성자(H±)를 내놓으므로 브뢴스테드· 으므로 식초를 사용해도 실험 결과는 같다. 오답 피하기 로리 산으로 작용한다. 오답 피하기 ④ K±과 NO£Ñ은 리트머스 종이의 색을 변화시키지는 않고, ㄱ에서 HªO은 양성자(H±)를 받으므로 브뢴스테드·로리 염 K±은 (-)극으로, NO£Ñ은 (+)극으로 이동하며 전류를 통하 기로 작용한다. 게 한다. 06 황산은 2가 산이므로 단위 부피당 들어 있는 H± 수는 수산화 나트륨 수용액 속 OHÑ 수의 2배이다. 따라서 농도가 같은 황 레니우스 산이다. ㄷ. (다)에서 HªO은 H±를 받아 H£O±이 되므로 브뢴스테드· 산과 수산화 나트륨 수용액은 1 : 2의 부피비일 때 완전히 반 로리 염기이다. 02 ㄱ. X는 HCl이고, HCl는 수용액에서 H±을 내놓으므로 아 오답 피하기 이다. 응한다. 오답 피하기 염기성을 띤다. ④ (라)에서 가장 많은 양의 물이 생성된다. ㄴ. (나)에서 NH£는 H±를 받으므로 브뢴스테드·로리 염기 ① (가), (나), (다) 용액은 산성, (라) 용액은 중성, (마) 용액은 ② (나) 용액은 산성이므로 H±이 남아 있다. ③ 용액의 액성이 중성인 시험관은 황산 : 수산화 나트륨 수용 로 작용한다. 따라서 물은 산으로도 작용할 수 있고, 염기로도 액=1 : 2의 부피비로 반응한 (라)이다. 작용할 수 있는 양쪽성 물질이다. ⑤ (마) 용액은 염기성을 띠므로 BTB 용액을 떨어뜨리면 파 오답 피하기 03 ㄷ. 물(HªO)은 (가)에서 H±를 받으므로 브뢴스테드·로리 염 기로 작용하고, (나)에서 H±를 주므로 브뢴스테드·로리 산으 NaOH(aq)(mL) 20 40 60 80 우스 염기이다. 란색을 나타낸다. 문제 속 자료 각 용액 속에 존재하는 이온 수 수산화 나트륨 (NaOH) 수용액 20`mL에 들어 있는 Na+ 수와 OHÑ 수를 각각 N이라고 하면, 같은 농도의 묽은 황산 (HªSO¢) 20`mL에 들 어 있는 H+ 수는 2N, SO¢2- 수는 N이다. 시험관 (가) HªSO¢(aq)(mL) 100 H+/ SO¢Û`Ñ 수 10N/ 5N 8N/ 4N 혼 합 전 혼 합 후 Na+/ OHÑ 수 N/N H+/ SO¢Û`Ñ 수 9N/ 5N 생성된 HªO 분자 수 (라) 40 4N/ 2N 4N/ 4N (나) 80 2N/ 2N 6N/ 4N (다) 60 6N/ 3N 3N/ 3N 3N/ 3N 0/2N 0/N (마) 20 2N/ N 100 5N/ 5N 5N/ 3N Na+/OHÑ 수 N/0 2N/0 3N/0 4N/0 액성 산성 산성 산성 중성 염기성 056 정답과 해설 ㄱ. (가)에서 수용액은 산성 용액으로 pH는 7보다 작다. ㄴ. (나)에서 암모니아는 H±를 받으므로 브뢴스테드·로리 염 기로 작용한다. 04 ㄴ. 같은 부피의 수용액에 들어 있는 HA(aq)과 BOH(aq)의 이온 수비가 3 : 2이다. 따라서 완전 중화하려면 HA(aq)과 BOH(aq)을 2 : 3의 부피비로 혼합해야 한다. 오답 피하기 ㄱ. (나)에서 BOH는 수용액에서 OHÑ을 내놓으므로 아레니 ㄷ. (가)와 (나)의 혼합 용액은 산성을 띠므로 페놀프탈레인 용 액을 떨어뜨리면 색 변화가 없다. 05 ㄱ. BTB 용액은 산성에서 노란색, 중성에서 초록색, 염기성 에서 파란색을 나타낸다. 따라서 (가) 용액은 염기성을 나타낸다. ㄴ, ㄷ. (가)의 암모니아수는 염기성을 띤다. 날숨 속에는 이산 로 산성을 띤다. 따라서 (나)에서 날숨 속 산성 기체인 이산화 탄소와 염기성 물질인 암모니아가 중화 반응을 한다. N 2N 3N` 4N 2N 화 탄소가 들어 있고, 이산화 탄소는 물에 녹으면 탄산이 되므 06 ㄱ. 혼합 용액 속에 남아 있는 ClÑ의 수를 N으로 놓으면, Na± 의 수는 3N, OHÑ의 수는 2N이다. 이를 통해 0.1 M HCl(aq) 존재한다. ㄷ. (다)에는 H±이 존재하므로 (다) 수용액의 액성은 산성이다. 10`mL 속에는 H±과 ClÑ이 각각 N개씩 있었고, x`M NaOH 수용액 15`mL 속에는 Na±과 OHÑ이 각각 3N개씩 있었음 을 알 수 있다. 따라서 3_0.1`M_10`mL=x`M_15`mL, x=0.2이다. 오답 피하기 이온이다. ㄷ. 혼합 용액 속에 남아 있는 OHÑ 수는 2N이므로 0.1`M HCl(aq) 20`mL를 넣으면 완전히 중화된다. ㄴ. H±과 OHÑ은 알짜 이온, (ClÑ)와 (Na±)는 구경꾼 문제 속 자료 혼합 전과 후 수용액 속의 이온 수 이온 H± ClÑ( Na±( ) ) OHÑ( ) 이온 수 혼합 전 N N 3N 3N 혼합 후 0 N 3N 2N • HCl(aq)의 양 (mol)_3=NaOH(aq)의 양 (mol)이므로 1_0.1 M_10 mL_3=1_x_15`mL, x=0.2 따라서 NaOH(aq)의 몰 농도는 0.2`M이다. • 혼합한 산의 H+=1_0.1`M_0.01`L=0.001`mol 혼합한 염기의 OHÑ=1_0.2`M_0.015`L=0.003`mol ` 따라서 0.1`M HCl(aq) 20`mL를 더 넣으면 완전히 중화된다. 07 ㄱ. 농도를 모르는 용액을 삼각 플라스크에 넣고 지시약을 넣 은 후, 농도를 아는 표준 용액을 뷰렛에 넣는다. 뷰렛의 꼭지 를 열어 용액을 삼각 플라스크에 떨어뜨리면서 색 변화를 관찰 하여 변한 색이 사라지지 않는 순간 뷰렛의 꼭지를 잠근다. 따 문제 속 자료 중화 반응 진행에 따른 이온 수 변화 BOH(aq) 20`mL HA(aq) 10`mL H± 2개 AÑ 2개 ? (나) (가) HA(aq) 10`mL H± 2개 AÑ 2개 (다)에 존재하지 않음  알짜 이온인 OHÑ (가)와 (다)에서 개수가 같음  구경꾼 이온인 B+ (다)에 조금 존재  알짜 이온인 H+ (다)에 가장 많이 존재  구경꾼 이온인 AÑ (다) 혼합 용액 (가) (나) (다) 이온 모형 H+ AÑ B+ OHÑ 0 0 3 3 0 2 3 1 1 4 3 0 09 ㄱ. 중화점까지 소모된 HªSO¢(aq)의 부피가 20`mL이므로 1_0.2 M_20`mL=2_x_20`mL, HªSO¢의 몰 농도(x) ㄴ. A는 K+, B는 SO¢2-, C는 H+, D는 OHÑ이다. 따라서 A와 B는 구경꾼 이온, C와 D는 알짜 이온이다. =0.1`M이다. 오답 피하기 ㄷ. (가)는 중화점이므로 0.2`M KOH(aq) 20`mL에 들어 있는 OHÑ의 양(mol)만큼 물이 생성된다. 즉, 생성된 물의 양(mol)은 0.2`mol/L_0.02`L=0.004`mol=4_10-3`mol이다. 라서 실험 과정의 순서는 (나)-(가)-(다)이다. 문제 속 자료 중화 반응에서의 이온 수 변화 ㄴ. 중화점에서 산이 내놓은 H±의 양(mol)과 염기가 내놓은 OHÑ의 양(mol)이 같아야 한다. 따라서 1_x_10`mL= 1_0.1`M_25`mL에서 HNO£(aq)의 몰 농도(x)는 0.25`M D 이다. ㄷ. 중화점보다 더 많은 양의 NaOH 수용액을 가했다면 실제 완전 중화되는 H±의 양이 많게 측정되므로 HNO£(aq)의 농 도는 실제보다 크게 나타날 것이다. 이 온 수 ( 상 댓 값 ) 0 A C B (가) 10 20 40 H™SO¢(aq)의 부피(mL) 30 08 ㄱ. (다)에 가장 적게 존재하는 은 HA 수용액 속 이온 중 용액 이온 수 변화 중화 반응에 참여한 이온이므로 H±이다. 오답 피하기 ㄴ. 는 HA 수용액 속 이온 중 중화 반응에 참여하지 않은 구경꾼 이온이므로 AÑ이다. AÑ은 (나)에는 HA 수용액 10`mL에 해당하는 양만큼, (다)에는 HA 수용액 20`mL에 해당하는 양만큼 존재하므로 (나) : (다)에서 1 : 2의 개수비로 KOH(aq) (일정한 부피 의 용액) HªSO¢(aq) (조금씩 가해 주는 용액) K± 처음의 양 그대로 일정하게 유지 ➡ A OHÑ H± 점점 감소하다가 중화점부터 존재하지 않 음 ➡ D 중화점까지는 존재하지 않다가 중화점 이 후부터 증가 ➡ C SO¢Û`Ñ HªSO¢(aq)을 넣을수록 점점 증가 ➡ B 정답과 해설 057 개념서 | 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 10 ㄱ. Na+과 ClÑ은 구경꾼 이온으로 처음과 변함없이 혼합 용 액에도 각각 Na+ 0.01몰, ClÑ 0.005몰 존재하고, OHÑ은 중화 반응하고 남은 양인 0.005몰이 존재한다. 따라서 혼합 용액 속 이온 수는 Na+>ClÑ=OHÑ이다. ㄴ. 0.1`M HCl(aq) 50`mL에는 H+이 0.1`mol/L_0.05 L =0.005`mol 존재한다. 또 0.2`M NaOH(aq) 50`mL에는 OHÑ이 0.2`mol/L_0.05 L=0.01`mol 존재한다. 두 수 용액을 혼합하면 O H Ñ 이 0 .0 1 m o l - 0 .0 0 5 ` m o l = 0.005`mol 남으므로 혼합 용액은 염기성을 띤다. 따라서 혼 합 용액에 BTB 용액을 떨어뜨리면 파란색을 띤다. 오답 피하기 필요하다. ㄷ. 혼합 용액에 반응하지 않고 남은 OHÑ의 양(mol)은 0.005`mol이므로 완전 중화하려면 0.005`mol의 HCl이 더 11 [모범 답안] ⑴ (나) H± Cl— Cl— H± (다) Cl— H™O H± Na± Cl— ⑵ 산성, 수산화 나트륨(NaOH) 수용액 속의 OHÑ의 양 =1_0 .1`mol/L_0 .01`L=0 .001`mol 이고, 묽은 염산 (HCl) 속 H±의 양=1_0.2`mol/L_0.01`L=0.002`mol 이므로 혼합 용액은 산성이다. 해설 ⑴ 같은 부피의 수용액의 농도가 2배 진할 경우 이온 수 는 2배로 증가한다. (가)에 Na+과 OHÑ이 각각 1개씩 존재하 므로 (나)에는 H+과 ClÑ을 각각 2개씩 그린다. 또 H+과 OHÑ이 1 : 1로 반응하므로 (다)에서 OHÑ과 H+은 각각 1개 씩 반응하여 소모되고 나머지는 그대로 존재한다. ⑵ (다)에는 반응하지 않고 남아 있는 H+이 있으므로 산성을 나타낸다. 채점 기준 ⑴ ⑵ (나)와 (다)의 이온 모형을 모두 옳게 표현한 경우 (나)와 (다)의 이온 모형 중 한 가지만 옳게 표현한 경우 혼합 용액의 액성과 그 까닭을 옳게 서술한 경우 혼합 용액의 액성이 산성이라고만 쓴 경우 배점 50`% 25`% 50`% 20`% 12 [모범 답안] ⑴ 1_ x_10`mL=1_0 .1`M_ 50`mL , x=0.5`M ⑵ 0.5`mol/L_0.01`L=0.005`mol ⑵ 식초 1 0 m L 에 들어 있는 아세트산의 양(m o l )은 0.5`mol/L_0.01`L=0.005`mol이다. 채점 기준 ⑴ ⑵ 식과 답을 모두 옳게 쓴 경우 식은 쓰지 않고 답만 옳게 쓴 경우 식과 답을 모두 옳게 쓴 경우 식은 쓰지 않고 답만 옳게 쓴 경우 배점 50`% 20`% 50`% 20`% 13 [모범 답안] pH=1, pOH=13, 0.3`M HCl(aq) 50`mL에 들어 있는 H±의 양 (mol)은 1_0.3`mol/L_0.05`L= 0.015`mol이고, 0.1`M NaOH(aq) 50`mL에 들어 있는 OHÑ의 양 (mol)은 1_0.1`mol/L_0.05`L=0.005`mol이 다. 따라서 혼합 용액에는 H± 0.01`mol이 남아 있고 부피가 100`mL이므로 [H£O±]=0.1`M이며, pH=1, pOH= 14-1=13이다. 채점 기준 pH, pOH의 값과 구하는 과정을 옳게 서술한 경우 배점 100`% pH, pOH의 값만 옳게 구하고, 구하는 과정을 서술하지 않은 경우 40`% 2. 산화 환원 반응과 화학 반응에서 열의 출입 01 | 산화 환원과 산화수 탐구 대표 문제 01 ⑤ p. 222 01 ① 과정 ❶에서 Zn이 Zn2+으로 되므로 아연의 산화수는 0에 서 +2로 증가한다. ② 과정 ❶에서 CuSO¢는 환원되므로 산화제로 작용한다. ③ 과정 ❷에서 Ag+은 전자를 얻어 Ag으로 환원된다. ④ 과정 ❶과 ❷에서 음이온은 반응에 참여하지 않는다. 오답 피하기 ⑤ 과정 ❶에서는 양이온 수가 변하지 않지만, 과정 ❷에서는 2개의 Ag+이 Ag으로 환원될 때 1개의 Cu가 Cu2+으로 산 화되므로 수용액의 양이온 수가 감소한다. 해설 ⑴ 식초 10`mL를 적정하는 데 사용한 0.1`M 수산화 나트륨(NaOH) 수용액의 부피가 50`mL이므로 식초 속 아세 트산의 몰 농도를 x라 하면 중화 반응의 양적 관계에 의해 1_x_10`mL=1_0.1 M_50`mL, x=0.5`M이다. 기초 탄탄 문제 01 ⑤ 07 ④ 02 ① 03 ③ 04 ⑤ 05 ⑤ 06 ③ p. 224 058 정답과 해설 01 ① 전자의 이동으로 산화 환원이 일어나며, 전자를 잃으면 산 화, 전자를 얻으면 환원된 것이다. 07 (가)에서 SOª이 S으로 환원(S의 산화수: +4 → 0)되었고, (나)에서는 Clª가 HCl으로 환원(Cl의 산화수: 0 → -1)되었 ② 산화수가 증가하면 산화, 산화수가 감소하면 환원된 것이다. 으므로 산화제는 (가)에서 SOª, (나)에서 Clª이다. 개념서 | 정답과 해설 ③ 전자를 얻는 물질이 있으면 전자를 잃는 물질이 있으므로 산화와 환원은 항상 동시에 일어난다. ④ 자신이 산화되는 물질은 다른 물질을 환원시키므로 환원제 이다. 오답 피하기 ⑤ 전기 음성도가 큰 원소일수록 전자를 얻어 환원되기 쉽다. 02 ① Mg이 전자를 잃고 산화되고, H±이 전자를 얻어 환원된다. Mg(s) + 2HCl(aq) Hª( g) + MgClª(aq) 1Ú 오답 피하기 ② ClÑ은 산화되지도 환원되지도 않는다. ③, ④, ⑤ Mg 1개가 산화될 때 H± 2개가 전자를 얻어 수소 기체(Hª)로 환원된다. 03 ① 원소를 구성하는 원자의 산화수는 0이다. ② 단원자 이온의 산화수는 그 이온의 전하와 같다. ④ 화합물은 전기적으로 중성이므로 화합물을 이루는 각 원자 의 산화수 총합은 0이다. ⑤ 같은 원자라도 결합하는 원자의 종류에 따라 산화수가 달라질 수 있다. 예로, 산소의 경우 대부분 -2이지만, 전기 음성도가 산소보다 큰 플루오린과 화합물을 이룬 OFª의 경우 +2가 된다. 오답 피하기 문제 속 자료 산화수 변화에 따른 산화 환원과 산화제, 환원제 산화수 증가 : 산화 +4 -2 0 (가) SOª( g) + 2HªS( g) 2HªO(l) + 3S(s) 산화제 환원제 1Ú 산화수 감소 : 환원 산화수 감소 : 환원 (나) SOª( g) + 2HªO(l) + Clª( g) HªSO¢(aq) + 2HCl(aq) 0 +6 -1 +4 환원제 산화제 1Ú 산화수 증가 : 산화 (cid:8857) SOª은 (가)에서는 산화제, (나)에서는 환원제로 작용한다. 내신 만점 문제 01 ③ 02 ① 08 ③ 07 ④ 12~14 해설 참조 p. 225~227 03 ② 09 ③ 04 ③ 10 ① 05 ③ 11 ⑤ 06 ③ 01 ①, ④ 마그네슘은 전자를 잃고 산화되어 양이온이 되고, 산소 는 전자를 얻어 환원되어 음이온이 된다. ② 산소는 산화수가 0에서 -2로 감소하므로 환원된다. ⑤ 산화 마그네슘은 이온 결합 물질이다. ③ 산소는 자신은 환원되면서 마그네슘을 산화시키는 산화제 ③ 화합물에서 수소 원자의 산화수는 대부분 +1이지만, 금속 수소화물의 경우 수소의 산화수는 -1이다. 04 ①에서 N는 -3, ②에서 O는 +2, ③에서 H는 -1, ④에서 Cl는 +1, ⑤에서 S은 +6이다. 따라서 산화수가 가장 큰 경 오답 피하기 로 작용한다. 05 물질이 전자를 잃는 반응이 산화, 물질이 전자를 얻는 반응이 환원이다. 즉, 전자의 이동에 의한 산화수의 변화가 있어야 산 ⑤ 중화 반응은 원자들의 산화수가 변하지 않으므로 산화 환원 06 ① CH4에서 C의 산화수가 -4에서 +4로 증가하므로 CH4 02 ㄱ. (가)에서 C의 산화수는 0에서 +2로 증가하므로 자신은 산화되면서 다른 물질을 환원시키는 환원제로 작용한다. ㄴ. (나)에서 Fe의 산화수는 +3에서 0으로 감소한다. ㄷ. (다)와 (라)는 산화수의 변화가 없으므로 산화 환원 반응이 오답 피하기 아니다. 03 ㄴ. MnOª, MnªO£, KMnO¢에서 O의 산화수는 -2로 모 ②, ④ O의 산화수는 0에서 -2로 감소하므로 Oª는 환원된 두 같다. 다. Oª는 자신은 환원되면서 다른 물질을 산화시키므로 산화 오답 피하기 ⑤ HªO에서 각 원자의 산화수 총합은 (+1)_2+(-2)=0 (-2)_4=0이므로 x=+7이다. 우는 ⑤ SO4 2-이다. 화 환원 반응이다. 반응이 아니다. 은 산화된다. 제이다. 이다. 오답 피하기 ㄱ. KMnO¢에서 Mn의 산화수를 x라 하면 (+1)+x+ ㄷ. 각 화합물에서 Mn의 산화수는 MnOª: +4, MnClª: +2, MnªO£: +3, KMnO¢: +7이므로 Mn의 산화수가 정답과 해설 059 ③ H의 산화수는 반응 전과 후에 +1로 일정하다. 가장 작은 화합물은 MnClª이다. 04 Zn이 전자를 잃고 Zn2+으로 산화되고, Cu2+이 전자를 얻어 08 ㄱ. 반응 전후의 원자의 종류와 수를 맞추면 ㉠은 NO이다. ㄷ. (나)에서 N의 산화수는 NOª에서 HNO£이 될 때 +4 → CuSO¢(aq) + Zn(s) Cu(s) + ZnSO¢(aq) +5로 증가하고, NOª에서 NO가 될 때 +4 → +2로 감소 ㄱ. Zn의 산화수는 0에서 +2로 증가한다. 한다. 따라서 (나)는 산화수가 변하는 산화 환원 반응이다. Cu로 석출된다. 1Ú ㄷ. 파란색의 Cu2+이 붉은색의 Cu로 석출되므로 수용액의 오답 피하기 푸른색은 점점 옅어진다. 오답 피하기 수가 변하지 않는다. ㄴ. SO4 2-은 구경꾼 이온으로 반응에 참여하지 않으므로 그 05 ㄱ. C가 완전 연소하면 COª가 생성되고, H가 완전 연소하면 HªO이 생성된다. 따라서 ㉠과 ㉡은 COª로 같다. ㄴ. (가)에서 O의 산화수는 0에서 -2로 감소하므로 Oª 자신 은 환원되면서 C를 산화시키는 산화제이다. 생긴 탄소(C)이다. 오답 피하기 ㄷ. (나)의 CH4에서 C의 전기 음성도가 H보다 크므로 C의 가 산화제로 작용한다. 오답 피하기 산화수는 -4이다. ㄴ. (가)에서 NO는 자신은 산화되면서 Oª를 환원시키는 환원 제이다. 09 (가) 2Mg(s) + Oª( g) (나) 2Mg(s) + COª( g) 1Ú 2MgO(s) 2MgO(s) + C(s) 1Ú ㄱ. (가)와 (나)에서 Mg은 산화되어 MgO이 된다. ㄷ. (다)에서 검은색 가루는 드라이아이스(COª)가 환원되어 ㄴ. (가)에서는 산소가, (나)에서는 이산화 탄소(드라이아이스) 10 ㄱ. (가)에서 HªS가 S으로 되면서 S의 산화수는 -2에서 0으 로 증가한다. 오답 피하기 가 존재하지 않는다. 반응이 아니다. ㄴ. (나)는 원자들의 산화수 변화가 없으므로 산화제나 환원제 ㄷ. (나)와 (다)는 원자들의 산화수 변화가 없으므로 산화 환원 11 수용액 속 양이온의 수가 증가하였으므로 전체 반응식은 BªSO4 + A와 같이 나타낼 수 있다. 따 ASO4 + 2B 라서 A의 이온은 A2+, B의 이온은 B+임을 알 수 있다. 1Ú ㄱ. A2+은 전자를 얻어 A로 환원되었고 B는 전자를 잃고 B+으로 산화되었으므로 A의 이온이 B의 이온보다 환원되기 쉽다. ㄷ. A 이온의 전하는 +2, B 이온의 전하는 +1이므로 이온 의 전하는 A가 B보다 크다. 12 [모범 답안] C가 H보다 전기 음성도가 크므로 공유 전자쌍이 모두 C 쪽으로 이동한다고 가정한다. 따라서 C는 4개의 H로 부터 각각 전자를 1개씩 얻어 산화수가 -4가 되고, 각 H는 전자를 1개 잃어 산화수가 +1이 된다. 채점 기준 C의 산화수와 H의 산화수를 옳게 나타내고, 전기 음성도 차이에 의한 전자의 이동으로 옳게 서술한 경우 C의 산화수와 H의 산화수만 옳게 나타내고, 그 까닭을 옳게 서술 하지 못한 경우 40`% 배점 100`% 06 ㄱ. (가)는 Cu가 산소와 결합하는 반응, (나)는 CuO가 산소 를 잃는 반응으로 모두 산소가 관여하는 산화 환원 반응이다. ㄷ. (나)에서 ⓐ는 CuO로부터 산소를 얻어 산화되고, CuO는 산소를 잃고 Cu로 환원되므로 ⓐ는 구리보다 산화되기 쉬운 물질이다. 오답 피하기 ㄴ. (가) 과정에서 Cu의 산화수는 0에서 +2로 증가한다. 07 ㄴ, ㄷ. 전기 음성도 크기가 O>C>H이므로 산화수는 각각 (가) C: -1, (나) C: 0, (다) C: +1, (라) O: -2이다. 따라 서 (라)의 산화수가 가장 작다. 오답 피하기 문제 속 자료 포도당을 구성하는 원자의 산화수 공유 결합 물질에서의 산화수는 전기 음성도가 큰 원자가 공유 전자쌍을 모두 차지하는 것으로 가정할 때, 각 원자가 가지게 되는 전하이다. ➡ 전기 음성도가 O>C>H이므로, C와 O 사이의 전자는 모두 O 쪽 으로 끌려가고, C와 H 사이의 전자는 모두 C 쪽으로 끌려가며, C와 C 사이의 전자는 하나씩 나눠 갖는다고 가정한다. ➡ C의 산화수 0 (나) H CH O H (가) ➡ C의 산화수 -1 (라) ➡ O의 산화수 -2 H C O H C H H O C H O H C O H H C O H (다) ➡ C의 산화수 +1 060 정답과 해설 ㄱ. (가)의 산화수는 -1, (다)의 산화수는 +1로 서로 다르다. ㄴ. B의 산화수는 0에서 +1로 증가한다. 개념서 | 정답과 해설 개념서 | 정답과 해설 13 [모범 답안] Clª는 산화되는 물질이면서 동시에 환원되는 물질 이다. Clª는 HClO으로 될 때 Cl의 산화수가 0에서 +1로 증 환원제도 아니다. ③ 반응 전후 H의 산화수는 변하지 않으므로 H±은 산화제도 가하므로 산화되고, HCl으로 될 때 Cl의 산화수가 0에서 -1 ④ Sn의 산화수가 +2에서 +4로 증가하므로 Sn2+은 산화되 로 감소하므로 환원된다. 고, 자신은 산화되면서 다른 물질을 환원시키므로 환원제이다. 채점 기준 산화되는 물질과 환원되는 물질을 옳게 쓰고, 그 까닭을 산화수 변 화를 이용하여 옳게 서술한 경우 산화되는 물질과 환원되는 물질은 옳게 썼으나, 그 까닭을 옳게 서 술하지 못한 경우 40`% 배점 100`% 03 황산 구리(II) 수용액에 철못을 넣으면 다음의 반응이 일어난다. CuSO¢(aq) + Fe(s) ④ Fe은 전자를 잃고 Fe2+으로 산화되고, Cu2+은 전자를 얻 FeSO¢(aq) + Cu(s) 1Ú 어 Cu로 환원된다. 오답 피하기 14 [모범 답안] ⑴ 4Fe(s) + 3Oª( g) ⑵ 철이 산화되는 것을 막기 위해서는 산소와의 반응을 차단해 2FeªO£(s) 1Ú 푸른색이 점점 옅어진다. ① Cu2+이 Cu로 환원되어 그 수가 줄어들기 때문에 용액의 야 한다. 따라서 표면에 페인트를 칠하거나, 도금을 하거나, ② SO¢2-은 구경꾼 이온으로 반응에 참여하지 않는다. 다른 금속을 소량 섞어 새로운 성질을 띠는 합금(스테인리스 ③ 구리 이온과 철 이온의 전하량이 같으므로 용액 속 양이온 스틸)을 만들어 녹을 방지할 수 있다. 의 수는 일정하다. 채점 기준 ⑴ 철이 녹스는 반응의 화학 반응식을 옳게 나타낸 경우 철이 녹스는 것을 막는 방법을 그 까닭과 함께 옳게 서술한 경우 ⑵ 철이 녹스는 것을 막는 방법만 서술한 경우 배점 50`% 50`% 30`% 02 | 산화 환원 반응의 양적 관계 기초 탄탄 문제 01 ⑤ 02 ⑤ 03 ④ 04 ③ 05 ③ p. 232 반응식은 다음과 같다. 3Cu(s) + 8HNO3(aq) ⑤ Fe이 전자 2개를 잃고 Fe2+으로 되므로 철 1몰이 반응할 때 전자는 2몰 이동한다. 04 0.1`M HCl(aq) 200`mL에 들어 있는 HCl의 양(mol)은 0.1`mol/L_0.2`L=0.02`mol이다. Zn과 HCl은 1 : 2의 몰비로 반응하므로 필요한 Zn의 최소 양(mol)은 0.01 mol 이고, 최소 질량(g)은 0.01`mol_65`g/mol=0.65`g이다. 05 증가한 산화수와 감소한 산화수가 같도록 계수를 맞추면 화학 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO( g) + 4HªO(l) 1Ú ① a=3, b=3, c=2로 a=b>c이다. ② Cu의 산화수는 0에서 +2로 증가하므로 Cu는 자신은 산 화되면서 HNO3을 환원시키는 환원제이다. ④ HNO3과 HªO에 포함된 H의 산화수는 둘 다 +1이다. ⑤ HNO3에서 N의 산화수가 +5에서 +2로 감소한 것을 통 해 HNO3이 환원된 것을 알 수 있다. 오답 피하기 ③ N의 산화수는 +5에서 +2로 감소한다. 내신 만점 문제 02 ① 01 ③ 07 ① 08 ⑤ 12~13 해설 참조 p. 233~235 03 ② 09 ③ 04 ③ 10 ⑤ 05 ② 11 ② 06 ④ 01 ㄱ. 암모니아 합성 과정의 화학 반응식은 Nª( g) + 3Hª( g) 2NH£( g)이다. N의 산화수는 0(Nª) 에서 -3(NH£)으로 감소하고, H의 산화수는 0(Hª)에서 +1 1Ú 정답과 해설 061 01 ⑤ N의 산화수는 +5(HNO£)에서 +4(NOª)로 감소하므로 HNO£ 1몰이 반응할 때 이동한 전자는 1몰이다. 오답 피하기 ① HNO£에서 N의 산화수는 +5에서 +4로 감소하므로 자 신은 환원되면서 HªS를 산화시키는 산화제이다. ② S의 산화수는 -2에서 0으로 증가한다. ③ O의 산화수는 -2로 변함없다. ④ NOª에서 N의 산화수를 x라 하면 x+(-2)_2=0이므 로 x=+4이다. 02 ⑤ 산화 환원 반응에서 반응 전후에 증가한 산화수와 감소한 산화수가 같음을 이용하여 계수를 맞추면 다음과 같다. 5Sn2+ + 2MnO4 오답 피하기 5Sn4+ + 2Mn2+ + 8HªO - + 16H+ 1Ú ① ㉠=5, ㉡=2이므로 ㉠>㉡이다. ② Mn의 산화수가 +7에서 +2로 감소하므로 MnO¢Ñ은 환 원된다. 개념서 | 정답과 해설 오답 피하기 (NH£)로 증가한다. ㄴ. HªO을 구성하는 원자의 산화수는 변하지 않으므로 HªO ㄷ. Nª와 Hª는 1 : 3의 몰비로 반응한다. 은 산화되거나 환원되지 않는다. ㄴ. N의 산화수는 감소하므로 Nª는 환원되고, H의 산화수는 증가하므로 Hª는 산화된다. 06 ㄴ. (나)에서 NO가 Nª로 될 때 N의 산화수는 2 감소하며 Nª 1몰이 생성될 때 환원되는 N 원자의 양이 2몰이므로 이동하 02 (가)는 철의 제련 과정이고, (나)는 철의 산화 과정이다. (가) FeªO£ + 3CO(화합물 A) 2Fe + 3COª 1Ú (나) 2Fe + Oª FeªO£ 3 2 1Ú 는 전자는 4몰이다. ㄷ. (나)에서는 N의 산화수가 +2(NO) → 0(Nª)으로 감소하 므로 NO는 환원되고, (다)에서는 N의 산화수가 +2(NO) → +4(NOª)로 증가하므로 NO는 산화된다. 따라서 NO는 (나) ㄱ. (가)에서 화합물 A는 산소를 얻어 산화되고, FeªO£은 산 에서는 산화제로, (다)에서는 환원제로 작용한다. 소를 잃고 환원되어 Fe이 된다. 오답 피하기 오답 피하기 ㄱ. (가)의 NOF에서 N의 산화수를 x라 하면 x+(-2)+ ㄴ. (나)에서 Fe의 산화수는 0에서 +3으로 증가한다. (-1)=0이므로 x=+3이다. 비는 1 : 3이므로, 은 1몰을 얻기 위해 필요한 Al의 양은 몰 ㄴ. H의 산화수는 변하지 않으므로 H±은 산화되거나 환원되 07 ㄱ. 증가한 산화수와 감소한 산화수가 같음을 이용하여 화학 반응식의 계수를 구하면 a=5, b=2, c=10, d=2이므로 b=d이다. 오답 피하기 1 3 ㄷ. (가)에서 Fe의 산화수가 +3에서 0으로 3만큼 감소한다. FeªO£ 1몰에는 Fe이 2몰 존재하므로, FeªO£ 1몰을 제련할 때 이동하는 전자는 3_2=6(몰)이다. 03 은 108`g은 1몰이다. 반응하는 알루미늄과 생성되는 은의 몰 이다. 따라서 필요한 Al의 질량(g)은 `mol_27`g/mol= 1 3 9`g이다. 04 (가) 2HCl(aq) + Zn(s) (나) Zn2+(aq) + Mg(s) 1Ú Hª( g) + ZnClª(aq) Zn(s) + Mg2+(aq) 1Ú ㄱ. 0.1`M HCl(aq) 200`mL에 들어 있는 HCl의 양(mol) 은 0.1 mol/L_0.2`L=0.02`mol이며, Zn의 양은 충분하 다. HCl과 Zn의 반응 몰비는 2 : 1이므로 반응한 Zn의 양은 0.01`mol, 즉 0.01`mol_65 g/mol=0.65`g이다. ㄴ. (가)에서 HCl과 Hª의 반응 몰비는 2 : 1이므로 Hª 0.01몰 이 환원되어 마그네슘 막대에 금속으로 석출된다. 이때 Zn의 원자량이 Mg보다 크므로 금속 막대의 질량은 증가한다. 05 주어진 화학 반응식의 반응 계수를 구하여 완성하면 다음과 3NOª( g) + HªO(l) 2HNO3(aq) + NO( g) 1Ú ㄷ. HNO3에서 N의 산화수는 +5, NO에서 N의 산화수 이 발생한다. 오답 피하기 같다. +2이다. 오답 피하기 이다. 062 정답과 해설 지 않는다. ㄷ. MnO4Ñ과 CªO4 2-은 2 : 5의 몰비로 반응하므로 MnO4Ñ 2-의 최소 양은 0.1몰을 모두 환원시키는 데 필요한 CªO4 0.25몰이다. 문제 속 자료 산화 환원 반응식 완성하기 CªO¢2- + MnO¢- + H+ COª + Mn2+ + HªO [1단계] 산화수 변화를 계산한다. 1Ú 산화수 1 증가 +7 +3 CªO¢2- + MnO¢- + H+ +2 +4 COª + Mn2+ + HªO [2단계] 산화되는 원자 수와 환원되는 원자 수를 맞추고, 증가한 산화수와 감소한 산화수를 계산한다. C의 원자 수를 맞춘다. (cid:8857) 증가한 산화수는 1_2=2 1Ú 산화수 5 감소 1Ú 감소한 산화수는 5 [3단계] 증가한 산화수와 감소한 산화수가 같도록 계수를 맞춘다. 산화수 2_ 5 증가5 증가 +7 +3 5CªO¢2- + 2MnO¢- + H+ 2MnO 5CªO +2 +4 10COª + 2Mn2+ + HªO 2Mn 10COª 1Ú 2 감소 산화수 5_ 2 감소 [4단계] 산화수 변화가 없는 원자의 개수를 맞춘다. 5CªO¢2- + 2MnO¢- + 16H+ 16H 10COª + 2Mn2+ + 8HªO 8HªO 1Ú ㄱ. a=3, b=1, c=2, d=1이므로 a+b(=4)>c+d(=3) 08 Cu의 산화수는 0에서 +2로 2 증가하고, N의 산화수는 +5 에서 +2로 3 감소하므로 a=2, b=3이다. (나)에서 증가한 산화수와 감소한 산화수가 같도록 계수를 맞추고, (다)에서 N ㄷ. (나)에서 Mg은 산화되어 수용액에 녹아 들어가고 Zn2+ CªO¢2- + MnO¢- + H+ 2COª + Mn2+ + HªO 개념서 | 정답과 해설 50`L 25`L/mol 배점 100`% p. 239 자의 수가 갖도록 계수를 맞추면, c=3_2+2에서 c=8이 다. 마지막으로 H 원자의 수가 같도록 계수를 맞추면, 8=2_d에서 d=4이다. 따라서 a=2, b=3, c=8, d=4 13 [모범 답안] 몰. NaN£과 Nª의 반응 몰비는 2 : 3이다. Nª 4 3 50 L는 2몰이며, Nª 2몰을 발생시키기 위해 필요한 NaN£의 로 a+b+c+d=2+3+8+4=17이다. 양(mol)(x)은 2 : 3 = x : 2, x= (mol)이다. 4 3 09 주어진 반응을 화학 반응식으로 나타내면 다음과 같다. Zn(s) + 2HCl(aq) Hª( g) + ZnClª(aq) 1Ú ㄱ, ㄷ. 0.2`M HCl(aq) 100`mL에는 HCl 0.02몰이 녹아 에서 x= (mol)이다. 4 3 있으며, Zn 1.3`g은 0.02몰이다. Zn과 HCl은 1 : 2의 몰비 채점 기준 해설 계수비=반응비=몰비이므로 2 : 3=x : 로 반응하므로 Zn 0.02몰 중 0.01몰은 HCl 0.02몰과 반응 하여 Hª 0.01몰을 발생하며, Zn 0.01몰은 남는다. 오답 피하기 ㄴ. Zn과 HCl은 1 : 2의 몰비로 반응한다. 필요한 NaN£의 양(몰)을 옳게 구하고, 반응 몰비를 이용하여 구하 는 과정을 옳게 서술한 경우 필요한 NaN£의 양(몰)을 옳게 구했으나, 반응 몰비를 이용하여 구 하는 과정을 옳게 서술하지 못한 경우 50`% 10 ㄱ. 산화수가 변하지 않는 원소는 K, O, H로 3가지이다. ㄴ. Cr의 산화수는 KªCrªO¦에서 +6, CrªO£에서 +3이므 03 | 화학 반응에서 열의 출입 로 3 감소한다. ㄷ. S과 CrªO£은 3 : 2의 몰비로 반응한다. 따라서 CrªO£ 1몰을 얻기 위해 S은 최소한 1.5몰이 필요하다. 탐구 대표 문제 01 ④ 11 SOª에서 HªSO¢이 될 때 S의 산화수는 +4 → +6으로 2 증 가한다. 또 Clª에서 HCl이 될 때 Cl의 산화수는 0 → -1로 01 ① 화학 반응에서 방출되거나 흡수되는 열량을 측정하는 장치 를 열량계라고 한다. ②, ③ 염화 칼슘이 물에 녹으면 용액의 온도가 올라가므로 이 각 Cl당 1씩 감소한다. 따라서 ㉠=2, ㉡=1이며, 산화수 변 반응은 발열 반응이다. 이러한 염화 칼슘은 제설제로 사용할 화가 없는 원자들의 수까지 맞춰 계수를 구하면 화학 반응식은 수 있다. 다음과 같다. 오답 피하기 SOª + 2HªO + Clª HªSO¢ + 2HCl 1Ú ㄷ. a=1, b=2, c=1, d=2로 a+b=c+d=3이다. ⑤ 실험에서 구한 열량은 염화 칼슘 1`g이 물에 용해될 때 방출 하는 열량(J/g)이므로, 이 값에 1몰의 질량(화학식량)을 곱하면 1몰이 물에 용해될 때 출입하는 열량(J/mol)을 구할 수 있다. 오답 피하기 ㄱ. ㉠=2, ㉡=1이므로 ㉠>㉡이다. ④ 실험 기구의 온도를 높이는 데 사용되는 열이 많을수록, 즉 ㄴ. SOª에서 S의 산화수는 증가하므로 SOª은 산화되며, 환 열 손실이 많을수록 발생한 열량은 작게 측정된다. 원제로 작용한다. 12 [모범 답안] ⑴ 2FeªO£(s) + 3C(s) ⑵ 1.5몰 1Ú 4Fe(s) + 3COª( g) 해설 FeªO£과 C의 반응 몰비는 2 : 3이다. FeªO£ 1몰을 완 전히 환원시키는 데 필요한 C의 양(mol)을 x라 하면 2 : 3=1 : x, x=1.5(mol)이다. 채점 기준 ⑴ ⑵ 철의 제련 과정을 화학 반응식으로 옳게 나타낸 경우 철의 제련 과정을 화학 반응식으로 옳게 나타내지 못한 경우 필요한 코크스의 양을 옳게 계산한 경우 필요한 코크스의 양을 옳게 계산하지 못한 경우 배점 50`% 0`% 50`% 0`% 기초 탄탄 문제 p. 240 01 ③ 02 ④ 03 ① 04 ① 05 ② 06 ② 01 ③ 산과 염기의 중화 반응은 발열 반응의 예이다. 오답 피하기 ① 흡열 반응이란 열을 흡수하는 반응이다. ② 물이 기화할 때는 열을 흡수하므로 주위의 온도가 내려간다. ④ 발열 반응이 일어나면 열을 방출하므로 주위의 온도가 올라 간다. ⑤ 흡열 반응에서는 생성물의 에너지 합이 반응물의 에너지 합 보다 커서 그 차이만큼을 열로 흡수한다. 정답과 해설 063 개념서 | 정답과 해설 02 ①, ②, ③ 생성물의 에너지 합이 반응물의 에너지 합보다 작 아 열을 방출하는 발열 반응의 그래프이다. 발열 반응이 일어 01 ㄱ. (가)에서 메테인이 공기 중의 산소와 반응하여 열과 빛을 내는 반응은 산화 환원 반응이다. 나면 주위의 온도가 올라간다. ㄴ. (나)에서 물이 끓어 수증기가 되는 반응은 흡열 반응이다. ⑤ 산과 염기의 중화 반응은 열을 방출하는 발열 반응이다. ㄷ. (다)에서 김이 뿜어져 나오는 현상은 수증기가 액화되어 오답 피하기 물방울로 되는 현상이므로 이때에는 열을 방출한다. ④ 냉각 팩은 주위의 열을 흡수하는 흡열 반응을 이용한 예이다. 03 ② 식물이 빛에너지를 흡수하여 양분을 만들고, ③ 더운 여름 날 마당에 물을 뿌리면 시원해지는 것, ④ 냉장고가 냉매를 기 화시켜 내부를 시원하게 하여 음식물을 보관하는 것, ⑤ 탄산 수소 나트륨이 열에 의해 분해되면서 이산화 탄소가 발생하여 빵이 부푸는 것은 모두 흡열 반응을 이용한 예이다. 오답 피하기 ① 염화 칼슘이 물에 용해될 때 열을 방출하므로 눈을 녹이며, 하므로 눈이 녹는다. 이는 발열 반응을 이용한 예이다. 04 휴대용 손난로, 메테인의 연소, 제설제의 사용, 조리용 발열 팩은 발열 반응을 이용한 예이고, 광합성은 흡열 반응을 이용 한 예이다. 오답 피하기 05 ② 탄산수소 나트륨에 열을 가하면 분해되어 이산화 탄소가 발 생한다. 이 이산화 탄소에 의해 빵이 부풀게 된다. 실되었음을 알 수 있다. 오답 피하기 02 ㄱ, ㄴ. 묽은 염산에 아연이 녹아 들어가면서 수소 기체가 발 생하는데, 이때 열을 방출하므로 tª가 tÁ보다 높다. 따라서 이 반응은 발열 반응이다. ㄷ. (나)에서 아연은 전자를 잃고 아연 이온으로 산화된다. 03 ㄴ. 눈이 내린 도로에 고체 X를 뿌리면 X가 녹으며 열이 발생 ㄷ. 실험 결과로 출입한 열량은 Q=cmDt=4.2 J/g·¾_ (100+10)`g_(30.5-25.5)`¾=2310`J이며, 용해된 X의 질량이 10`g이므로 고체 X가 물에 용해될 때 방출하는 열량 (J/g)은 =231`J/g이다. 이 실험값(231`J/g)이 이론 2310`J 10`g 값(310.2`J/g)보다 작은 것으로 보아, 실험 중 열의 일부가 손 ㄱ. 고체 X가 물에 녹은 후 용액의 온도가 올라가므로 고체 X 의 용해는 발열 반응이다. 04 [모범 답안] 산화 칼슘(CaO)이 물에 녹는 반응은 많은 열을 방 출하는 발열 반응이다. 구제역 바이러스는 높은 온도에서 죽 으므로 산화 칼슘과 물이 반응할 때 방출하는 많은 열을 이용 하여 바이러스를 살균할 수 있다. 채점 기준 산화 칼슘이 구제역을 방역할 수 있는 원리를 열의 출입과 관련하 여 옳게 서술한 경우 산화 칼슘이 구제역을 방역할 수 있는 원리를 열의 출입과 관련하 여 옳게 서술하지 않은 경우 0`% 때 방출하는 열량(J/g)은 =1050`J/g이다. 4200`J 4`g 채점 기준 수산화 나트륨이 물에 용해될 때 방출하는 열량 (J/g)을 옳게 구한 경우 수산화 나트륨이 물에 용해될 때 방출하는 열량 (J/g)을 옳게 구하 지 못한 경우 0`% 배점 100`% 배점 100`% ①, ④ 탄산수소 나트륨의 분해 반응은 열을 흡수하는 흡열 반 응으로 주위의 온도가 내려간다. ③ 이 반응은 흡열 반응으로 반응물의 에너지 합이 생성물의 ⑤ 이 반응은 흡열 반응이고 연소 반응은 발열 반응이므로 열 에너지 합보다 작다. 의 출입이 다르다. 06 ② 이 반응에서 처음 온도는 24.2`¾, 나중 온도는 18.7`¾로 온도가 낮아졌으므로 열을 흡수했으며, 흡수한 열량은 Q=cmDt=4.0 J/g·¾_(92+8) g_(24.2-18.7)`¾ =2200`J이다. 오답 피하기 반응이다. 주위의 온도는 내려간다. ④ 손난로는 발열 반응을 이용한 예이다. 내신 만점 문제 p. 241 01 ⑤ 02 ⑤ 03 ④ 04~05 해설 참조 064 정답과 해설 ① 용해 반응 후 온도가 내려간 것으로 보아 이 반응은 흡열 ③, ⑤ 흡열 반응은 생성물의 에너지 합이 반응물의 에너지 합 해설 Q=cmDt=4.2`J/g·¾_(96+4)`g_10`¾=4200 J, 보다 커 그 차이만큼을 열로 흡수하므로 흡열 반응이 일어나면 용해된 NaOH의 질량이 4`g이므로 NaOH이 물에 용해될 05 [모범 답안] 1050`J/g p. 244 ~ 247 문제 속 자료 1가 산과 1가 염기의 중화 반응 개념서 | 정답과 해설 01 ㄱ. 동적 평형 상태에서는 정반응 속도와 역반응 속도가 같아 혼합 용액 ㄷ. 고무마개를 열어 두면 hÁ과 hª의 차이는 밀폐했을 때와 같 전체 이온 수 4N 6N 8N이어야 함 단원 마무리하기 01 ⑤ 07 ② 13 ⑤ 02 ① 08 ② 14 ⑤ 03 ⑤ 09 ④ 15 ④ 04 ⑤ 10 ⑤ 16 ② 05 ④ 11 ④ 17 ⑤ 06 ④ 12 ② 겉으로 보기에는 반응이 정지한 것처럼 보인다. ㄴ, ㄷ. 동적 평형 상태에서는 반응물(NOª)과 생성물(NªO¢) 이 함께 존재하고, 반응물과 생성물의 농도가 일정하게 유지 된다. 02 (가)에서는 증발 속도가 응축 속도보다 빠르며, 수증기 분자 수가 점점 늘어날수록 응축 속도도 점점 빨라지다가, 증발 속 도와 응축 속도가 같을 때 수면의 높이는 hª가 되면서 일정하 게 유지된다. 즉, (나)에서 동적 평형에 도달하였다. ㄱ. 수증기 분자 수는 (가)보다 (나)가 더 많다. 오답 피하기 ㄴ. 증발 속도는 온도의 영향을 받으므로 (가)와 (나)가 같다. 지 않다. 증발 속도가 응축 속도보다 항상 빠르므로 오랜 시간 이 지난 후 물은 모두 증발할 것이다. 03 ㄱ. 25`¾에서 Kw=[H£O±][OHÑ]=1.0_10-14이므로, [H£O±]와 [OHÑ]는 1.0_10-7`M로 같고, pH=7이 된다. ㄴ. 온도가 높아지면 순수한 물의 Kw가 커져 [H£O±]도 커진 다. 그러나 pH=-log[H£O±]이므로 [H£O±]가 커지면 pH는 작아진다. 이다. 04 중화 반응으로 감소하는 H+이나 OHÑ의 수만큼 염기의 양이 온이나 산의 음이온이 증가한다. 따라서 혼합 용액에 들어 있 는 전체 이온 수는 혼합 용액의 액성이 산성이면 혼합 전 산 수용액에 들어 있는 이온 수와 같고, 혼합 용액이 염기성이면 혼합 전 염기 수용액에 들어 있는 이온 수와 같다. ㄱ. (가) 용액의 액성은 산성이다. ㄴ. 양이온과 음이온의 전하량의 합은 항상 0, 즉 중성이어야 하므로 이온의 전하량이 같을 경우 양이온 수와 음이온 수도 항상 같아야 한다. HCl와 KOH의 경우 모두 1가 양이온과 1가 음이온을 생성하므로 양이온 수 음이온 수 = H+ 수 + K+ 수 ClÑ 수 + OHÑ 수 = 0.5N + 1.5N 2N + 0 =1이다. ㄷ. (나)에서 ClÑ K± = 2N 3N 2 3 = 이다. (cid:9066) 염산 (HCl)과 수산화 칼륨 (KOH) 수용액의 중화 반응 ① (가) 용액의 액성이 염기성일 경우 전체 이온 수가 4N이므로 혼합 전 KOH(aq) 10`mL 속 이온 수는 4N 이다. 그렇다면 (나)의 혼합 전 KOH(aq) 20`mL 속 이온 수는 8N이므 로 (나)의 전체 이온 수가 8N이 되어야 하므로 모순이다. (가) 염기성일 경우 (나) 20 혼합 전 용액의 부피(mL) HCl(aq) 20 KOH(aq) 10 4N 20 8N 전체 이온 수 4N 6N 8N이어야 함 ② (가) 용액의 액성이 중성일 경우 전체 이온 수가 4N이므로 혼합 전 HCl(aq) 20`mL와 KOH(aq) 10`mL 속 이온 수는 각각 4N이다. 그렇다면 (나)의 혼합 전 KOH(aq) 20`mL 속 이온 수는 8N이므로 (나)의 전체 이온 수가 8N이 되어야 하 므로 모순이다. 혼합 용액 혼합 전 용액의 부피(mL) (가) 중성일 경우 (나) 20 HCl(aq) 20 4N KOH(aq) 10 4N 20 8N ③ (가) 용액의 액성이 산성일 경우 혼합 전 HCl(aq) 20`mL 속 이온 수는 4N이므로 혼합 전 KOH(aq) 20`mL 속 이온 수는 6N이 되어야 한다. 따라서 KOH(aq) 10`mL 속 이 온 수는 3N이다. 모순 없이 모든 조건을 만족하므로 (가)는 산성 용액이다. 혼합 용액 (가) 산성일 경우 (나) 혼합 전 용액의 부피(mL) HCl(aq) 20 4N KOH(aq) 10 3N 20 4N 20 6N 6N 05 반응 (가)는 2Na(s) + 2HªO(l) 이고, 반응 (나)는 Hª( g) + Clª( g) 2NaOH(aq) + Hª( g) 2HCl( g)이다. 1Ú 1Ú ㄴ. 용액 C는 HCl(aq)으로 pH가 7보다 작고, 용액 A는 NaOH(aq)으로 pH가 7보다 크다. ㄷ. (가), (나) 모두 반응 전후에 산화수가 변하는 산화 환원 반 응이다. 오답 피하기 색을 띤다. ㄱ. A는 NaOH(aq)이므로 A에 BTB 용액을 넣으면 파란 06 처음 HCl(aq)에는 H± 4개, ClÑ 4개가 들어 있다. 따라서 (가)에는 H± 2개, ClÑ 4개, K± 2개가 들어 있고, (나)에는 ClÑ 4개, K± 2개, Ca2+ 2개, OHÑ 2개가 들어 있다. 정답과 해설 065 ㄷ. 순수한 물은 중성이므로 모든 온도에서 [H£O±]=[OHÑ] 전체 이온 수 4N 개념서 | 정답과 해설 ㄴ. (가)는 H±이 들어 있으므로 산성, (나)는 OHÑ이 들어 있 오답 피하기 으므로 염기성을 띤다. ㄱ. a는 1, b는 2이므로 서로 같지 않다. ㄷ. (나) 용액 속에는 양이온인 K± 2개, CaÛ`± 2개가 들어 있 고, 음이온인 ClÑ 4개, OHÑ 2개가 들어 있다. 따라서 양이온 과 음이온 수의 비는 4 : 6=2 : 3이다. ㄱ. 는 HCl(aq)과 (가)에는 존재하지 않고 (나)에만 존재하 오답 피하기 오답 피하기 므로 Ca2+이다. 12 ㄴ. (가)에서 생긴 검은색 산화 구리(II)에 탄소 가루를 넣고 가 열하면 CuO는 Cu로 환원되고, C는 산화되어 COª가 되어 빠져 나간다. 따라서 (나) 시험관 속 물질의 질량은 감소한다. ㄱ. (가)에서는 Cu가 산화되고, (나)에서는 C가 산화, CuO가 환원된다. 07 ㄷ. 주어진 반응은 중화 반응으로 발열 반응이다. 따라서 반응 ㄷ. (나)에서는 시험관을 빠져 나간 이산화 탄소가 비커 속 석 이 일어나면 수용액의 온도가 올라간다. 회수와 반응하여 탄산 칼슘 앙금을 생성한다. 이때 산화수의 오답 피하기 변화가 없으므로 이 반응은 산화 환원 반응이 아니다. ㄱ. 중화 반응은 산화수의 변화가 없으므로 산화 환원 반응이 NaOH(aq)의 부피는 40`mL의 절반인 20`mL이다. 비커 속에서 일어나는 반응 문제 속 자료 구리의 산화 환원 반응 구리 가루 (가)의 검은색 가루 + 탄소 가루 석회수 (가) (나) (가) 도가니 속에서 일어나는 반응 2Cu + Oª 2CuO (나) 시험관 속에서 일어나는 반응 2CuO + C 2Cu + COª 산화 1Ú 환원 산화 1Ú 환원 +2 -2+1 +4-2 Ca(OH)ª + COª +1 -2 +2+4-2 CaCO£↓ + HªO 1Ú (cid:8857) 산화수가 변화가 없으므로 산화 환원 반응이 아님 중화 반응이자 앙금 생성 반응 아니다. 응한다. 08 ㄴ. 1 10 ㄴ. 수소 이온(H±)과 수산화 이온(OHÑ)은 1 : 1의 몰비로 반 로 묽힌 식초 20`mL를 모두 중화하는 데 소모된 NaOH(aq)의 부피가 40`mL이므로, 1_x_20 mL= 1_0.1`M_40`mL에서 묽힌 식초 속 CH£COOH의 몰 농 도(x)=0.2`M이다. 따라서 묽히기 전 CH£COOH의 몰 농도 (x)=0.2`M_10=2`M이다. 오답 피하기 ㄱ. ㉠은 가해지는 표준 용액의 부피를 측정할 때 사용하는 뷰 렛이다. ㄷ. 2배 진한 0.2`M NaOH(aq)을 사용할 경우 소모되는 09 각 반응에서 밑줄 친 원소의 산화수 변화는 다음과 같다. ① C: 0 → +4, ② H: 0 → +1, ③ Fe: 0 → +3, ④ C: -4 → +4, ⑤ C: +4 → 0 따라서 산화수 변화가 가장 큰 것은 ④이다. 10 ㉠ Nª에서 N의 산화수는 0, ㉡ NH£에서 N의 산화수는 -3, ㉢ NH¢±에서 N의 산화수는 -3, ㉣ NOªÑ에서 N의 산화수는 +3, ㉤ NO£Ñ에서 N의 산화수는 +5이다. 따라서 N의 산화 13 주어진 반응을 산화수 변화를 이용하여 계수를 맞추면 화학 반 응식은 다음과 같다. 2FeªO£(s) + 3C(s) 4Fe(s) + 3COª( g) 1Ú ㄱ. a=2, b=3, c=4, d=3이므로 a+bC60이다. ㄱ. 1몰에 포함된 탄소 원자 수는 C70은 탄소가 70개, C60은 로 총 4개이므로 총 원자 수는 (3_4)NA개이다. 따라서 탄소가 60개이므로 C70>C60이다. 따라서 C1몰의 질량은 a=1, b=12이므로 a+b는 13이다. 012 답 ④ | ㄱ. (가)와 (나)는 탄소 원자가 다른 탄소 원자와 공유 기체 1몰의 부피는 같다. 015 답 ① | 아보가드로 법칙에 따라 온도와 압력이 같을 때 모든 결합을 형성하여 만들어진 공유 결합 물질이다. ㄷ. 다이아몬드와 풀러렌은 모두 탄소 원자로 이루어진 물질 이다. 따라서 다이아몬드와 풀러렌 분자의 종류와 관계없이 1`g에 포함된 탄소 원자의 양(mol)은 같다. = 1`g 탄소 원자 양(mol)= 질량 탄소의 분자량 12`g/mol = 1 12 mol 이다. 다이아몬드는 탄소 원자 1개당 4개의 공유 결합을 하 고 있고, 풀러렌은 탄소 원자 1개당 3개의 공유 결합을 하고 있으므로, 물질 1`g에 포함된 탄소-탄소 결합 수는 (가)가 (나)보다 많다. 오답 피하기 013 답 ⑤ | 기체 1몰은 22.4`L이므로 기체 A 5.6`L는 5.6 22.4 = 0.25몰이다. 물질의 양(mol)= =0.25몰인데 질량 질량 몰 질량 이 4`g이므로 0.25= , x=16`g이다. 1몰의 질량에서 단 4 x 4 정답과 해설 ㄱ. (가)에서 수소 분자의 양 (mol)은 이므로 1몰이 질량 분자량 다. 따라서 H2의 분자 수는 6_1023이다. 오답 피하기 ㄴ. 같은 온도와 압력에서 (나)의 부피가 (가)의 이므로 물 1 2 질의 양(mol) 역시 (가)의 이다. 따라서 (나)는 0.5몰이고, 1 2 N2의 분자량이 28이므로 질량은 14`g이다. ㄷ. (가)와 (다)는 1 기압에서 부피가 서로 같으나 온도가 각 각 30`¾, 50`¾로 다르므로 기체의 양(mol)은 다르다. 20 40 12 24 (mol)은 =0.5몰이다. ㄴ. 기체 20`¾, 1 기압에서 1몰의 부피가 24`L이므로 (다) 의 H2는 =0.5몰이다. H2 0.5몰은 1`g이다. ㄷ. (나)의 H2O 18`g은 1몰이고, (다)의 H2 12`L는 0.5몰이 다. H2O 1몰에 포함된 H 원자는 2몰(=1몰_2개)이고, H2 ㄴ. 다이아몬드 1몰에는 탄소 원자 1몰이 포함되어 있고, 풀 러렌(C60) 1몰에는 탄소 원자 60몰이 포함되어 있다. 016 답 ① | ㄱ. 물질의 양(mol)= 이므로 NaOH의 양 질량 화학식량 0.5몰에 포함된 H 원자는 1몰(=0.5몰_2개)이다. ㄷ. (가)와 (나)에 같은 수의 기체 분자가 들어 있으므로 (가) 와 (나)의 전체 원자 수비는 O2`:`XO2=2`:`3이다. 017 ⑤ | 같은 온도와 압력에서 기체의 부피는 분자 수에 비례하 문제 속 자료 아보가드로 법칙 이용 고 물질의 양(mol)에 비례한다. He과 X의 부피비는 He`:`X=3`L`:`6`L=1`:`2이다. 헬륨 과 X의 몰비는 He 질량 He 분자량 `:` X의 질량 X의 분자량 이고, 부피비는 물질의 양(mol)에 비례하므로 1`:`2= 0.6 4 `:` 12 X의 분자량 이 다. 따라서 X의 분자량은 40이다. 문제 속 자료 몰과 입자 수, 질량, 기체의 부피 관계 물질의 양 (mol)= 입자 수 6.02_1023/mol = 질량 ( g) 몰 질량(g/mol) = 기체의 부피(L) 22.4`L/mol (0`¾, 1 기압) O™ d g/L (가) 5 2 Ú 밀도비=(가)`:`(나)=1`:`2 (나) XO™ 2d g/L 온도와 압력이 같을 때, 부피가 같은 기체 O2와 XO2는 분자 수가 같으므 로 O2와 XO2 사이의 질량비가 분자량비가 되고, 밀도비와도 같다.  (가)와 (나)의 밀도비=분자량비=질량비 O2 기체의 밀도 기체의 밀도 XO2 = O2 기체의 분자량 기체의 분자량 XO2 = O2 기체의 질량 기체의 질량 XO2 018 답 ④ | 0`¾, 1 기압에서 1몰의 부피는 22.4`L이다. (가)~(다) 의 부피는 2.24`L이므로 모두 0.1몰이다. ㄴ. CO2의 분자량이 44이므로 0.1몰의 CO2 질량은 4.4`g이다. 021 답 ⑤ | 화학 반응식에서 반응물과 생성물의 원자 종류와 개 수가 같아야 하므로 a=1, b=3, c=2, d=3이다. ㄷ. (가)에서 O2를 구성하는 원자 수는 2개, (나)에서 CO2를 022 답 ② | 화학 반응식에서 반응물과 생성물의 원자의 종류와 구성하는 원자 수는 3개, (다)에서 CH4을 구성하는 원자 수는 개수는 변하지 않아야 한다. 5개이므로 같은 수의 분자 속에 들어 있는 총 원자 수는 (다) 가 가장 많다. 오답 피하기 ㄱ. (가)에서 O2의 양(mol)은 0.1몰이다. H 원자 수: 6=2c C 원자 수: 2=b O 원자 수: 1+2a=2b+c 019 답 ① | ㄱ. 같은 온도와 압력에서 기체의 부피는 분자 수에 비례하므로 분자 수비는 (가)`:`(나)=1`L`:`9`L=1`:`9이다. 오답 피하기 =9`:`1이다. ㄴ. (가)와 (나)의 질량은 w로 같다. 분자 수의 비가 (가)`:`(나) =1`:`9이므로 분자 1개의 질량비는 (가)`:`(나)= `:` w 1 w 9 ㄷ. 원자 A의 원자량을 a, 원자 B의 원자량을 b라고 하면, A 2B 의 분자량은 2 a+ b , A 2의 분자량은 2 a 이므로 따라서 a=3, b=2. c=3이므로 a_b=6이다. 문제 속 자료 화학 반응식의 계수 맞추기 간단한 화학 반응식에서는 반응 전후 원자의 종류와 개수를 비교하여 화 학 반응식의 계수를 맞춘다. C2H6O + aO2 · C: C2H6O의 계수가 1이므로 반응 전 C의 원자 수가 2이다. 따라서 화 bCO2 + cH2O 1Ú 살표 오른쪽의 생성물 CO2의 계수는 2이다. · H: H의 원자 수가 6이므로 화살표 오른쪽의 H2O의 계수는 3이다. · O: b가 2, c가 3이므로 화살표 오른쪽의 O의 원자 수는 총 7이다. 화살 표 왼쪽의 O 원자 수는 1+2a이므로 a는 3이다. ▶ 완성된 화학 반응식: C2H6O + 3O2 2CO2 + 3H2O 1Ú 2a+b`:`2a=9`:`1이다. 따라서 a`:`b=1`:`16이다. 023 답 ④ | ④ 암모니아 분자는 N와 H 2종류의 원소로 이루어 020 답 ⑤ | 같은 온도와 압력에서 두 기체의 부피가 같을 때 기 져있다. 오답 피하기 체의 밀도는 분자량에 비례한다. ① 화학 반응식에서 반응 전후의 질소, 수소 원자의 수가 같 ㄱ. (나)가 (가)보다 밀도가 2배이므로 XO2의 분자량은 O2 으므로 a=1, b=3이다. 의 2배이다. 따라서 원자량은 X가 O의 2배이다. ② 수소와 질소는 반응물이고 생성물은 암모니아이다. ㄴ. 아보가드로 법칙에 의해 같은 온도와 압력에서 기체의 ③ 화학 반응이 일어날 때 원자의 종류와 개수는 반응 전후 종류에 관계없이 같은 부피 속에 같은 수의 분자가 들어 있 변화가 없다. 으므로 (가)와 (나)에는 같은 수의 기체 분자가 들어 있다. ⑤ 암모니아 2분자를 생성하기 위해 질소 원자 2개가 필요하다. 정답과 해설 5 문제서 | 정답과 해설 문제서 | 정답과 해설 024 답 ③ | 화학 반응에서 반응 전후의 원자 종류와 개수가 같아 야 하므로 (가)와 (나)의 화학 반응식을 완성하면 다음과 같다. (가) C(s) + O2( g) (나) 2C(s) + O2( g) ㄱ. a=1, b=1이므로 a+b=2이다. CO2( g) 2CO( g) 1Ú 1Ú ㄴ. ㉠은 CO이다. 오답 피하기 ㄷ. (가)에서 반응하는 몰비는 C`:`O2=1`:`1이고, (나)에서 반응하는 몰비는 C`:`O2=2`:`1=1`:` 이다. 따라서 같은 1 2 ㄷ. 실린더의 부피는 반응 전보다 반응 후에 줄어든다. 기체 의 밀도는 이며, 질량 보존 법칙에 의해 반응 전후 실 질량 부피 린더 속 혼합 기체의 질량은 일정하므로 밀도는 증가한다. 029 답 ② | 반응 전에 XY가 3개, Y2가 1개 있고, 반응 후에는 XY 1개와 XY2 2개가 있다. XY 1개는 반응에 참여하지 않았으므로 화학 반응식으로 나타내면 2XY + Y2 1Ú 2XY2이다. ㄷ. 반응 전후 원자의 종류와 개수가 같으므로 용기에 존재 온도와 압력에서 1몰의 C가 모두 반응할 때 필요한 O2의 최 하는 물질의 총 질량은 보존된다. 소 부피비는 (가)`:`(나)=2`:`1이다. 오답 피하기 ㄱ. 생성물의 종류는 XY2 1가지이다. 025 답 ③ | ㄱ, ㄴ. 탄산 칼슘(CaCO3)과 묽은 염산(HCl)의 반 응식에서 반응물과 생성물의 원자 종류와 개수를 맞추면 x ㄴ. 반응하는 XY와 Y2의 몰비는 화학 반응식에서 계수비와 같으므로 2`:`1이다. 027 답 ④ | ㄴ. AB 분자 4개가 B2 분자 2개와 반응하여 AB2 분자 4개를 생성한다. 화학 반응식에서 계수비는 분자 수의 오답 피하기 는 2, (가)는 CO2이다. 오답 피하기 ㄷ. 질량 보존 법칙에 의해 반응 전후 물질의 질량 합은 같다. 026 답 ② | A2 분자 1개와 AB 분자 2개가 반응하여 A2B 분자 2A2B 2개를 생성하므로 화학 반응식은 A2 + 2AB 1Ú 이다. 비이므로 4AB( g) + 2B2( g) 4AB2( g)이다. 이때 계 수를 가장 간단한 정수로 나타내면 화학 반응식은 2AB( g) + B2( g) ㄷ. 반응 후 반응물 AB가 2개 남아 있으므로 B2를 더 넣으 AB2( g)이다. 1Ú 1Ú 면 생성물의 양이 증가한다. 오답 피하기 ㄱ. 생성물은 AB2 1가지이다. 028 답 ① | ㄱ. 반응 전의 실린더 속에 A 분자 5개와 B 분자 9개 가 존재하며 반응 후 실린더 속에 A 분자 2개, C 분자 6개 가 있다. 즉, A 분자 2개는 반응에 참여하지 않았으므로, A 분자 3개와 B 분자 9개가 반응하여 C 분자 6개가 생성되는 것이다. 따라서 화학 반응식은 A + 3B 2C이다. 1Ú 오답 피하기 ㄴ. C 분자 2개의 질량은 A 분자 1개와 B 분자 3개의 질량 합과 같다. 따라서 (C 분자량_2=A 분자의 분자량+B 분자 의 분자량_3)이므로 C의 분자량은 (A의 분자량)+(3_B의 분자량) 2 이다. 6 정답과 해설 030 답 ③ | ㄱ. 화학 반응식을 완성하기 위해 M(s)와 H2( g)의 몰비를 구해야 한다. 물질의 양(mol)= 이고, 반응한 질량 분자량 M(s)의 양은 w`g으로 주어져 있으므로 M의 원자량을 알면 M(s)의 양(mol)을 구할 수 있다. ㄴ. 화학 반응식을 완성하기 위해 H2의 양(mol)도 알아야 한다. H2의 부피를 측정하였으므로, t`¾, 1 기압에서 기체 1몰의 부피를 알면 Hª(s)의 양(mol)을 구할 수 있다. ㄷ. 화학 반응식 완성에 반응한 HCl의 부피는 필요없다. 031 답 ② | 화학 반응식을 보면 금속 M이 1몰 반응할 때 수소 기 체 1몰이 발생한다. 금속 M 1.2`g과 반응하여 발생한 수소 기체의 부피가 1.12L이므로 수소 기체의 양(mol)은 =0.05몰이다. 따라서 금속 M의 원자량은 =24이다. 1.12`L 22.4`L 1.2 0.05 문제 속 자료 화학 반응식의 양적 관계 [화학 반응식] M(s) + 2HCl(aq) 1Ú  반응식의 계수비=몰비=M`:`H2 = 1`:`1 MCl2(aq) + H2( g) [실험 결과] 실험이 끝난 후 0`¾, 1 기압에서 발생한 H2의 부피 = 1.12`L  H2의 양 (mol)= =0.05몰 1.12 22.4 원자와 분자의 양 (mol) 구하기 원자의 양 (mol)= 분자의 양 (mol)= 질량 (g) 원자량 질량 (g) 분자량 = 분자 수 6.02_1023개 = 부피 (L) 22.4 (0`¾, 1`기압) 032 답 ① | ㄱ. 화학 반응식에서 반응 전후의 원자의 종류와 개 수가 변하지 않으므로 화학 반응식을 완성시키면 M(s) + 오답 피하기 ㄴ. ㄷ. 이산화 탄소 질량을 구할 때, (나)에서 넣어 준 드라 2HCl(aq) MCl2(aq) + H2( g)이다. 따라서 a=2이다. 이아이스의 부피와 물을 채운 페트병의 질량은 필요없다. (라)에서 페트병의 부피를 알기 위해, 물을 채워 눈금실린더 1Ú 오답 피하기 ㄴ. 그래프를 통해 금속 M(s)이 충분한 양의 염산(HCl(aq)) 로 부피를 측정한 것이다. 과 반응하여 수소 기체(Hª) 5.6`L를 생성하였고, H2는 5.6 22.4 =0.25몰 생성되었음을 알 수 있다. 반응한 6`g의 M도 0.25몰이므로 M 1몰은 6`g_4=24`g이다. M 1몰의 질량 이 24`g이므로 M의 원자량은 24이다. ㄷ. M 1몰이 24`g이므로 M 12`g은 =0.5몰이다. 따라 12 24 서 M 12`g과 반응하여 생성되는 H2는 0.5몰이므로 H2 질 량은 1`g이다. 033 답 ① | 1 기압에서 기체 1몰의 부피가 24`L이므로 실험 I에서 =2_10-3몰이고, (나)에 생성된 CH4( g) 48`mL는 0.048`L 24`L/몰 서 반응물과 생성물의 반응 몰비는 C`:`H2`:`CH4=1`:`2`:`1 이므로 반응한 C는 2_10-3몰, H2는 4_10-3몰이다. M 과 H2의 반응 몰비가 1`:`1이므로 M의 양(mol)은 4_10-3 몰이다. 실험 I의 (가)에서 반응한 M w`mg은 4_10-3몰이므로 M w 4 의 원자량은 이다. 실험 I의 (나)에서 반응한 C는 2_10-3몰이고, 원자량이 12이므로 반응한 C의 질량은 2_10-3_12=24`mg이고 반응하지 않고 남은 C의 질량 이 12`mg이므로 반응 전 C의 질량은 24+12=36`mg이 다. 따라서 a=36이다. M은 4_10-3몰이므로 실험 II의 (가)에서 M 2w`mg은 2_4_10-3몰=8_10-3몰이다. M 2w`mg을 충분한 양 의 HCl과 반응시키면 H2 8_10-3몰이 생성된다. (나)에서 H2 8_10-3몰을 C 36`mg과 반응시키면 C가 3_10-3몰 이므로 CH4가 3_10-3몰이 생성된다. 따라서 x는 3이므로 a x _(M의 원자량)= _ =3w이다. 36 3 w 4 034 답 ① | (가)에서는 페트병에 공기가 들어 있으며 (다)에서는 페트병에 이산화 탄소만 들어 있다. 드라이아이스에서 발생 한 이산화 탄소가 공기보다 밀도가 크므로 공기를 밀어내어 질량-(가)에서 측정한 질량’은 ‘이산화 탄소의 질량-공기 의 질량’이므로 이산화 탄소의 질량을 구하려면 공기의 질량 을 더해 주어야 한다. 따라서 공기의 질량을 알아야 하며, 공 기의 질량은 ‘공기의 밀도_페트병의 부피’로 구할 수 있다. 035 답 ④ | CO2의 질량은 (다)에서 측정한 w2에서 페트병의 질 량을 뺀 것으로 (b-페트병의 질량)이다. 페트병의 질량은 (가)에서 측정한 w1에서 공기의 질량을 뺀 것으로 (a-공기 의 질량)이다. 따라서 CO2의 질량은 ‘b-(a-공기의 질량)’ 이므로 ‘b-a+공기의 질량’이다. 공기의 질량은 ‘공기의 밀 도_부피’이므로 1.2_0.2이다. 따라서 (바)의 식을 이용하 여 CO2를 구하면 (b-a+1.2_0.2)_300 1_0.2 _0.08이다. 식 을 계산하면 120(b-a+0.24)이다. 036 답 ⑤ | CaCO3(s)과 HCl(aq)의 화학 반응식은 다음과 같다. CaCO3(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2( g)  ㄴ. 생성된 기체의 질량은 반응 전 CaCO3의 질량(w1)과 반응 1Ú 전 삼각 플라스크의 질량(w2)을 더한 값에서 반응 후 삼각 플라스크의 질량(w3)을 뺀 값으로 (w1+w2-w3)이다. ㄷ. 반응한 CaCO3와 생성된 CO2의 몰비는 화학 반응식의 계수비를 통해 알 수 있다. 반응물 CaCO3의 계수가 1이고, 생성된 CO2의 계수가 1이므로 몰비는 1`:`1이다. 오답 피하기 ㄱ. 실험 I, II, III의 생성된 기체의 질량을 보면 CaCO3의 질량이 늘어날수록 생성된 기체의 질량이 일정하게 0.44`g 씩 증가하는 것을 볼 수 있다. 하지만 III과 IV 사이에서는 0.44`g에 미치지 못하고 0.12`g만 생성된 것을 볼 수 있다. 즉, CaCO3의 질량이 3.00~4.00`g일 때 HCl이 한계 반응 물이 되어 CO2의 생성량이 더 증가하지 않는다는 것을 알 수 있다. 따라서 CaCO3 5.00`g에서 x는 1.44`g이다. 문제 속 자료 화학 반응의 몰비 탄산 칼슘과 묽은 염산이 반응할 때 발생하는 이산화 탄소의 양 계산 화학 반응의 계수비는 반응물과 생성물의 몰비와 동일하다. [1단계] 탄산 칼슘과 묽은 염산이 반응하면 이산화 탄소 기체가 생성되어 빠져 나가므로 반응 후 질량이 감소한다. (반응 전후 질량 차이= 빠져 나간 이산화 탄소 기체의 질량) [2단계] 반응한 물질과 생성된 물질의 몰비는 반응한 물질의 질량에 관계 없이 항상 일정하다. 탄산 칼슘과 묽은 염산의 반응에서 양적 관계 이해 탄산 칼슘과 묽은 염산의 반응에서 탄산 칼슘의 질량이 증가할수록 생성 된 이산화 탄소의 질량도 증가  두 물질의 몰비는 항상 일정(1`:`1)  화 학 반응에서 물질의 몰비는 화학 반응식의 계수비와 같다. 정답과 해설 7 결국 이산화 탄소만 페트병에 남게 된다. ‘(다)에서 측정한 [3단계] 반응물과 생성물의 몰비는 화학 반응식의 계수비와 같다. 문제서 | 정답과 해설 문제서 | 정답과 해설 037 답 ⑤ | ㄴ, ㄷ. 화학 반응에서 몰 관계를 비교하기 위해서는 반응물과 생성물의 양을 몰로 나타내야 한다. 반응한 탄산 칼 ㄱ. 실험 I에서 A와 B는 1`:`2의 몰비로 반응하고, 반응 전 A와 B의 몰비는 1`:`4이다. 즉, B는 반응물 3.2`g 중 절반 슘의 양(mol)은 탄산 칼슘의 질량 탄산 칼슘의 화학식량 으로부터 알 수 있다. 생성된 이산화 탄소의 양(mol)은 이산화 탄소의 질량 이산화 탄소의 분자량 으로 부터 구한다. 오답 피하기 ㄱ. 실험에서 충분한 양의 묽은 염산을 사용하였으므로 묽은 염산의 농도는 필요하지 않다. 038 답 ① | ㄴ. (나)에서 탄산 칼슘 1.0`g을 삼각 플라스크에 넣 었을 때 모두 반응하였으므로 반응한 CaCO3은 =0.01 1.0 100 몰이다. 오답 피하기 이다. 이다. ㄱ. 묽은 염산과 삼각 플라스크의 질량(w1)에 탄산 칼슘을 1`g 넣으면 CO2가 발생하므로 전체 질량은 감소한다. 즉, wÁ+1.0=wª+발생한 COª의 질량이므로 wÁ+1.0>wª ㄷ. 반응한 CaCO3과 생성된 CO2의 몰비는 화학 반응식의 계수비를 통해 알 수 있다. 생성된 CO2의 양(mol)은 반응한 CaCO3의 양(mol)의 계수비가 1`:`1로 같으므로 0.01몰 039 답 ③ | 화학 반응식으로부터 반응 몰비는 A`:`B`:`C= 1`:`2`:`2이다. 실험 I에서 반응 후 존재하는 B와 C의 몰비가 1`:`1이며 A가 모두 소모되었으므로 반응 전후의 물질의 양 (mol)을 나타내면 다음과 같다. A + 2B 1Ú 반응 전 양(몰) 반응한 양(몰) -a 반응 후 양(몰) a 0 4a -2a 2a 인 1.6`g이 반응하고 나머지 절반인 1.6`g이 남는다. ㄴ. 실험 I에서 반응 전후의 질량을 나타내면 다음과 같다. A + 2B 1Ú 반응 전 질량(g) 0.7 반응한 질량(g) -0.7 반응 후 질량(g) 0 3.2 -1.6 +1.6 2C 0 +2.3 +2.3 질량 보존 법칙에 의해 반응물과 생성물의 질량비는 A`:`B`:`C=0.7`:`1.6`:`2.3이고 몰비는 계수비와 같으므로 A`:`B`:`C=1`:`2`:`2이다. 분자량= 질량 물질의 양(mol) 이므로 분자량비는 A`:`B`:`C= 0.7 1 `:` 1.6 2 `:` 2.3 2 `=14`:`16`:`23 이다. 따라서 C의 분자량이 46일 때 A의 분자량은 28이다. 오답 피하기 ㄷ. 실험 I과 실험 II에서 반응한 질량은 1.6`g으로 동일하므 로 실험 II에서 반응한 A의 질량은 0.7`g이다. 반응 후 몰비 가 A`:`C=1`:`1이 되기 위해서 반응 전 A의 질량은 반응한 A의 질량의 3배가 되어야 하므로 2.1`g이다. 040 답 ① | 실험 I과 II의 반응 전과 반응 후의 전체 물질의 양 (mol)을 비교하면 각각 4n>2n, 5n>2n이므로 반응물의 계수 합(1+2)이 생성물의 계수의 합(c)보다 커야 한다. 따 라서 c는 1 또는 2이다. 실험 I에서 반응 전 전체 기체의 양(mol)은 4n이므로 A가 x 몰이면 B는 (4n-x)몰이다. 실험 I에서 A가 모두 소모되었 으며 반응 전후의 물질의 양(mol)을 나타내면 다음과 같다. A + 2B 1Ú 반응 전 양(몰) 반응한 양(몰) -x 반응 후 양(몰) 4n-x -2x 4n-3x cC 0 +cx cx 반응 후 전체 기체의 양(mol)은 4n-3x+cx=2n이다. c=1인 경우, 4n-2x=2n이므로 x=n이다. 실험 I의 x 따라서 반응 전 A와 B의 몰비는 1`:`4이다. 에 n을 대입하면 다음과 같다. 실험 II에서 반응 후 존재하는 A와 C의 몰비가 1`:`1이며 B 가 모두 소모되었으므로 반응 전후의 물질의 양(mol)을 나 타내면 다음과 같다. A + 2B 1Ú 반응 전 양(몰) 3b 반응한 양(몰) -b 반응 후 양(몰) 2b 2b -2b 0 A + 2B 1Ú 반응 전 양(몰) 반응한 양(몰) -n 반응 후 양(몰) 3n -2n n C 0 n n 따라서 실험 I에서 반응 전 A, B는 각각 n, 3n몰이고 반응 후 B, C는 모두 n몰이다. c=2인 경우, 4n-x=2n이므로 x=2n이다. 따라서 실험 따라서 반응 전 A와 B의 몰비는 3`:`2이다. I의 x에 2n을 대입하면 다음과 같다. 2C 0 +2a 2a 2C 0 +2b 2b x 0 n 0 8 정답과 해설 반응 전 양(몰) 5n-y 다음과 같다. A + 2B C 1Ú A + 2B 1Ú 반응 전 양(몰) 2n 반응한 양(몰) -2n 반응 후 양(몰) 0 2n -4n -2n C 0 4n 4n 반응 후 B의 양(mol)이 음의 값이 되어 불가능한 경우이므 로 c=1이다. 실험 II에서 반응 전 전체 기체의 양(mol)은 5n이므로 B가 y몰이라면, A는 (5n-y)몰이다. 실험 II에서 B가 모두 소 모되었으며 반응 전후의 물질의 양(mol)을 나타내면 다음과 같다. 반응한 양(몰) 반응 후 양(몰) 5n- - y 2 3y 2 -y y 0 + 0 y 2 y 2 반응 후 전체 기체의 양(mol)은 5n- + =2n이므로 3y 2 y 2 y=3n이다. 따라서 실험 II의 y에 3n을 대입하면 다음과 같다. 반응 전 양(몰) A + 2B 1Ú 3n 반응한 양(몰) - n -3n 반응 후 양(몰) 0 2n 3 2 1 2 n C 0 n n 3 2 3 2 따라서 실험 II에서 반응 전 A, B는 각각 2n몰, 3n몰이고 반응 후 A, C는 각각 0.5n몰, 1.5n몰이다. 같다. 오답 피하기 1.5배이다. ㄴ. 실험 I에서 C가 n몰 생성되었고, 실험 II에서는 C가 1.5n몰이 생성되었다. 따라서 질량은 실험 II에서가 I에서의 ㄷ. 질량 보존 법칙에 의해 반응 전후 전체 기체의 질량은 변 하지 않는다. A, B의 분자량을 각각 MA, MB라고 하면, 실 의 전체 질량은 2n_MA+3n_MB=62`g이다. 따라서 MA= , MB= 이므로 분자량은 A가 B의 14배이다. 28 n 2 n 부피비는 몰비와 같기 때문에 반응 전후의 부피비가 몰비와 같다. 반응 전후의 부피비가 4`:`3이고, 반응 후의 양(mol) 을 x 라고 하면 반응 전후의 몰비는 0.6 ` :` x 이므로 4`:`3=0.6`:`x이다. 따라서 x는 0.45이다. 반응 전과 후에 존재하는 실린더 내 기체의 양(mol)은 다음과 같다. 2A + B 1Ú 반응 전 양(몰) 반응한 양(몰) 반응 후 양(몰) 2y -2y 0  0.6-2y -y  0.6-3y 2C 0 +2y 2y 반응 후 남아 있는 기체의 양(mol)은 0.6-y=0.45이므로 y는 0.15몰이다. y에 0.15를 대입하면 기체의 양(mol)은 2A + B 1Ú 반응 전 양(몰)  0.3 반응한 양(몰) -0.3 반응 후 양(몰)  0  0.3 -0.15 0.15 2C  0 +0.3  0.3 ㄱ. 실험 I에서 반응 전 A와 B의 양(mol)은 0.3몰이고, A 와 B의 질량이 각각 9.0`g, 9.6`g이므로, A와 B의 분자량 은 각각 30 , 32 이다. 반응 후 남은 B의 질량은 0.1 5 몰_32`g/몰=4.8`g이다. ㄴ. 질량 보존 법칙에 의해 반응 전과 반응 후의 질량은 같아 야 하므로 반응 전 A와 B의 질량이 9.0+9.6=18.6`g이고, 반응 후 A는 완전히 소모되어 0이므로 B와 C의 질량의 합 이 18.6`g이 된다. B가 4.8`g이므로 C는 13.8`g이다. 따라 서 C의 분자량은 =46이다. 13.8 0.3 ㄷ. 실험 II의 반응 전과 후에 존재하는 실린더 내 기체의 양 2A + B 2C 1Ú 반응 전 양(몰)  0.2 반응한 양(몰) -0.2 반응 후 양(몰)  0  0.7 -0.1  0.6 +0.2  0.2 반응 전과 후의 몰비가 9`:`8이므로 x`:`y=9`:`8이다. ㄴ. 아보가드로 법칙에 의해 (가)와 (나)의 단위 부피당 분자 ㄷ. 보기ㄱ에서 A와 B의 분자량비를 구하면 A의 분자량이 B의 이므로 (나)의 질량은 (가)의 2배이고, (나)의 부피는 비례한다. 수는 같다. 1 2 3 2 정답과 해설 9 험 I의 전체 질량은 n_MA+3n_MB=34`g이고, 실험 II 042 답 ④ | 온도와 압력이 일정할 때 기체의 부피는 분자 수에 041 답 ⑤ | 실험 I에서 반응 전 전체 기체의 부피가 14.4`L이고, 기체 1몰의 부피는 24`L이므로 =0.6몰이다. 기체의 (가)의 배이므로 밀도비는 (가)`:`(나)=3`:`4이다. 14.4 24 ㄱ. 실험 I과 II에서 반응 전 B의 양(mol)은 각각 3n으로 서로 (mol)을 구하여 나타내면 다음과 같다. 문제서 | 정답과 해설 043 답 ④ | 기체 A와 B의 질량은 같고, 반응 후 남은 B와 C의 질량비가 3`:`4이므로 전체 기체의 질량을 7x로 둔다. 질량 a=2이다. 문제서 | 정답과 해설 오답 피하기 ㄱ. (가)에 A와 같은 질량의 B를 넣었을 때 부피가 1`L 증 가했으므로 B의 부피는 1`L이다. 따라서 A와 B의 부피비 는 2`:`1이고 분자 수비도 2`:`1이다. 물질의 양(mol) = 질량 분자량 이므로 분자량= 질량 물질의 양(mol) 이다. A와 B의 질량이 같으므로 ‘A의 분자량`:`B의 분자량= `:`1’이다. 따 1 2 라서 A의 분자량은 B의 배이다. 1 2 보존 법칙에 의해 반응 전 기체 A와 B의 질량 합도 7x이고, 기체 A와 B의 질량이 같으므로 A, B의 질량은 각각 3.5x 이다. 반응 전과 후에 실린더 내에 존재하는 기체의 질량은 다음과 같다. A + 2B 1Ú 반응 전 질량(g) 3.5x 반응한 질량(g) -3.5x 반응 후 질량(g) 0 3.5x -0.5x 3x C 0 +4x 4x ㄴ. 보기 ㄱ에서 A, B, C의 분자량비는 14`:`1`:`16이다. 반 응 후 실린더에는 B가 3x`g, C가 4x`g 남아 있다. ‘물질의 양(mol)= ’이므로 실린더에 남은 ‘B의 양 (mol)`:`C의 양(mol)`= ’ 이다. 정리하면 B와 C의 질량 분자량 3x 1 `:` 4x 16 몰비는 12`:`1이다. ㄷ. 보기 ㄴ에서 실린더에 남은 B와 C의 몰비는 12`:`1이므 로 남은 B와 C의 양(mol)은 각각 12n, n이다. 따라서 반응 전과 후 실린더 속 A~C의 양(mol)은 다음과 같다. A + 2B 1Ú 반응 전 양(몰) 반응한 양(몰) -n 반응 후 양(몰) n 0 14n -2n 12n C 0 +n n 반응 전과 후의 전체 기체의 질량은 같고 기체의 밀도는 질량 부피 이다. 질량이 같으므로 밀도는 부피에 반비례하며 부피는 물 질의 양(mol)과 비례한다. 따라서 반응 전과 후의 밀도비는 1 n+14n `:` 1 12n+n 이므로 1 15 `:` 1 13 =13`:`15이다. 오답 피하기 ㄱ. 기체 A~C의 반응에서 몰비는 화학 반응식을 통해 1`:`2`:`1인 것을 알 수 있고, 질량비는 3.5x`:`0.5x`:`4x= :`16이다. 따라서 A와 B의 분자량비는 14`:`1이다. 044 답 ④ | ㄱ. 반응 전후 X와 Y의 질량 차이만큼 O2가 반응 하므로 160`g-128`g=32`g이다. 반응한 O2의 양(mol)은 =1몰이다. X와 O2는 2`:`1로 반응하므로 반응한 32`g 32`g/몰 X의 양(mol)은 2몰이고, 반응 전 전체 기체는 5몰이다. 같 은 온도, 압력에서 기체의 부피비와 몰비는 같다. 따라서 피 스톤의 높이가 5h`:`4h이므로 반응 전후 몰비는 5`:`4이다. 반응 후 전체 기체는 4몰이고, O2는 반응 전 3몰에서 반응 후 2몰 남으므로 생성된 Y는 2몰이다. 따라서 반응 계수 ㄷ. X 2몰의 질량은 128`g이고, 반응 후 남아 있는 O2 2몰 을 모두 반응시키기 위해 추가로 필요한 X는 최소 4몰이므 로 2몰의 질량_2=128_2=256`g이다. 오답 피하기 ㄴ. Y 2몰의 질량이 160`g이므로 분자량은 =80이다. 160 2 045 답 ② | 실험 I에서 A2가 모두 반응하여 소모되고, BªAB3만 남는다. 반응 전과 후에 존재하는 실린더 내 기체의 양(mol) 은 다음과 같다. 반응 전 양(몰) 반응한 양(몰) -a 반응 후 양(몰)  0 A2 + 3B2 1Ú a b 2AB3 -3a b-3a A2 모두 소모 +2a 2a 실린더 내 반응 전 A2가 a몰, B2가 b몰이고 반응 후 A2가 모두 반응하였다. 화학 반응식에 따르면 A2와 B2가 1`:`3의 비로 반응하므로 a`:`3a로 반응하고 AB3가 2a 생성된다. 반응 전의 기체 양(mol)의 합은 (a+b)이고, 반응 후의 기 체 양(mol)의 합은 (b-3a+2a)=(b-a)이다. 같은 온도 와 압력에서 기체의 양(m o l )는 부피에 비례하므로 (a+b)`:`(b-a)=9`L`:`6`L이다. 따라서 5a=b이다. 실험 I과 실험 II에서 반응 전 기체의 양(mol)의 합은 (a+b) 로 같고, 같은 온도와 압력에서 기체의 양(mol)이 같으면 기체의 부피도 같으므로 실험 II에서 반응 전 부피는 9`L이다. 실험 II에서 B2가 모두 반응하여 소모되고, Aª와 AB3만 만 는다. 반응 전과 후에 존재하는 실린더 내 기체의 양(mol)은 다음과 같다. 반응 전 양(몰) 5a(=b) 반응한 양(몰) A2 - 1 3 a 14 3 a + 3B2 1Ú a 2AB3 + a 2 3 2 3 a -a 0 B2 모두 소모 7`:`1`:`8이므로 분자량(= 물질의 양(mol) )의 비는 14`:`1` 반응 후 양(몰) 질량 10 정답과 해설 실린더 내 반응 전 물질의 양(mol)은 A2가 b몰, B2가 a몰이 (나)에 X2 0.25몰의 질량은 8`g이다. 고 반응 후 B2가 모두 반응하였다. 실험 I을 통해 b=5a이 ㄷ. X2 0.5몰의 질량이 16`g이므로 1몰의 질량은 32`g이다. 므로 A2를 b 대신 5a로 계산한다. 따라서 X의 원자량은 16이다. 비례하며, (가)에서 X2의 부피가 Y2의 부피보다 크므로 X2 B와 C의 계수비=분자 수비이므로, 반응 전의 기체 양(mol)의 합은 6a이고, 반응 후의 기체 양 (mol)의 합은 a+ a이므로 a이다. 14 3 2 3 16 3 따라서 6a`:` a=9`L`:`x`L이므로 x는 8이다. 16 3 046 답 ① | 기체 X2와 Y2가 반응하여 XY를 생성하므로 화학 2XY이다. X2와 Y2는 1`:`1의 몰 반응식은 X2 + Y2 비로 반응한다. 1Ú ㄴ. 기체의 밀도는 온도와 압력이 같을 때 같은 부피에서 분 자량에 비례하고, X2와 Y2는 이원자 분자이므로 기체의 밀 도비는 원자량비와 같다. (가)에서 기체의 밀도비는 X2`:`Y2=7`:`8이므로 원자량비는 X`:`Y=7`:`8이다. 오답 피하기 ㄱ. 같은 온도와 압력에서 기체의 부피는 물질의 양(mol)에 의 양(mol)이 Y2의 양(mol)보다 많다. 따라서 (나)에서 콕 a를 열면 Y2가 모두 반응한다. ㄷ. (나)에서 반응 후 혼합 기체에 대한 기체 XY의 질량비 가 이므로 생성된 XY의 질량이 15x이면 남은 기체 X2 15 22 된 XY가 15x일 때 반응한 X 2는 7x, Y 2는 8x이며, (가)~(다)에서 화학 반응의 양적 관계는 다음과 같다. 단계 질량비 X2 (가) 과정 14 (나) 반응 -7 결과 7 과정 XY 0 +15 15 3 Y2 8 -8 +8 -8 0 0 22 3 30 4 반응 -7 (다) +15 결과 0 30 4 반응 후 기체의 밀도비는 (나)`:`(다)=44`:`45이다. 047 답 ⑤ | ㄱ. 20`¾, 1 기압에서 기체 1몰의 부피가 24`L이 12 24 다. 부피비는 몰비와 같으므로 (가)에서 X2 12`L는 =0.5몰에 해당한다. ㄴ. (나)에서 용기의 부피가 6`L이고, 물질의 양(mol)은 6 24 =0.25몰이다. (가)에서 X2 0.5몰의 질량이 16`g이므로 048 답 ② | [자료]의 그래프에서 기체 A 4`g이 기체 B와 반응하 여 기체 C 5`g이 되었으므로 질량비는 A`:`B`:`C=4`:`1`:`5 이다. 콕Ⅰ을 열면 기체 A 2.0`g과 기체 B 2.5`g 중에서 0.5`g이 4`:`1의 질량비로 반응하여 기체 C 2.5`g을 생성하고, 기체 B 2.0`g이 남는다. 2A + bB 2C 1Ú 반응 전 질량(g) 2.0 반응한 질량(g) -2.0 2.5 -0.5 +2.5 반응 후 질량(g) 2.0 질량비 4`:`1`:`5로 반응 기체 B의 분자량을 MB, 기체 C의 분자량을 MC라고 하면 2.5 0 0.5 MB b`:`2`=` 2.5 MC [실험 결과]에서 B와 C의 분자 수비가 yy ㉠ `:` 2`:`1`=` 2 MB `:` 2.5 MC yy ㉡ 2 5 b`:`2= 5 4MC `:` 2.5 MC , 5 2MC = b_2.5 MC 이므로, b=1이다. 콕 Ⅱ를 열면 기체 A w`g과 과정 (나)에서 남은 기체 B 2A + B 1Ú 반응 전 질량(g) 반응한 질량(g) w -8 반응 후 질량(g) w-8 2.0 -2.0  0 2C 2.5 +10.0 12.5 기체 A의 분자량을 MA라고 하면 A와 C의 계수비=분자 질량비 4`:`1`:`5`:`5로 반응 수비이므로, 2`:`2=1`:`1= 8 MA [실험 결과]에서 A와 C의 몰비가 10 MC `:` yy ㉠ 2`:`5= w-8 MA `:` 12.5 MC yy ㉡ ㉠에서 MA= MC임을 구하여 이를 ㉡에 대입하면, `:` 12.5 MC , 25(w-8) 4MC = 25 MC 이므로, w= 12이다. 따라서 b=1, w=12이므로, b_w=1_12=12 4 5 5(w-8) 4MC 2`:`5= 이다. 정답과 해설 11 의 질량은 7x이다. X와 Y의 원자량비가 7`:`8이므로 생성 ㉡에서 MB= MC임을 구하여 이를 ㉠에 대입하면, 부피비 밀도비 2.0`g이 반응하게 된다. 문제서 | 정답과 해설 문제서 | 정답과 해설 049 답 ③ | 러더퍼드가 얇은 금박에 a 입자를 충돌시키는 실험 을 한 결과, 대부분의 a 입자들은 거의 휘지 않고 금박을 그 ㄴ. (+)전하를 띠는 a 입자의 일부가 휘어진 것과 극히 일부 가 큰 각도로 튕겨 나온 것은 원자핵이 a 입자와 같은 전하 대로 통과하지만, 극소수의 a 입자들이 튕겨 나오는 현상을 를 띠고 있기 때문이다. 관찰하였다. 따라서 원자의 대부분은 빈 공간이고, 중심에 오답 피하기 (+)전하를 띠는 매우 작고 원자 질량의 대부분을 차지하는 ㄷ. 러더퍼드 a 입자 산란 실험으로 전자의 에너지 준위를 입자가 있다는 것을 알아냈으며, 이를 원자핵이라고 하였다. 알 수 없다. 050 답 ④ | 민수는 러더퍼드가 사용한 금(79Au)박 대신 원자핵 의 전하량이 작은 알루미늄(13Al)박으로 a 입자 산란 실험을 053 답 ② | 톰슨은 음극선에 전기장을 걸어 주면 음극선이 (+) 극 쪽으로 휘는 것을 관찰하고, 음극선은 (-)전하를 띤 입 하였고, 실험 결과 경로가 휘거나 튕겨 나온 a 입자의 수가 자의 흐름임을 알아내었다. 그리고 전기적으로 중성인 원자 감소한 것을 발견하였다. 이는 민수가 원자핵의 전하량이 경 에 높은 전압을 걸어 주었을 때 음극선과 같은 전자의 흐름 로가 휘거나 튕겨 나온 a 입자의 수에 영향을 미칠 것이라는 이 생기려면 (+)전하를 띤 공에 (-)전하를 띤 전자가 박혀 가설을 세우고 실험을 진행한 것이다. 오답 피하기 있어야 한다고 생각했다. 오답 피하기 ① 원자에서 (-)전하를 띠는 입자는 전자로, 이는 톰슨의 ① 돌턴의 원자 모형으로, 더 이상 쪼갤 수 없는 입자를 원자 음극선 실험과 관련이 있다. 라고 주장하였다. 따라서 전자를 설명할 수 없다. ② 원자에서 전자의 위치를 확률적으로만 나타낼 수 있다는 ③ 러더퍼드의 원자 모형이다. 것은 불확정성의 원리와 관련이 있다. ③ 전자가 원자핵 주변의 허용된 원형 궤도를 따라 움직이는 것은 수소 원자의 선 스펙트럼을 통해 알아낼 수 있다. ⑤ 원자에서 (-)전하를 띤 전자가 퍼져 있는 (+)전하 구름에 무질서하게 분포한다는 것은 톰슨의 원자 모형과 관련이 있다. 문제 속 자료 톰슨의 전자 발견과 원자 모형 톰슨의 음극선 실험 음극선은 외부에서 가해진 전기장이나 자기장에 의해 휘어진다.  음극 선은 (-)전하를 띠는 입자의 흐름  전자의 발견 톰슨의 원자 모형 (+)전하를 띤 부드러운 공 모양의 물체에 (-)전 하를 띤 전자가 드문드문 박혀 있는 모형 전자 (+)전하를 띤 공 051 답 ⑤ | ㄴ. a 입자를 산란시킨 결과를 통해 원자핵에 (+)전 하가 밀집되어 있음을 알 수 있다. ㄷ. 대부분의 a 입자가 금박을 통과하였으므로 원자핵의 크기 는 원자에 비해 매우 작다는 것을 알 수 있다. 또한 (+)전하를 띤 a 입자가 반발력을 받아 튕겨 나오려면 원자 내부에 (+)전 하를 띠는 질량이 매우 큰 입자가 존재한다는 것을 의미한다. 따라서 원자핵의 질량은 원자 질량의 대부분을 차지한다. 오답 피하기 ㄱ. a 입자는 헬륨 원자핵(He2+)으로 (+)전하를 띠는 입자이다. ④ 보어의 원자 모형이다. ⑤ 현대적 원자 모형이다. 문제 속 자료 원자 모형의 변천 과정과 한계점 원자 모형의 변천 돌턴(쪼개지지 않는 원자)  톰슨(전자 발견)  러더퍼드(원자핵 발견)  보어(전자가 원 운동하는 궤도 제안)  현대(전자 존재 확률 분포의 오비탈) 과학자 돌턴 톰슨 러더퍼드 전자 원자핵 모형 모형 한계점 톰슨의 음극선 실 험 결과 설명 불 가능 러더퍼드의 알파 입자 산란 실험 결과 설명 불가능 수소의 선 스펙트 럼 설명 불가능 과학자 보어 현대 모형 전자 전자 구름 원자핵 원자핵 (양성자+중성자) 한계점 2개 이상의 전자를 가지는 다전자 원자의 선 스펙트럼 설명 불가능 점은 전자의 개수를 의미하는 것이 아니라 전자가 존재할 수 있는 확률 분포를 나타냄 052 답 ④ | ㄱ. 대부분의 a 입자가 금박을 통과하였으므로 원자 전하를 띤 원자핵이 존재한다는 것을 발견했다. 의 대부분은 빈 공간이다. ㄴ. (가)는 전자로, 음극선 실험을 통해 (-)전하를 띤 전자 054 답 ③ | ㄱ. (나)는 원자핵으로, 러더퍼드 알파 입자 산란 실 험을 통해 원자의 대부분은 빈 공간이며, 원자 중심에 (+) 12 정답과 해설 를 발견했다. (가)는 전자, (나)는 원자핵으로 전자가 원자보 B의 양성자의 수가 각각 1, 2이므로 (가)는 중성자이다. 다 먼저 발견되었다. 오답 피하기 가 원자핵보다 작다. ㄷ. (가)는 전자, (나)는 원자핵으로 입자 1개의 질량은 전자 오답 피하기 ㄷ. 질량수는 양성자수+중성자수이다. A와 B의 질량수는 3이므로 질량수가 같다. ㄴ. A는 양성자수가 1이므로 H 원자로, 3 자수가 2이므로 He 원자로, 3 2He이다. 따라서 B는 2 1H의 동 1H이고, B는 양성 055 답 ① | 문제에서 설명하는 입자는 전자이며, 음극선은 전자 의 흐름이다. 음극선의 직진하는 성질은 진공관에 음극선이 위 원소가 아니다. 문제 속 자료 원자의 표시 지나는 길에 물체를 놓아두면 그림자가 생기는 것으로 알 수 있다. 음극선은 (-)전하를 띠고 있어 진행 방향에 전기장을 걸어주면 (+)극 쪽으로 일정하게 휜다. 전자는 불연속적인 에너지 준위를 가지므로 선 스펙트럼이 관찰된다. 문제 속 자료 톰슨의 음극선 실험 원자의 표시 방법 원자를 표시할 때 원자 번호는 원소 기호의 왼쪽 아래, 질량수는 왼쪽 위 에 표시한다. 예 탄소 원자의 표시 질량수=양성자수 + 중성자수 12 6C 058 답 ④ | ㄱ. 3가지 이온의 전자 수는 x로 모두 같다. A-의 양성자수가 9이므로 전자 수는 10이다. 따라서 x=10이다. ㄴ. 질량수는 양성자수와 중성자수의 합이다. Bm+의 양성자 수와 중성자수의 합이 23이므로 11+y=23이다. 따라서 y 는 12이다. Cn+의 양성자수와 중성자수의 합은 12+12 =24이므로 z는 24이다. 오답 피하기 ㄷ. Bm+은 양성자수가 11이고 전자 수가 10이므로 m은 1이 고, Cn+은 양성자수가 12이고 전자 수가 10이므로 n은 2이다. 059 답 ④ | (가) 이온에서 양성자수가 8이고 질량수가 16이므로 중성자수는 8이다. 표에서 A는 중성자를, B는 전자를 나타 ㄴ. (가)는 양성자가 8, 중성자가 8, 전자가 10이므로 전자 수가 양성자수보다 많다. 따라서 음이온이다. ㄷ. (나)와 (다)는 원자이다. (나)는 질량수가 24이고 중성자 수가 12이므로 양성자수도 12이다. (다)는 전자 수가 12이 므로 양성자수도 12이다. 따라서 (나)와 (다)는 양성자수가 12로 같고 중성자수가 다르기 때문에 동위 원소이다. 오답 피하기 (-)극 원자 번호=양성자수 (+)극 ① 진공 유리관 내부에 물체를 놓아두면 (-) 극의 반대쪽에 그림자가 생 긴다.  음극선이 (-) 극에서 나와 (+) 극으로 직진하기 때문이다. (-)극 (+)극 ② 음극선에 자석을 갖다 대면 음극선이 (+)극 쪽으로 휜다  음극선이 (-) 전하를 띠고 있다. (-)극 (+)극 낸다. ③ 음극선의 진로에 바람개비를 설치하면 바람개비가 회전한다.  바람 개비에 질량을 가진 입자가 부딪혔기 때문이며, 음극선이 질량을 가진 입 자임을 알 수 있다. 056 답 ④ | 음극선은 (-)전하를 띠는 입자의 흐름이므로 전기장 에서 (+)극 쪽으로 휘어진다. (+)극이 아래쪽에 있으므로 ㄱ. (가)의 질량수가 16이므로 중성자수는 ‘질량수 - 양성자 수 = 8’이다. B가 10이므로 중성자가 아닌 전자이다. 따라서 형광판의 아래쪽에 밝은 점이 나타날 것이다. A는 중성자, B는 전자이다. 057 답 ③ | ㄱ. 원자는 양성자수와 전자 수가 같다. 따라서 A와 060 답 ① | A-의 전자 수가 10이므로 양성자수는 9이다. 질량 정답과 해설 13 문제서 | 정답과 해설 문제서 | 정답과 해설 수는 양성자수와 중성자수를 합한 값이기 때문에 x=19이 다. B+의 질량수는 23이고 중성자수가 12이므로 양성자수 는 23-12=11이다. 따라서 전자 수 y=10이다. x+y의 값은 19+10=29이다. 061 답 ⑤ | 16 16 8O2-의 양성자수는 8, 19 9F의 양성자수는 9이다. 8O2-은 -2가 음이온이므로 전자가 양성자보다 2개 더 많 다. 따라서 전자 수가 10이므로 (다)는 전자이다. 19 9F의 질량 수는 19이므로 중성자수는 질량수-양성자수=19-9=10 이다. 따라서 (가)가 중성자, (나)가 양성자, (다)가 전자이며 표를 완성하면 다음과 같다. 원자 또는 이온 구성 입자 수 중성자 양성자 16 8O2- 19 9F 8 10 8 9 062 답 ③ | 원자에서 원자 번호=양성자수=전자 수이다. 그래 프의 원자 번호와 중성자수를 정리하면 다음과 같다. 구분 원자 번호 양성자수 중성자수 전자 수 A B C D 6 8 8 10 6 8 8 10 6 8 10 10 ㄱ. A는 원자 번호가 6번으로 양성자수가 6이므로, 양성자 ㄴ. 중성 원자는 양성자수와 전자 수가 같으므로 B와 C는 수와 중성자수가 같다. 전자 수가 8로 같다. 오답 피하기 전자 10 9 6 8 8 10 063 답 ③ | 질량수는 양성자수와 중성자수의 합이고, 중성 원자 에서 양성자수=전자 수=원자 번호이므로 그래프의 중성 자수와 질량수를 정리하면 다음과 같다. 원자 또는 이온 양성자수 중성자수 전자 수 질량수 A B C2- 8 7 8 8 8 10 8 7 10 16 15 18 ㄱ. A의 양성자수는 16(질량수) - 8(중성자수)=8이다. ㄷ. C2-은 전자 2개를 얻어 형성된 음이온이므로 전자 수가 10이다. 14 정답과 해설 오답 피하기 ㄴ. A와 B는 양성자수가 각각 8, 7이므로 동위 원소가 아니다. 064 답 ① | (-)전하를 띤 입자가 전자이다. 중성 원자에서 ‘양성 자수=전자 수’ 이므로, 입자가 양성자이며, 원자 X는 전 자 3개, 양성자 3개, 중성자 4개를 가진다. ㄱ. 원자 번호=양성자수이므로, X의 원자 번호는 3이다. 오답 피하기 ㄴ. 는 중성자로, 중성자수가 변하면 동위 원소가 된다. 중 성 원자가 이온이 되려면 전자를 얻거나 잃어야 한다. ㄷ. 전자는 양성자나 중성자에 비해 질량이 매우 작으므로 원자 질량에 거의 영향을 주지 않는다. 065 답 ⑤ | (가)와 (나)는 모두 전자 수가 6이므로, 양성자수도 6 이다. 질량수는 ‘양성자수+중성자수’이므로 (가)의 질량수 는 12, (나)의 질량수는 14이다. ㄱ. 전자 수와 같은 값을 가지는 A는 양성자, B는 중성자이다. ㄴ. (가)와 (나)는 양성자수가 같고 중성자수가 다르므로 동 위 원소이다. ㄷ. (나)의 질량수는 14(=6+8)이므로 14N과 질량수가 같다. 066 답 ④ | 중성 원자에서 ‘전자 수=양성자수=원자 번호’ 이 다. 원자핵 주변을 도는 ●은 전자이고 ●와 개수가 같은 입 자인 이 양성자이며, 는 중성자이다. ㄴ. 질량수는 ‘양성자수+중성자수’ 이므로, A는 3, B는 3, C는 4이다. ㄷ. 동위 원소는 양성자수가 같고 중성자수가 다른 원소이 다. 각 원소의 양성자수는 A는 1, B는 2, C는 2이다. B와 C는 양성자수는 같고 중성자수는 다르므로 동위 원소이다. 067 답 ① | 중성 원자에서 ‘양성자수=전자수’이고 동위 원소는 양성자수는 같고 중성자수가 다른 원소를 말한다. 각 원소에 서 입자 수 비율이 같은 것은 양성자와 전자이다. (가)에서 입자 수의 비율이 1 2 자, 양성자, 전자를 의미한다. 즉, 중성자`:`양성자=`2`:`1이 이므로 차례로 중성 1 4 1 4 , , 고, 질량수가 3이므로 이 원소는 중성자 2개, 양성자 1개를 가진 3중 수소(3 1H)이다. (나)는 (가)와 동위 원소이므로 양성자수는 (가)와 같은 1개 이다. (나)에서 각 입자 수의 비율은 , , 로 같으므로 1 3 1 3 1 3 중성자수도 1개가 되어 질량수는 2가 된다. ㄷ. 동위 원소는 양성자수가 같아야 한다. C와 D는 양성자 수가 각각 8, 10으로 서로 다르므로 동위 원소가 아니다. 오답 피하기 ㄱ. 는 중성자이다. (다)는 입자 수비가 , , 이므로 비율이 같은 가 양성 오답 피하기 2 5 자와 전자이며, 비율이 인 입자가 중성자이다. 즉, 양성자 2 5 1 5 2 5 1 5 ㄴ. 동위 원소의 질량수가 다른 까닭은 중성자수가 다르기 때문이다. 수소의 동위 원소 중 1H은 중성자는 없고 양성자 `:`중성자=2`:`1이고, 질량수가 3이므로 양성자 2개, 중성자 1개로 이루어져 있다. ㄷ. (가)의 중성자수는 2, (다)의 중성자수는 1로, (가)가 (다) ㄱ. 동위 원소는 양성자수와 전자 수가 같으므로 화학적 성 1개가 있는 원자이다. 오답 피하기 ㄴ. x는 2이다. 의 2배이다. 068 답 ② | X 원자 2개로 이루어진 분자 X2의 분자량은 70, 72, 74 세 종류이다. 즉, X의 동위 원소에 따라 구분하면 X2 분자의 종류가 3가지라는 의미이다. X의 동위 원소가 두 개일 경우 각각을 aX, bX라 하면 두 동위 원소가 만들 수 있 는 분자 X2의 종류는 다음과 같이 구할 수 있다. aX bX aX aXaX aXbX bX aXbX bXbX 즉, 분자 X2의 종류는 aXaX, aXbX, bXbX 세 종류이다. ‘ aX의 원자량>bX의 원자량 ’으로 가정하면 aXaX aXbX bXbX 분자량 존재수 (상댓값) 74 1 72 6 70 9 즉, aX의 원자량은 37, bX의 원자량은 35이며, 존재비는 aX`:`bX=(1+3)`:`(9+3)=1`:`3이다. 평균 원자량은 원자량에 존재 비율을 곱하여 구한다. 즉, {37_ 1 4 } + {35_ 3 4 } =35.5이다. 오답 피하기 X의 동위 원소가 3종류일 경우 aX, bX, cX가 되며, 이 원소 로 생성될 수 있는 분자 X2의 종류는 aXaX, aXbX, aXcX, bXbX, bXcX, cXcX로 6종류이다. 069 답 ③ | 그림에서 액체 상태의 물을 이루는 수소는 질량수가 1인 1H이고, 얼음 A는 질량수가 1인 수소(1H), 얼음 B는 질량수가 2인 중수소(2H)로 되어 있다. ㄱ. 어떤 물체를 물에 띄웠을 때, 물체의 밀도가 물보다 크면 바닥으로 가라앉고, 물보다 작으면 물에 뜬다. 얼음 B는 중 수소로 이루어져 있어 물보다 무겁다. ㄷ. H2O에서 O의 질량수는 같으므로 H의 질량수만 비교하 070 답 ⑤ | 35X와 37X는 원소 X의 동위 원소로, 중성자수가 달 라 질량수가 다르다. 질은 같다. ㄴ. 동위 원소에서 질량수가 클수록 중성자수가 많다. 즉, 원 자가 가진 중성자수는 37X이 35X보다 크다. ㄷ. 35X의 원자량이 35, 존재 비율이 이며, 37X의 원자량 3 4 이 37, 존재 비율이 이므로 1 4 평균 원자량 = {35_ 3 4 } + {37_ 1 4 } = 35.5이다. 071 답 ④ | ㄱ. 수소 원자의 스펙트럼이 불연속적인 선으로 나타 났으므로 수소 원자의 에너지 준위는 불연속적이다. ㄷ. 가시광선 영역에서 파장이 긴 쪽에서 두 번째 선인 b는 n=4 → n=2의 전자 전이가 일어날 때 방출하는 빛에 의 해 나타난다. 4p는 주 양자수가 4, 2s는 주 양자수가 2이다. 오답 피하기 ㄴ. a선의 빛을 방출한 수소 원자의 전자는 n=2인 전자 껍 질에 있으므로 들뜬상태이다. 문제 속 자료 수소 원자의 스펙트럼 에너지 • E … E§ E∞ E¢ E£ E™ E¡ 파셴 계열 (적외선) n=6 n=5 n=4 n=3 n=2 n=1 원자핵 진동수 (^10⁄ Hz) 라이먼 계열(자외선) 발머 계열 (주로 가시광선) 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 스펙트럼 계열 스펙트럼 영역 전자 전이 라이먼 자외선 발머 가시광선 n¾2인 전자 껍질 → n=1인 전 자 껍질로 전이 n¾3인 전자 껍질 → n=2인 전 자 껍질로 전이 n¾4인 전자 껍질 → n=3인 전 자 껍질로 전이 정답과 해설 15 면 된다. 얼음 A에서 수소의 질량수는 1이고, 얼음 B에서 파셴 적외선 수소의 질량수는 2이므로 얼음 B가 얼음 A보다 더 크다. 문제서 | 정답과 해설 문제서 | 정답과 해설 072 답 ⑤ | ㄴ. a선은 라이먼 계열(자외선 영역)에서 가장 긴 파 은 자외선이다. k1은 가시광선으로 a는 k1보다 파장이 짧다. 장이므로 L 껍질에서 K 껍질로의 전자 전이에 해당한다. ㄴ. b는 n=3에서 n=2로 전자 전이되므로 가시광선 영역 ㄷ. 수소 방전관에 가하는 에너지를 변화시켜도 수소 원자 오 의 선 스펙트럼 중 파장이 가장 긴 빨강에 해당된다. 보라는 비탈의 에너지 준위는 일정하므로 빛의 파장은 변하지 않는다. 긴 파장부터 4번째로 긴 파장에 해당하므로 n=6에서 n=2 오답 피하기 로 전자가 전이될 때 방출되는 빛이다. ㄱ. 빛에너지의 크기는 파장에 반비례하므로 스펙트럼 선의 에너지 크기는 파장이 짧은 a가 가장 크고, c가 가장 작다. 따라서 에너지 크기는 a>b>c이다. 073 답 ⑤ | ㄴ. 이온화되는 것은 전자가 무한대로 가는 것이다. 3p(n=3)에서 이온화될 때 필요한 에너지는 - k (cid:8716)E=- k ¦2 - 3Û` } 빛에너지는 (cid:8716)E=- k 3Û` = k 9 이고, 656`nm 선에 해당하는 - k - { k 이다. 따라서 3p 5 = 36 2Û` } { 076 답 ③ | ㄱ. A에 해당하는 빛의 파장은 k1이므로 가시광선 영역에 해당한다. 가시광선 영역은 n=2로의 전자 전이이므 로 A는 n=2로의 전자 전이이다. 따라서 a=2이다. ㄷ. A에서 방출되는 빛에너지는 (cid:8716)E=- k 6Û` - k - 2Û`} { - k 이고, B에서 방출되는 빛에너지는 (cid:8716)E=-0- 3Û`} { = 8 36 k = 1 9 k = 4 36 k 이므로 B에서 방출되는 빛에너지 A에서 방출되는 빛에너지 = 1 2 이다. 오비탈의 에너지가 656`nm 선에 해당하는 에너지보다 작다. 오답 피하기 ㄷ. n=2 → n=4로 전자가 전이될 때 흡수한 에너지는 (cid:8716)E=- k 4Û` - k - { 2Û` } 3 = 16 k 이므로 656`nm 선에 해당하 ㄴ. k1은 n=6에서 n=2로 전자 전이될 때 방출되는 빛의 파장이고, k2는 n=3에서 n=2로 전자 전이될 때 방출되는 빛의 파장이므로 k2가 발머 계열 중 파장이 가장 길다. 는 빛에너지{ 5 36 k}의 27 20 배이다. 오답 피하기 ㄱ. 가시광선 영역의 빛은 발머 계열에 속한다. 므로 a와 b, 2가지이다. 077 답 ③ | ㄱ. 자외선 영역은 n=1로 전자 전이될 때에 해당하 074 답 ② | ㄴ. 발머 계열 중 가장 긴 파장은 빨강이며 n=3에 서 n=2로 방출되는 빛이다. 초록 빛은 발머 계열에서 빨강 ㄷ. 가시광선 영역은 n¾3인 전자 껍질에서 n=2인 전자 껍질로 전자가 전이할 때에 해당한다. (가)는 가시광선 영역 의 전자 전이 중 에너지가 가장 작으므로(가시광선 영역에서 다음으로 2번째로 긴 파장에 해당되므로 n=4에서 n=2로 파장이 가장 긴 것을 의미한다.) n=3에서 n=2로 전이하 전자가 전이할 때 방출된다. 오답 피하기 는 c에 해당한다. 오답 피하기 ㄱ. 보라는 빨강, 초록, 파랑 다음으로 4번째로 긴 파장에 해당 ㄴ. b는 가장 큰 에너지를 방출하므로 파장이 가장 짧다. 되므로 n=6에서 n=2로 전자가 전이할 때 방출되는 빛이 다. 이때 방출하는 빛에너지는 - k 6Û` -(- k 2Û`` )= 2 9 k이다. ㄷ. 빨강 빛은 발머 계열 중 가장 파장이 긴 빛으로 n=3 → n=2로 전자 전이할 때 나온다. 빨강 빛을 쪼여 주면 이만큼 의 에너지를 흡수하는 것이므로 2s 오비탈(n=2)에 있는 전 자는 세 번째 전자 껍질(n=3)로 전이된다. 전자가 이온화 되는 것은 전자가 무한대로 가는 것이다. 078 답 ③ | ㄱ. 발머 계열은 n≥3인 전자 껍질에서 n=2인 전자 껍질로 전자가 전이할 때 나타난다. B에서 방출되는 에너지는 (cid:8716)E=En-E2=En- k 4 } 이다. 따라서 n=4이므로 B는 n=4 → n=2의 전자 전이이다. k이므로 En=- 3 16 k 4Û` - = { ㄴ. A는 B보다 에너지가 작으므로 n=3 → n=2로의 전자 전이이다. 따라서 A에서 방출되는 에너지는 075 답 ② | ㄷ. a에서 방출하는 빛에너지는 n=2 → n=1, c에 서 방출하는 빛에너지는 n=4 → n=2의 전자 전이에서 방 - k 3Û` - - { k 2Û` } = 5 36 k이다. 오답 피하기 출하므로 에너지 크기는 a가 c보다 크다. 오답 피하기 ㄷ. 434`nm의 빛의 파장은 n=5 → n=2의 전자 전이이 다. C는 n=¦ → n=2로의 전자 전이이므로 이때 방출되 ㄱ. a는 n=1로 전이되므로 라이먼 계열이고, 방출되는 빛 는 빛의 파장은 434`nm보다 짧다. 16 정답과 해설 079 답 ② | 원자 A의 바닥상태 전자 배치에서 에너지 준위가 같 은 2개의 2p 오비탈에 전자가 각각 1개씩 들어 있다. 따라서 원자 A의 바닥상태 전자 배치는 1s22s22px 1이므로 원자 12py 가 전자 수는 4이다. 면 방향에 관계없이 전자를 발견할 확률이 같다. 오답 피하기 가 채워진다. ㄴ. (나)는 2p 오비탈로, 2px, 2py, 2pz 오비탈에 각각 전자 가 2개씩 채워진다. A와 B는 2px 오비탈로 각각 전자 1개 080 답 ⑤ | L 전자 껍질의 오비탈은 2s, 2px 오비탈이고, 1s 오 비탈은 K 전자 껍질의 오비탈이므로 (다)에 해당한다. p 오 ㄷ. 수소 원자에서 오비탈의 에너지 준위는 1s<2p이다. 따 라서 (가)와 (나)의 에너지 준위는 다르다. 081 답 ⑤ | ㄱ. s 오비탈과 p 오비탈의 수용 가능한 최대 전자 수 홀전자를 4s 오비탈에 배치해야 한다. 비탈은 에너지 준위가 같고 방향이 다른 세 개의 px, py, pz 오비탈이 있으므로 (가)에 해당한다. 따라서 (가)는 2px, (나) 는 2s, (다)는 1s 오비탈이다. 는 모두 2개로 같다. ㄴ. 다전자 오비탈의 에너지 준위는 2s<2px=2py=2pz이 므로 (가)<(나)=(다)=(라)이다. ㄷ. 질소(7N) 원자는 전자 수가 7이므로 바닥상태 전자 배치 1이다. 따라서 오비탈에 배치된 전자 는 1s22s22px 12py 12pz 수는 (가)가 2개, (나), (다), (라)가 1개로 같다. 문제 속 자료 오비탈의 에너지 준위 수소 원자에서 오비탈의 에너지 준위 주 양자수가 커질수록 원자핵에서 전자가 멀어지므로 원자핵과의 인력이 약해져 에너지 준위가 높아진다. 1s<2s=2p<3s=3p=3d<4s=4p=4d=4fy 다전자 원자에서 오비탈의 에너지 준위 다전자 원자는 원자핵과 전자 사이의 전기적 인력뿐만 아니라 전자들 사 이에 반발력이 작용한다. 따라서 주 양자수뿐만 아니라 오비탈의 종류도 에너지 준위에 영향을 미치게 된다. 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5sD이므로 A는 (라)를 제외한 (가), 증가하고, 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 원자 반지름이 감소하므로, (가) 영역에서 원자 반지름은 3주기 2족 원소가 (나), (다) 중 전자 껍질 수가 가장 많은 (다)이다. A와 C의 가장 크다. 따라서 X는 Mg이다. 이온이 옥텟 규칙을 만족할 때 두 이온의 전하 합이 0이다. ㄱ. X는 Mg으로 3주기 2족 원소이다. A가 1족 원소이므로 C는 17족 원소이어야 하므로 C는 (나) 오답 피하기 이다. 따라서 (가)~(라)에 A~D를 대입하면 주기율표는 다 문제서 | 정답과 해설 음과 같다. 족 주기 2 3 4 A B B>A이다. 인 B보다 크다. 오답 피하기 1 2 13 14 15 16 17 18 D C ㄱ. 원자 반지름은 같은 족에서 원자 번호가 클수록 크므로 ㄴ. 전기 음성도는 2주기 17족 원소인 C가 4주기 1족 원소 ㄷ. C와 D는 같은 주기이며, 같은 주기에서 원자 번호가 클수 록 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하가 크므로 C>D이다. 097 답 ② | 금속 원소는 1가지이므로 2주기 1족이나 3주기 2족 중 하나만 A~C에 해당한다. 원자 반지름이 A>B>C이 므로 B는 3주기 15족, C는 2주기 16족 원소이다. 따라서 A 는 3주기 2족 원소이다. ㄷ. A와 C의 이온의 전자 배치는 Ne과 같고 핵전하량은 A 가 C보다 크므로 A의 이온 반지름이 가장 작다. B 이온의 전자 배치는 Ar의 전자 배치와 같으므로 이온 반지름이 가 장 크다. 따라서 이온 반지름은 AA이다. ㄴ. Y는 N으로 바닥상태 전자 배치는 1s22s22p3이며, Z는 O로 바닥상태 전자 배치는 1s22s22p4이다. 따라서 N과 O의 홀전자 수는 각각 3, 2이다. ㄷ. Ne의 전자 배치를 갖는 이온의 반지름은 유효 핵전하가 클수록 작다. Mg2+과 O2- 중 Mg의 유효 핵전하가 크므로 이온 반지름은 XZ>Y이기 위해서는 X는 3 주기, Y와 Z는 2주기여야 한다. 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 제1 이온화 에너지가 증가한다. 하지만 예외가 있는 데 15족보다 16족의 이온화 에너지가 작다. 같은 오비탈의 전자 사이에도 반발력이 작용하므로 16족 원소에서 전자를 떼기 쉽기 때문이다. 이온화 에너지는 Y>Z이므로 Y는 N, 099 답 ④ | A~D 이온의 전자 배치는 Ne의 바닥상태와 같으므 로 등전자 이온이다. 핵전하가 클수록 유효 핵전하가 증가하 므로, 등전자 이온은 원자 번호가 커질수록 이온 반지름이 작아진다. 따라서 이온 반지름의 크기는 Mg2+NaCl>KCl ㄷ. 제 2 이온화 에너지 제 1 이온화 에너지 는 1족 원소가 가장 크므로 A가 가 장 크다. 오답 피하기 A가 가장 크다. ㄱ. B는 A보다 원자 번호가 크므로 B는 Mg으로 예측할 수 있다. 원자 반지름은 Na, Mg, O 중에 Na가 가장 크므로 문제 속 자료 원자 반지름과 이온 반지름 반 지 름 pm ( ) 200 N‹— O¤— F— 100 N O F Na Na± 원자 이온 Al Mg Mg¤± Al‹± 7 8 9 11 12 13 원자 번호 증가 때문 증가 때문 ② 비금속 원소가 음이온으로 될 때 반지름 증가  전자 사이의 반발력 ③ 금속 원소가 양이온으로 될 때 반지름 감소  전자 껍질 수 감소 때문 ④ 등전자 이온은 원자 번호가 클수록 반지름 감소  핵전하가 커지기 때문 Li± Cl— Na± Cl— K± Cl— ① 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 원자 반지름 감소  유효 핵전하의 100 답 ① | 원자 번호가 각각 8, 9, 11, 12이므로 O, F, Na, Mg이며, Ne과 같은 전자 배치를 가지므로 이온은 각각 O2-, F-, Na+, Mg2+이다. 전자 수가 같은 이온은 원자 번호가 클수록 원자핵과 전자 사이의 인력이 크므로 이온 반 지름이 작다. 이온 반지름의 크기는 Mg2+A이다. 104 답 ② | 2주기에서 원자 번호가 커질수록 전기 음성도가 증 가한다. 따라서 A는 Be, B는 N, C는 O, D는 F이다. ㄷ. 질소(N)는 공유 전자쌍이 3개로 3중 결합을 하고, 산소 는 공유 전자쌍이 2개로 2중 결합을 하므로 N2가 O2보다 공 이다. 원소이고, C는 3주기 금속 원소이므로 서로 다른 주기이다. 107 답 ⑤ | A~C는 3주기 원소이다. 원소 A는 : 이므 E3 E1 E2 E1 E7 E1 E6 E1 로 3주기 2족인 Mg이고, 원소 B는 : 이므로 3주 기 16족인 S, 원소 C는 : 이므로 3주기 15족인 P E5 E1 E6 E1 유 전자쌍이 많다. 오답 피하기 ㄱ. Be, F, N, O 중에 F, N, O 3가지 원소가 비금속 원소 이므로 전자를 얻으면 반지름이 커진다. 따라서 B, C, D가 비금속 원소이며 (가)는 이온 반지름, (나)는 원자 반지름이다. ㄴ. A가 금속 원소이고, B가 비금속 원소이므로 기체 상태 의 중성 원자 1몰로부터 전자 1몰을 떼어내는 데 필요한 에 너지인 이온화 에너지는 A가 B보다 작다. 105 답 ④ | ㄱ. 2, 3주기 원소 A, B, C가 이온화될 때 원자 반 지름과 이온 반지름을 비교하면 C의 원자 반지름보다 큰 이 온 반지름이 존재하지 않으므로 C의 이온은 양이온이어야 한다. A와 B의 원자 반지름보다 작은 이온 반지름이 존재하 지 않으므로 A와 B의 이온은 음이온이다. A, B, C의 이온 은 모두 네온의 전자 배치를 가지므로 A와 B는 2주기 원소, C는 3주기 원소이다. ㄷ. A~C의 이온은 전자 수가 같은 등전자 이온으로 이온의 반지름 크기는 양성자수가 큰 이온이 양성자수가 작은 이온 보다 작다. 따라서 양성자수는 ㉠이 가장 크다. 오답 피하기 ㄴ. (가)에서 2주기 원소인 A와 B의 원자 반지름 크기를 비 교하면 B가 A보다 크다. 따라서 원자 번호는 A가 B보다 크다. (나)에서 각 이온의 전자 수는 네온 원자의 전자 수와 같으므로 이온 반지름의 크기는 원자 번호가 커질수록 작아 진다. 따라서 이온 반지름이 가장 큰 ㉢의 원자 번호가 가장 22 정답과 해설 ㄱ. 원자 반지름은 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 작아 지므로 15족인 C가 16족인 B보다 크다. ㄴ. 같은 주기에서 이온화 에너지는 1족이 가장 작고, 18족 이 가장 크다. 하지만 15족과 16족의 이온화 에너지는 예외 이다. 15족보다 16족의 이온화 에너지가 작은데 이는 같은 1의 오비탈의 전자 사이에도 반발력이 작용하므로 px 2py 1pz 전자 배치를 하는 16족 원소에서 전자를 떼기 쉽기 때문이 다. 따라서 제1 이온화 에너지는 AMg이므로 n번째 떨어져 나가는 전 자가 들어 있는 전자 껍질은 Na이 L, Mg이 M이며 n=2 이다. 크므로 (가)는 7730보다 작다. ㄷ. n=2이므로 Ne, Na, Mg, Al 중 En En-1 = E2 E1 는 Na 이 가장 크다. 110 답 ③ | ㄱ. 원소 A의 순차 이온화 에너지가 E2와 E3 사이 에서 급격히 증가하였으므로 A는 2족 원소이다. ㄴ. 같은 주기에서 제1 이온화 에너지는 2족이 13족 원소보 다 크므로 A는 3주기, B는 2주기 원소이다. 오답 피하기 ㄷ. 기체 상태에서 B가 B3+이 되는 데 E1+E2+E3의 에 너지가 필요하므로 6.88_103`kJ/몰의 에너지가 필요하다. 111 답 ⑤ | ㄱ. A는 제3 이온화 에너지와 제4 이온화 에너지의 크기 차이가 크므로 13족, B는 제1 이온화 에너지와 제2 이 온화 에너지의 크기 차이가 크므로 1족, C는 제2 이온화 에 너지와 제3 이온화 에너지의 크기 차이가 크므로 2족 원소이 다. 따라서 원자가 전자 수는 A가 3개, B가 1개, C가 2개로 A가 가장 많다. ㄴ. 같은 주기에서 원자 번호가 증가할수록 원자 반지름이 감소하므로 1족 원소가 원자 반지름이 가장 크다. B가 1족 오비탈 원소이므로 원자 반지름은 B가 가장 크다. ㄷ. C는 3주기 2족 원소이므로 제1 이온화 에너지는 3s2 오 비탈에서 전자를 떼어 낼 때 필요한 에너지이다. A는 3주기 13족 원소이므로 제 1 이온화 에너지는 3s2 오비탈보다 에너 지 준위가 높은 3p1 오비탈에서 전자를 떼어 낼 때 필요한 113 답 ⑤ | 전자 배치를 통해 X는 3주기 1족, Y는 2주기 2족 원소임을 알 수 있다. 순차 이온화 에너지 그래프를 통해 A 와 C는 제3 이온화 에너지와 제4 이온화 에너지 크기의 차 이가 크기 때문에 13족 원소이며, B는 제2 이온화 에너지와 제3 이온화 에너지 차이가 크기 때문에 2족 원소이다. 제1 이 온화 에너지의 크기가 C>B>A이므로 A와 B는 3주기 원 소이고 C는 2주기 원소이다. 따라서 A는 3주기 13족, B는 3주기 2족, C는 2주기 13족 원소이다. 원자 번호가 증가할수록 작아지므로 X가 A보다 크다. ㄴ. Y는 2주기 2족, C는 2주기 13족 원소이다. 따라서 Y의 제2 이온화 에너지와 제3 이온화 에너지의 크기 차이가 크므 로 C보다 제3 이온화 에너지 제2 이온화 에너지 가 크다. ㄷ. X의 바닥상태 전자 배치는 1s22s22p63s1이고, B는 3주 기 2족이므로 바닥상태 전자 배치는 1s22s22p63s2이다. 따라 서 바닥상태의 X와 B에서 전자가 들어 있는 오비탈 수는 모 두 6개로 같다. 114 답 ① | 금속 원소 A와 B는 제1 이온화 에너지와 제2 이온 화 에너지 크기 차이가 가장 크므로 원자가 전자 수가 1개인 1족 원소이다. 금속 원소 C는 제2 이온화 에너지와 제3 이 온화 에너지 크기 차이가 가장 크므로 원자가 전자 수가 2개 인 2족 원소이다. 같은 족에서 제1 이온화 에너지가 작을수 록 원자 반지름이 커지므로 A의 원자 번호가 가장 크다. 따 라서 A는 4주기 1족, B는 3주기 1족, C는 3주기 2족이다. ㄱ. 4주기 1족(A), 3주기 1족(B), 3주기 2족(C) 중에 4주기 1족 원소(A)의 원자 반지름이 가장 크다. 오답 피하기 ㄴ. B의 원자가 전자 수는 1개이다. ㄷ. A는 4주기, C는 3주기이므로 다른 주기의 원소이다. 115 답 ③ | ㄱ. X는 고체 상태에서는 전류가 흐르지 않고 용융했을 때 전류가 흘러 전기 분해가 가능하므로 X는 이온 결합 물질이다. 에너지이다. 따라서 제1 이온화 에너지는 C가 A보다 크다. ㄴ. X(l)를 전기 분해하면 Aª, B가 생성되므로 구성 원소는 112 답 ① | ㄱ. A는 E1:E2이온반지름 •등전자이온은원자번호가클수록핵전하량이증가하여이온반지름 감소N3->O2->F->Na+>Mg2+>Al3+ 123 답 ② | X의 전자 수는 6, Y의 전자 수는 1, Z의 전자 수는 7이므로 X는 C, Y는 H, Z는 N이다. 따라서 XY¢는 CH¢, 는 원자가 전자가 7개이므로 Cª는 단일 결합을 한다. 따라서 공유 전자쌍 수는 Bª는 2개, Cª는 1개이다. 문제 속 자료 이온 결합 물질의 전기 전도성 전기 전도성 전기가흐르는성질로,전하를띠는입자가이동해야만전류가흐를수 있다. 이온 결합 물질의 전기 전도성 예염화나트륨의전기전도성 Cl— (가) 고체 상태 (나) 액체 상태 (다) 수용액 상태 •고체상태에서는전기전도성이없음→반대전하의이온들이단단히 결합하고있어서이온들이이동할수없기때문 •액체상태와수용액상태에서는전기전도성이있음→음이온과양이 온으로나뉘어져이온들이자유롭게이동할수있기때문 •비금속원소(N,O,F)는음이온이되면서전자사이의반발력이증가 Na± H™O ㄴ. X, Y, Z는 모두 비금속 원소이므로 XY¢, Zª는 비금속 125 답 ⑤ | ㄱ. AB는 양이온과 음이온의 전기적 인력에 의해 형 성된 이온 결합 물질이다. ㄴ. BCª에서 중심 원자 B에는 공유 전자쌍이 2쌍, 비공유 ㄱ. X(C)는 원자 번호가 6, Z(N)은 원자 번호가 7이므로 X 가 Z보다 작다. ㄷ. ZY£은 NH£로 단일 결합만 존재한다. 전자쌍이 2쌍 있다. 비공유전자쌍 공유전자쌍 Zª는 Nª이다. 원소로만 이루어져 있다. 오답 피하기 H H N H 124 답 ④ | 물질 AB의 화합 결합 모형은 AÛ`±과 BÛ`Ñ이 결합한 것이다. AÛ`±은 A가 전자 2개를 잃어 생성된 이온이며 A의 원자가 전자는 2개이다. BÛ`Ñ은 B가 전자 2개를 얻어 생성된 이온이며, B의 원자가 전자는 6개이다. 물질 Cª는 C 원자 2 개가 각각 전자 1개를 내놓아 만든 전자쌍 1개를 공유하면서 결합을 형성하고, C의 원자가 전자는 7개이다. BC™ ㄷ. 옥텟 규칙은 비활성 기체 이외의 원자들이 전자를 잃거 나, 전자를 얻거나, 전자를 서로 공유함으로써 비활성 기체와 같이 가장 바깥 전자 껍질에 8개의 전자를 가져 안정해지려 는 경향이다 (단, 헬륨은 2개). AB와 BCª의 구성 입자는 가 장 바깥 전자 껍질에 8개의 전자를 가지고 있으므로 모두 옥 텟 규칙을 만족한다. 126 답 ③ | 화학 결합 모형에서 A는 +1가의 양이온이므로 전자 가 3개인 Li이다. B와 C는 단일 결합을 이루고 있고 전체적 ㄱ. AB는 AÛ`±과 BÛ`Ñ의 정전기적 인력으로 화학 결합을 형 으로 -1가의 음이온이므로 B는 O, C는 H이다. X는 A 2개 성한 이온 결합 물질이다. 이온 결합 물질은 액체 상태에서 와 B 1개로 구성되어 있으므로 AªB인 LiªO이고, Y는 B 1 이온이 자유롭게 이동할 수 있으므로 전기 전도성이 있다. 개와 C 2개로 이루어져 있으므로 CªB인 HªO이다. 정답과해설25 문제서 | 정답과 해설 ㄱ. Y는 비금속 원소인 O와 H가 결합하여 생성된 물질이므 A가 B보다 크다. 문제서 | 정답과 해설 로 공유 결합 화합물이다. ㄷ. Y에서 B는 원자가 전자가 6개이므로 C 2개와 각각 단일 결합을 형성하며, 옥텟 규칙을 만족한다. 오답 피하기 ㄴ. X는 금속 Li와 비금속 O로 이루어진 이온 결합 화합물 이므로 액체 상태에서 이온이 자유롭게 움직일 수 있어 전기 전도성이 있다. 그러나 Y는 공유 결합 화합물로, 액체 상태 에서 이온으로 분리되지 않으므로 액체 상태에서 전기 전도 성이 없다. 127 답 ③ | A+은 전자가 10개이므로 중성 원자 A는 총 전자가 11개인 Na이고, B2-은 전자가 10개이므로 중성 원자 B는 총 전자가 8개인 O이다. ㄱ. AªB는 금속 원소 Na과 비금속 원소 O가 결합한 NaªO 으로 이온 결합 물질이다. ㄴ. A는 Na로 3주기 원소이다. 오답 피하기 ㄷ. Bª는 Oª로 공유 전자쌍 수는 2이다. 공유전자쌍 128 답 ⑤ | AªB는 NaªO, CªB는 HªO이므로 A, B, C는 각각 Na, O, H이다. ㄱ. AªB는 금속 양이온인 Na± 2개와 비금속 음이온인 OÛ`Ñ 이 결합한 물질로 이온 결합 물질이다. ㄴ. CªB에서 B는 O로, O는 가장 바깥 전자 껍질에 전자가 8개 있으므로 옥텟 규칙을 만족한다. ㄷ. ABC는 NaOH로 이온 결합 물질이며, CªB는 HªO로 공유 결합 물질이다. 액체 상태에서 전기 전도성은 이온 결 합 물질이 공유 결합 물질보다 크므로 ABC의 전기 전도성 이 CªB보다 크다. 130 답 ④ | A+의 전자가 10개이므로 A 원자의 전자는 11개이 고, BCÑ의 전자가 14개이므로 BC의 전자는 13개이다. B 가 C보다 원자 번호가 작기 때문에 B 원자의 전자는 6개, C 원자의 전자는 7개이다. 따라서 A는 나트륨 (Na), B는 탄 소 (C), C는 질소 (N)으로 ABC는 NaCN이다. ㄴ. NaCN은 금속 원소인 Na과 비금속 원소인 C와 N가 결합한 이온 결합 물질로 액체 상태에서 전기 전도성이 있다. ㄷ. Cª는 Nª로 공유 전자쌍 수는 3이다. 오답 피하기 ㄱ. A는 Na으로 3주기 원소, B는 C로 2주기 원소이므로 다른 주기의 원소이다. 131 답 ① | AB¢±는 NH¢±이고, CÑ는 ClÑ이다. ㄴ. AB¢±의 구조는 중심 원자 N와 4개 의 H가 각각 공유 결합을 하고 있는 정 H N H H H 사면체이다. 오답 피하기 ㄱ. A는 N로, 15족 원소이다. ㄷ. AC3는 NCl3로 N와 Cl가 모두 비금속 원소이므로 전자 를 공유하여 공유 결합을 형성한다. 양이온과 음이온 사이의 정전기적 인력에 의해 형성되는 결합은 이온 결합이다. 132 답 ⑤ | A~D는 각각 Na, O, H, Cl이다. ① 화학 결합 모형을 식으로 나타내면 ABC + CD AD + X(CªB) 이므로 NaOH + HCl X(HªO)이다. 따라서 X는 CªB이다. 1Ú NaCl + 1Ú ② ABC에서 A는 가장 바깥 껍질에 전자가 8개이므로 옥텟 ③ CD는 C와 D가 1개의 전자쌍을 공유하여 생성된 공유 ④ AD는 금속 양이온(Na±)과 비금속 음이온(ClÑ)이 결합 하여 생성된 이온 결합 물질이다. 이온 결합 물질은 액체 상 규칙을 만족한다. 결합 물질이다. 오답 피하기 129 답 ④ | (가)는 LiCl, (나)는 HCl이다. A, B, C 각각 Li, H, 태에서 전기 전도성이 있다. ㄴ. (가)는 LiCl으로 금속 양이온과 비금속 음이온이 결합한 ⑤ X는 HªO로 비공유 전자쌍이 2개이고, Bª는 Oª로 비공 이온 결합 물질이다. 이온 결합 물질은 액체 상태에서 전류 유 전자쌍이 4개이다. ㄷ. (나)의 C(Cl)는 18족 원소인 Ar과 같은 안정한 전자 배 치를 이루고 있으므로 옥텟 규칙을 만족한다. ㄱ. 원자 번호는 A(Li)가 3, B(H)가 1이므로 원자 번호는 물(HªO)의 비공유 전자쌍 산소(Oª)의 비공유 전자쌍 비공유 전자쌍 O H 104. 5 ∞ H 비공유전자쌍 O=O Cl이다. 가 흐른다. 오답 피하기 26 정답과해설 133 답 ⑤ | A~D는 각각 Na, F, Ca, O이다. ㄴ. CBª는 CaFª으로 금속 양이온(CaÛ`±)과 비금속 음이온 137 답 ④ | ㄴ. Li의 이온화 에너지는 Na보다 크므로 LiCl( g) 이 생성될 때 EÁ은 커진다 . (FÑ)이 결합한 이온 결합 물질이므로 액체 상태에서 전기 전 ㄷ. 두 이온 사이의 핵 간 거리가 짧을수록 결합 에너지가 크 도성이 있다. ㄷ. DBª는 OFª로 비금속 원소인 O와 F이 전자를 공유하 여 생성된 공유 결합 물질이다. 오답 피하기 ㄱ. A와 D는 Na과 O로 Na은 3주기, O는 2주기로 다른 주기 원소이다. 다. NaCl이 KCl보다 핵 간 거리가 짧으므로 결합 에너지 가 크다. 따라서 KCl( g)이 생성될 때 핵 간 거리가 길어지 므로 결합 에너지가 작아진다. ㄱ. 은 Na±의 반지름이 아니라 Na±과 ClÑ 사이 거리의 134 답 ④ | 화합물 AB는 HF, 화합물 CD는 MgO이다. ㄴ. (나)는 원자 수비가 B : C=2 : 1이므로 MgFª이다. 문제 속 자료 이온 결합의 형성 Na±(g)+e—+Cl(g) E¢ E£ Na±(g), Cl—(g) Na(g), Cl(g) E¡ 핵 간 거리 오답 피하기 r¼ 2 이다. ;2!; 에 너 지 E™ MgFª은 금속 양이온인 MgÛ`±과 비금속 음이온인 FÑ이 결 합한 이온 결합 물질로 액체 상태에서 전기 전도성이 있다. ㄷ. (나)에서 B와 C는 FÑ과 MgÛ`±으로, MgÛ`±은 Mg이 전 자 2개를 잃고 전자 껍질이 2개, 가장 바깥 전자 껍질에 8개 의 전자를 채운 Ne과 같은 전자 배치를 가진다. FÑ은 F이 전자 1개를 얻어 Ne과 같은 전자 배치를 가진다. 오답 피하기 ㄱ. (가)에서 원자 수비가 A : D=1 : 1이므로 (가)의 화학 식은 HªOª이다. 루이스 구조식은 그림과 같으며 비공유 전 자쌍 수는 4이다. H - O O- - 비공유전자쌍 H 135 답 ⑤ | ㄱ. 핵 간 거리는 HY가 HX보다 크므로 원자 반지 름은 Y가 X보다 크다. X와 Y는 할로젠 원소이고 주기가 증가하면 전기 음성도가 감소한다. 원자 반지름의 큰 Y가 주기가 크므로 전기 음성도는 X보다 작다. 136 답 ③ | A~D는 2, 3주기의 원소이며 기체이므로 이원자 분 자 Aª~Dª는 Fª, Oª, Nª, Clª일 것이다. 같은 주기에서 결 합 수가 증가할수록 결합 에너지가 증가하고 핵 간 거리가 감소한다. 이원자 분자들의 결합 수는 Fª이 1개, Oª가 2개 Nª가 3개, Clª가 1개이다. 따라서 Aª는 Nª, Bª는 Oª이며, Fª보다 Clª 원자 반지름이 더 크기 때문에 Cª는 Fª, Dª는 Clª이다. ㄴ. 할로젠화 수소에서 공유 결합 핵 간의 거리가 짧을수록 결합 에너지가 크다. 따라서 HX의 핵 간 거리가 HY보다 오답 피하기 짧으므로 결합 에너지가 더 크다. ㄴ. MgO가 CaO보다 이온 사이의 거리가 짧아 결합력이 강하므로 이온 결합이 형성될 때 방출되는 에너지(E)는 r¼ 2 ㄷ. 는 HX의 공유 결합 길이의 이며, Xª 분자의 공유 ;2!; MgO이 CaO보다 크다. 결합 반지름보다 작다. •Na(g)+E£ •Cl(g) 1Ú 1Ú Na±(g)+eÑ,E£:Na의이온화에너지(에너지흡수) ClÑ(g)+E¢,E¢:Cl의전자친화도(에너지방출) •이온화에너지:기체상태의중성원자에서전자1개를떼어내어기체 상태의양이온으로만드는데필요한에너지이다. •전자친화도:기체상태의중성원자가전자1개를받아음이온이될때 방출하는에너지이다. 138 답 ③ | ㄱ. ClÑ이 BrÑ보다 이온 반지름이 작으므로 r¼는 KCl이 KBr보다 작다. ㄷ. 이온 사이의 거리가 짧을수록 녹는점이 높다. KCl은 +1가의 양이온과 -1가의 음이온이 이온 결합을 하여 생성 되고, CaO은 +2가의 양이온과 -2가의 음이온이 이온 결 합을 하여 생성되었으므로 CaO의 녹는점이 훨씬 높다. 문제 속 자료 이온 결합의 형성과 에너지 변화 에 너 지 반발력에 의한 에너지 변화 (가) r 이온 사이의 거리에 따른 에너지 변화 이온 결합 형성 (나) rº 인력에 의한 에너지 변화 결합이 형성되는 거리 정답과해설27 문제서 | 정답과 해설 문제서 | 정답과 해설 생시킨다. 생성된다. 띤다. 힘 139 답 ⑤ | 물질 A의 결정 구조는 금속, 물질 B의 결정 구조는 이온 결합을 나타낸 것이므로 A는 금속인 나트륨, B는 이온 141 답 ① | ㄱ. 금속 결합 물질 모형에서 양이온과 자유 전자의 개수비가 1 : 2이며, 금속 산화물의 화학식 MO에서 O의 이 결합 물질인 염화 나트륨이다. 온이 -2가 음이온이므로 M의 이온은 +2가 양이온이다. ㄱ. A인 나트륨은 금속으로 물과 반응하면 수소 기체를 발 오답 피하기 ㄷ. A인 나트륨과 염소 기체를 반응시키면 염화 나트륨이 로 이동하고 양이온은 이동하지 않는다. ㄴ. 금속인 M에 전류를 흘려주면 자유 전자가 (+)극 쪽으 ㄷ. 금속 산화물인 MO는 금속 양이온과 비금속 음이온이 ㄹ. 이온 결합 물질은 고체 상태에서 쉽게 쪼깨지거나 부서 결합한 이온 결합 물질이므로 연성과 전성이 없다. 금속에 진다. 금속은 자유 전자가 있으므로 강한 정전기적 인력이 힘을 가해 금속 양이온이 다른 위치로 이동하더라도, 자유 작용해 힘을 가해도 이온 결합 물질처럼 잘 부서지지 않는 전자가 있으므로 강한 정전기적 인력이 작용한다. 따라서 가 다. 따라서 힘을 가했을 때 이온 결합 물질인 B가 금속인 A 늘게 뽑을 수 있거나 얇게 펴지는 연성과 전성은 금속의 성 보다 부서지기 쉽다. 오답 피하기 ㄴ. BTB 용액은 산성에서는 노란색, 중성에서는 초록색, 염기성에서는 파란색을 띤다. B의 수용액은 염화 나트륨 수 용액으로 중성이므로 BTB 용액을 떨어뜨리면 초록색을 질이다. 이다. 문제 속 자료 이온 결합 물질과 금속의 성질 이온 결합 물질의 성질 이온결합물질에힘을가하면층이밀리면서서로같은전하를띠는이온 사이의반발력에의해쉽게부스러진다. 142 답 ② | (가)는 이온 결정, (나)는 금속 결정 모형을 나타낸 것 ㄴ. (가)는 이온 결합 물질로 액체 상태에서 이온들이 자유롭 게 이동할 수 있다. 따라서 액체 상태의 (가)에 전압을 걸어주면 양이온은 (-)극 쪽으로, 음이온은 (+)극 쪽으로 이동한다. ㄱ. (가)는 양이온과 음이온이 결합되어 있는 모형으로, 이온 오답 피하기 결정 모형이다. 파괴됨 힘 ㄷ. 고체 상태의 (나)인 금속 결정에 전압을 걸어주면 자유 반발력 전자들이 (+)극 쪽으로 이동하면서 전류가 흐른다. 금속의 성질 금속에힘을가해금속이변형되어도금속결합이유지된다.자유전자 들이금속양이온사이를자유롭게움직이면서금속양이온을결합시키는 접착제와같은역할을하므로금속결합이유지된다. 금속 양이온 힘 변형됨 힘 자유 전자 140 답 ① | (가)는 양이온과 음이온이 강하게 결합된 모형으로 이 온 결합 물질, (나)는 금속 양이온과 자유 전자 사이의 정전 기적 인력에 의해 이루어진 결합으로 금속 결합 물질이다. 이온 결합 물질은 고체 상태에서 전기 전도성이 없고 용융 상태에서는 전기 전도성이 있다. 금속 결합 물질은 고체 상 태, 용융 상태 모두 전기 전도성이 있으며 녹는점이 높다. 따 라서 (가)는 A, (나)는 B이다. 28 정답과해설 문제 속 자료 금속의 전기 전도성 금속에전압을걸어주면자유전자들이(+)극쪽으로이동하면서전류가 흐르므로금속은전기전도성이높다.금속양이온은이동하지않고고정 되어있다. (+)극 (-)극 (가) 전류가 흐르지 않을 때 (나) 전류가 흐를 때 143 답 ④ | A는 수소(H), B는 리튬(Li), C는 산소(O), D는 플 ㄴ. BªC는 LiªO으로 금속 양이온과 비금속 음이온이 결합 ㄷ. CDª는 OFª로 구조식은 그림과 같으며 비공유 전자쌍 루오린(F)이다. 한 이온 결합 물질이다. 수는 8개이다. O F F 오답 피하기 ㄱ. 수소는 비금속 원소이다. 빼고, (다)에 해당하는 원소 B, D를 빼면 A만 남는다. 144 답 ④ | 원소 A는 수소(H), B는 리튬(Li), C는 탄소(C), D 는 산소(O), E는 나트륨(Na), F는 마그네슘(Mg)이다. 147 답 ① | 전기 음성도는 주기율표의 왼쪽이나 아래로 갈수록 감소하고, 주기율표의 오른쪽이나 위로 갈수록 증가한다. 따 라서 A~C의 전기 음성도 크기는 O>S>Mg으로 A는 ㄴ. A와 C로 이루어진 화합물은 수소와 탄소로 이루어진 물 Mg, B는 S, C는 O이다. 질이다. A와 C는 비금속 원소이므로 공유 결합을 한다. ㄷ. D와 F는 산소와 마그네슘이므로 D와 F로 이루어진 화 합물은 비금속 음이온과 금속 양이온으로 이루어진 이온 결 합 화합물이므로 액체 상태에서 전류가 흐른다. ㄱ. A는 Mg이다. 오답 피하기 오답 피하기 C(O)보다 크다. ㄱ. 주기율표에서 왼쪽 아래로 갈수록 금속성이 커지므로 리 튬은 나트륨보다 금속성이 작다. ㄴ. 같은 족에서 이온 반지름은 주기가 커질수록 커진다. C(O)는 2주기, B(S)는 3주기이므로 B(S)의 이온 반지름이 ㄷ. A와 C의 이온은 MgÛ`±, OÛ`Ñ이므로 전자 껍질 수와 전 자 수가 같은 등전자 이온이다. 등전자 이온의 이온 반지름 차이는 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하의 크기가 다르기 145 답 ① | 원소 A, B, C, D, E는 각각 수소(H), 탄소(C), 산 소(O), 플루오린(F), 마그네슘(Mg)이므로 (가)는 HF, (나) 때문이다. 는 HªO, (다)는 CF¢, (라)는 MgxFy이다. ㄱ. 공유 결합 물질은 비금속 원소 사이의 공유 결합으로 이 루어진 물질이다. (가)~(라) 중 공유 결합 물질은 HF, HªO, CF¢이므로 3가지이다. 오답 피하기 ㄴ. (나)는 HªO로 굽은 형 모양의 분자이며 결합각은 104.5ù이다. (다)는 CF¢로 정사면체형의 분자이며 결합각은 109.5ù이므로 결합각은 (나)가 (다)보다 작다. ㄷ. ExDy는 MgÛ`±과 FÑ이 1 : 2의 비로 결합하여 생성된다. 따라서 x는 1, y는 2이므로 x는 y보다 작다. 146 답 ① | 원소 A, B, C, D, E는 각각 탄소(C), 산소(O), 나 트륨(Na), 염소(Cl), 아르곤(Ar)이다. 각 원소의 원자가 전 자 수, 전자 껍질 수는 다음과 같다. 148 답 ① | 전기 음성도는 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 대 체로 커지고, 같은 족에서 원자 번호가 작을수록 대체로 커 진다. 따라서 A는 Na, B는 Mg, C는 O, D는 F이다. ㄱ. A와 B는 같은 주기이다. 같은 주기에서 원자 번호가 커 질수록 원자 반지름이 감소하므로 A의 원자 반지름이 B보 다 더 크다. 오답 피하기 ㄴ. A와 D의 안정한 이온은 각각 Na±, FÑ이다. 두 이온은 전자 수가 10개로 네온과 같은 전자 배치를 하고 있으며, Na±의 유효 핵전하량이 FÑ보다 크다. 따라서 안정한 이온 의 반지름은 Na±Y(N)>Z(C)이므로 (가)는 ZH¢, (나)는 YH£, (다) 는 HªX이다. ㄱ. (가)는 ZH4이다. 오답 피하기 ㄴ. (나)는 NH£로 삼각뿔형 구조이므로 입체 구조이다. ㄷ. (나)의 결합각은 107ù, (다)의 결합각은 104.5ù로 (나)의 결합각이 (다)보다 크다. 151 답 ⑤ | 1, 2주기 비금속 원소로 이루어진 루이스 전자점식이 므로 X는 수소, Y는 탄소, Z는 질소, W는 산소이다. ㄱ. 전기 음성도는 O>N>C 이므로 W>Z>Y이다. ㄴ. Zª는 Nª로 구조식은 N≡N이며, 공유 전자쌍 수는 3개 이다. Wª는 Oª로 구조식은 O=O이며, 공유 전자쌍 수가 2 개이다. 따라서 공유 전자쌍 수는 Zª가 Wª보다 많다. ㄷ. 분자 XYZ의 구조식은 H-C≡N으로 중심 원자 C에 비공유 전자쌍이 없다. 문제 속 자료 비공유 전자쌍 N N OH NH C C CCl Cl H H H H Cl Cl H H 비공유 전자쌍 H 2쌍 2쌍 1쌍 0쌍 12쌍 문제 속 자료 공유 결합의 표시 루이스 전자점식 루이스 구조식 NH H H N N CH N - H NH - - H N ∫ N H - C N ∫ 153 답 ② | 2주기 원자 A~D는 각각 C, N, O, F이다. ② CHª는 HªO로 2쌍의 비공유 전자쌍이 있으므로 굽은 형 의 구조이다. 오답 피하기 공유 결합을 한다. ① AH¢는 CH¢로, C와 H는 전기 음성도가 다르므로 극성 ③ DH는 HF로, 극성 공유 결합을 하는 이원자 분자이므로 쌍극자 모멘트가 0이 아니다. ④ AH¢는 CH¢로 정사면체 구조의 무극성 분자, BH£는 NH£로 삼각뿔형의 극성 분자이다. 극성 분자가 무극성 분 자보다 물에 대한 용해도가 크기 때문에 AH¢가 BH£보다 ⑤ BH£는 NH£, CHª는 HªO이다. NH£의 결합각이 107ù, HªO의 결합각이 104.5ù이므로 결합각은 BH£이 CHª보다 크다. 154 답 ④ | (가)는 HªO, (나)는 COª이다. ㄴ. (나)는 결합각이 180ù인 직선형 구조의 분자이다. ㄷ. CªA¢는 CªH¢이며, 루이스 구조식은 다음과 같다. 비공유전자쌍은쌍을이루면서공유결합에참여하지못하는전자쌍이다. 물에 대한 용해도가 작다. 152 답 ② | ㄴ. 극성 물질은 극성 용매에 잘 용해되고 무극성 물 질은 무극성 용매에 잘 용해된다. 물은 극성이므로 물에 대 - - C = C -- H H H H 한 용해도는 극성 분자가 무극성 분자보다 더 크다. 따라서 따라서 CªH¢는 모든 원자가 동일 평면에 있다. 물에 대한 용해도는 HCN이 CªHª보다 크다. 오답 피하기 오답 피하기 ㄱ. (가)는 굽은 형의 분자 구조이며 HªO의 쌍극자 모멘트 ㄱ. 끓는점은 극성 분자가 무극성 분자보다 높다. 두 물질의 가 0이 아닌 극성 분자이다. 분자량은 비슷하고, HCN은 극성 분자, CªHª는 무극성 분 자이므로 끓는점은 HCN이 CªHª보다 높다. ㄷ. HCN과 CªHª의 구조식은 다음과 같다. 155 답 ⑤ | A는 탄소(C), B는 산소(O), C는 질소(N), D는 플 HCN 구조식 CªHª 구조식 ㄱ. AD¢는 CF¢로 A와 D가 공유 결합하는 공유 전자쌍 수 H - C N ∫ H - C C H- ∫ ㄴ. B는 O로 원자가 전자가 6개, C는 N로 원자가 전자가 5 따라서 HCN의 공유 전자쌍의 수는 4개, CªHª의 공유 전자 개이다. 따라서 원자가 전자 수는 B>C이다. 쌍 수는 5개로 HCN이 CªHª보다 적다. ㄷ. CD£은 NF£로 D(F)는 부분적인 (-)전하를 띤다. 루오린(F)이다. 가 4개이다. 30 정답과해설 문제 속 자료 비공유 전자쌍 A는탄소이고B는산소이다.탄소원자는산소원자2개와각각2개의 전자쌍을공유한다.따라서ABª(COª)에서공유전자쌍은4개,비공유 전자쌍은4개이다. C이다. 159 답 ⑤ | 각 원자의 원자가 전자 수는 X는 6개, Y는 7개, Z는 4개이다. X~Z는 2주기 원소이므로 X는 O, Y는 F, Z는 ㄱ. (나)에 있는 비공유 전자쌍의 수는 4개이다. 비공유전자쌍 비공유전자쌍 ZX X ㄴ. (가)는 OFª이므로 굽은 형 구조로 결합각이 104.5ù, (나)는 COª이므로 직선형 구조로 결합각이 180ù이다. 따라 서 결합각은 (나)>(가)이다. ㄷ. ZY¢는 CF¢로 중심 원자 C에 4개의 공유 전자쌍만 존재 한다. 전자쌍 반발 원리에 의해 4개의 전자쌍은 정사면체의 꼭짓점에 위치하므로 정사면체형의 분자 모양을 가진다. 문제 속 자료 전자쌍 반발에 따른 분자 구조 XY Y 비공유전자쌍 X Y Y 공유전자쌍 중심원자X에2개의공유전자쌍과2개의비공유전자쌍이존재하므로 4개의전자쌍이전자쌍반발원리에의해사면체의꼭짓점에위치하게되 므로(가)는굽은형의분자구조를가진다. 160 답 ⑤ | A~D는 2주기 원자이므로 A는 리튬(Li), B는 붕소 (B), C는 산소(O), D는 플루오린(F)이다. ㄱ. C는 옥텟 규칙을 만족하기 위해 전자 2개가 필요하므로 Cª는 2개의 공유 전자쌍을 형성한다. 공유전자쌍 O O ㄴ. AD는 LiF로 Li은 금속 원소이고 F은 비금속 원소이 므로 LiF은 이온 결합 화합물이다. ㄷ. BD£는 BF£로 B에는 비공유 전자쌍이 없으므로 평면 삼각형 구조이다. 평면 삼각형은 대칭 구조로 극성이 상쇄되 어 쌍극자 모멘트가 0이다. 비공유전자쌍 AB B 공유전자쌍 156 답 ④ | A는 N, B는 O, C는 F이다. ㄴ. 분자 X를 구성하는 원소 A, B, C의 전기 음성도가 서 로 다르므로 분자 내 결합은 극성 공유 결합이다. ㄷ. 분자 구조가 B=A-C이므로 공유 전자쌍은 3개이다. 오답 피하기 ㄱ. 분자 X에서 세 원자 A, B, C가 옥텟 규칙을 만족하므 로 A는 공유 전자쌍 3개, B는 2개, C는 1개를 갖는다. 따 라서 분자 구조는 B=A-C이므로 중심 원자는 A이다. 157 답 ① | A는 붕소(B), B는 산소(O), C는 플루오린(F)이다. ㄱ. Bª는 Oª로 O의 원자가 전자 수가 6개이므로 O 원자 2 개가 결합할 때 공유 전자쌍 수는 2개이다. 오답 피하기 ㄴ. AC£는 BF£로 중심 원자 주위에 6개의 전자가 존재하므 로 AC£는 옥텟 규칙을 만족하지 않는다. ㄷ. BCª는 OFª로 O의 비공유 전자쌍이 2개이므로 분자 구 조는 굽은 형이다. OFª의 구조식은 다음과 같다. O F F 158 답 ④ | ㄱ. 극성 공유 결합은 전기 음성도가 다른 두 원자 사 이의 공유 결합이다. (가)에서 전기 음성도가 다른 C와 O가 극성 공유 결합을 하고 있으며, (나)에서 전기 음성도가 다른 B와 F이 극성 공유 결합을 하고 있다. ㄷ. (가)와 (나)는 각각 직선형, 평면 삼각형 구조이므로 둘 다 쌍극자 모멘트의 합은 0이다. 따라서 (가)와 (나)는 무극 성 분자이다. 오답 피하기 161 답 ⑤ | ㄱ. A와 C는 비금속 원소이므로 공유 결합을 한다. A와C가전자1개씩을내놓아 전자쌍을 만들고 이 전자쌍을 공유한다. CA ㄴ. 옥텟 규칙은 가장 바깥 전자 껍질에 8개의 전자를 가질 때 가장 안정하다는 규칙이다. (가)의 중심 원자인 C는 2개 ㄴ. BA£에서 B가 A보다 주기율표의 오른쪽에 있으므로 전 의 2중 결합을 형성하고 있으므로 총 8개의 전자를 가지고 기 음성도는 B가 A보다 크다. 따라서 BA£에서 B는 부분적 있다. (나)의 중심 원자인 B는 3개의 단일 결합을 형성하고 인 (-)전하를 띤다. 있으므로 총 6개의 전자를 가지고 있으므로 옥텟 규칙을 만 ㄷ. BC£의 중심 원자 B에 공유 전자쌍 3개와 비공유 전자쌍 족하지 못한다. 1개가 존재한다. 따라서 분자 구조는 삼각뿔형이다. 정답과해설31 문제서 | 정답과 해설 162 답 ① | X~Z가 2주기 원소이므로 X는 N, Y는 O, Z는 F 이다. 165 답 ② | ㄴ. ABª는 극성 공유 결합이지만 대칭 구조이며 직 선형으로, 무극성 분자이고 쌍극자 모멘트의 합이 0이다. 문제서 | 정답과 해설 ㄱ. Xª의 루이스 구조식은 N N 이며, 공유 전자쌍이 ∫ 3개, 비공유 전자쌍은 2개 있다. 오답 피하기 ㄴ. XZ£ 분자는 NF£로 삼각뿔형이므로 결합각은 107ù이다. ㄷ. YZª는 OFª로 굽은 형이므로 극성 분자이다. 163 답 ① | (가)는 XYª, (나)는 YZª이고 (가)의 루이스 전자점 식은 XY Y , (나)의 루이스 전자점식은 YZ Z 이다. ㄱ. 한 분자를 구성하는 Y 원자 수는 (가)가 2개, (나)가 1개 이므로 (가)가 (나)보다 많다. 오답 피하기 ㄴ. (나)에 있는 비공유 전자쌍은 8개이다. YZ Z 비공유전자쌍 (가)가 (나)보다 크다. ㄷ. (가)는 직선형 구조. (나)는 굽은 형 구조이므로 결합각은 164 답 ③ | ㄱ. 산소 분자는 대칭 구조이다. ㄴ. 1 기압에서 메테인의 끓는점이 -162`¾이므로 25`¾에 서 메테인은 기체로 존재한다. 오답 피하기 ㄷ. 분자량이 비슷할 때 극성 분자가 무극성 분자보다 녹는 점이나 끓는점이 높다. 녹는점과 끓는점이 높은 것은 분자 사이의 힘이 크기 때문이다. 암모니아는 극성 분자이며, 끓 는점이 무극성 분자인 메테인의 끓는점보다 더 높으므로 분 자 사이의 힘은 암모니아가 메테인보다 크다. 문제 속 자료 극성 분자와 무극성 분자의 녹는점과 끓는점 비교 물질 극성 분자량 녹는점 (¾) 끓는점 (¾) 무극성 극성 무극성 16 17 32 34 메테인 (CH¢) 암모니아 (NH£) 산소 (Oª) 높다. 황화수소 (HªS) 극성 -183 -162 -78 -33 -219 -183 -86 -61 ·분자량이비슷할때극성분자가무극성분자보다녹는점과끓는점이 ·극성분자는서로반대전하를띤부분사이에강한정전기적인력이 작용하므로무극성분자보다분자사이의인력이강하다. 32 정답과해설 오답 피하기 ㄱ. ABª의 전기 음성도는 A가 d+, B가 dÑ이므로 A가 B 보다 전기 음성도가 작다. BCª의 전기 음성도는 B가 d+, C 가 dÑ이므로 B가 C보다 전기 음성도가 작다. 따라서 A~C 의 전기 음성도를 비교하면 AA>C이다. ㄴ. A는 중화점 전의 용액이고, D는 중화점 이후의 용액이 ② A점의 화학 반응식은 2NaOH(aq) + HªSO¢(aq) 므로 A는 산성이고 D는 염기성이다. 따라서 A가 D보다 NaªSO¢(aq) + 2HªO(l)이다. 물을 생성하고 Na± 1Ú 과 SO¢Û`Ñ이 2 : 1로 남아 있으므로 양이온과 음이온의 수는 ㄱ. 황산의 SO¢Û`Ñ은 중화 반응과 상관없는 구경꾼 이온으로 ③ B점의 용액을 가열하여 증발시키면 두 종류 이상의 물질 ㄷ. B는 중화점 이후 수산화 칼륨 수용액이 20`mL 더 첨가 ④ C점의 용액은 산성이므로 BTB 용액을 떨어뜨리면 노란 되었고 C는 중화점에 도달하기 위해 20`mL의 수산화 칼륨 색으로 변한다. 수용액이 더 필요하므로 두 용액을 섞으면 중성이 된다. 문제 속 자료 중와 반응 시 온도의 변화 191 답 ③ | 실험 I의 중화점에서는 HªSO¢ 10`mL가, 실험 II의 다르다. 이 남는다. pH가 작다. 오답 피하기 C와 D의 SO¢Û`Ñ 수가 같다. 온 도 중화점 중화점 A C B D 황산 염산 0 20 40 중화점에서는 HCl 20`mL가 반응하였다. ㄱ. 실험 I에서 A는 HªSO¢ 10`mL, C는 HªSO¢ 20`mL 를 넣어 주었으므로 C의 이온 농도가 A보다 크다. 따라서 A의 전기 전도도는 C에서보다 작다. ㄴ. 같은 양의 NaOH 수용액에 산을 가했으며, 실험 I의 A 에 들어 있는 양이온은 Na±만 있고, 실험 II에 들어 있는 B KOH 수용액의 부피(mL) 의 양이온도 Na±만 있으므로 그 수는 서로 같다. ①중화점에서온도가가장높다.중화반응이가장많이일어나중화 오답 피하기 열이가장많이발생하기때문 ②중화점이후혼합용액의온도가낮아진다.중화반응이일어나지 않고,온도가낮은KOH수용액이공급되기때문 ㄷ. 실험 I에서 C는 중화점을 지났으므로 산을 과량 넣은 것 으로 액성은 산성이고, 실험 II에서 C는 중화점이므로 중성 이다. 따라서 pH는 I이 II보다 작다. 189 답 ④ | ㄱ, ㄷ, ㄹ. 농도가 같은 염산 10`mL에 농도가 다른 수산화 나트륨 수용액 각각 10`mL, 20`mL를 넣었을 때 중 192 답 ③ | 용액에서 양이온과 음이온의 전하량의 합이 0이 되어 야 하므로 HCl, NaOH, KOH을 혼합한 용액에서 양이온 화점을 확인하면 그래프 I이 II보다 중화점에 먼저 도달하며, 의 총 수와 음이온의 총 수가 같아야 한다. (가)의 혼합 용액 중화점에서 넣어 준 NaOH 수용액의 양은 그래프 I이 II의 이 산성이라면 H±, ClÑ, Na±, K±이 존재하고 양이온 수와 절반이다. 따라서 NaOH 수용액의 농도는 I이 II의 2배이다. 음이온 수의 비율이 1 : 1이어야 한다. 즉, 세 이온(양이온) 38 정답과해설 의 비율 합이 음이온 하나의 비율과 같아야 하는데, (가)의 (가)에서 H±은 4개, OHÑ은 총 3개가 들어 있으므로 물 분 이온 수 비율로는 불가능하다. 따라서 (가)는 염기성이고, 자 3개를 생성하고, (나)에서 H±은 8개, OHÑ은 총 8개가 Na±, K±, ClÑ, OHÑ이 존재한다. 이때 NaOH이 KOH 들어 있으므로 물 분자 8개를 생성한다. 따라서 보다 단위 부피당 이온 수가 크므로 이온 수의 비율은 다음 (나)에서 생성된 물 분자 수 (가)에서 생성된 물 분자 수 = ;3*; 이다. ㄱ, ㄴ. (나)의 혼합 용액의 액성은 양이온의 총 수와 음이온 194 답 ① | 혼합 용액에서 양이온과 음이온의 전하량 합이 0이 되어야 한다. (가)의 혼합 용액이 산성이라면 H±, Na±, K±, 의 총 수가 같아야 하므로 염기성이다. 따라서 용액 속에 ClÑ이 존재해야 하지만 (가)의 이온 수 비율에서 ClÑ 한 개 Na±, K±, ClÑ, OHÑ이 존재하며 이온 수의 비율은 다음과 가 이온 수 비율의 반을 차지 않으므로 (가)는 염기성 용액이 (나)의 비율이 되기 위해서는 HCl 10`mL가 첨가되어야 한다. (다)는 4개의 이온 수비가 같으므로 ClÑ, Na±, K±, OHÑ이 과 같다. 이온 Na± 비율 ;8#; 같다. 이온 Na± 비율 ;8#; K± ;8!; K± ;8!; ClÑ ;4!; ClÑ ;8#; OHÑ ;4!; OHÑ ;8!; OH— K± 1 4 1 8 Na± 3 8 Cl— 1 4 HCl 10 mL 첨가 OH— K± 1 8 1 8 Cl— Na± 3 8 3 8 오답 피하기 ㄷ. (가)의 혼합 용액에서 Na±과 K±의 이온 수 비율이 : 3 8 1 8 이고, NaOH은 20`mL, KOH은 10`mL이므로 단위 부 피당 이온 수의 비율은 Na± : K±= 이므로 Na± 3 16 : 2 16 이 K±의 1.5배이다. 타내면 다음과 같다. (가) HCl 10 ml NaOH 5 ml KOH 20 ml ^6 H± Cl— Na± OH— K± OH— : : : : : : 4 4 1 1 2 2 (나) 20 ml 30 ml 20 ml H± Cl— Na± OH— K± OH— : : : : : : 8 8 6 6 2 2 물 분자 : 3개 물 분자 : 8개 1 H± 1 Na± 2 K± 1 K± 3 Na± 다. 따라서 (가)의 이온은 Na±, K±, ClÑ, OHÑ이다. (나)는 한 가지 이온인 ClÑ이 전체 이온 수의 반을 차지하므 로 산성 용액일 것이다. 따라서 (나)의 이온은 H±, Na±, K±, ClÑ이다. 다. 이를 정리하면 아래와 같다. (가) 2 Na± 2 OH— 4 K± 20 mL 4 Cl— (나) 1 H± 6 2 Na± ㉠ 3 K± 15 mL Cl— 같다 부피 V¬ : 10 mL (다) 2 Na± 2 OH— 2 K± 10 mL 2 Cl— V™ : 10 mL ㄱ. (가), (나), (다)의 Na± 수가 같으므로 (다)의 NaOH의 양은 (가), (나)와 같다. 따라서 VÁ은 10`mL이다. (가), (나), (다)의 K± 수비는 4 : 3 : 2이므로 KOH 양은 20`mL : 15`mL : x`mL이다. x는 10이므로 Vª는 10`mL이다. 따라서 VÁ=Vª이다. 오답 피하기 ㄴ. ㉠은 K±의 비율이다. 195 답 ① | ㄱ. 단위 부피당 이온 수 모형에서 각 모형이 어떤 이 온에 해당하는지 찾아야 한다. 구경꾼 이온은 중화 반응이 일어나도 사라지지 않으므로 (가), (나)에서 공통적으로 보이 는 와 가 구경꾼 이온이다. (가)와 (나)에서 HCl의 부피 는 100`mL로 일정하므로 ClÑ의 수는 같지만, 전체 부피는 (나)가 (가)보다 크므로 단위 부피당 ClÑ의 수는 (나)가 (가) 보다 적어지게 된다. 따라서 ClÑ의 모형은 개수가 4개에서 2 개로 감소한 이고, Na±의 모형은 개수가 1개에서 3개로 정답과해설39 193 답 ④ | (가) 혼합 용액에 양이온이 H±, Na±, K± 3가지가 존재한다. (나)에서는 K±의 수는 (가)와 같고, H± 수는 2배, ㄷ. 단위 부피당 이온 수의 비는 (나)의 HCl 15`mL와 Na± 수는 6배이므로 (가)와 (나)에 들어 있는 이온 수를 나 KOH 15`mL를 비교하면 6 : 3이므로 2 : 1이다. 문제서 | 정답과 해설 100+x 100+y (가)에서 혼합 전 H±의 수는 반응 후 남은 H±, Na±, K±의 (나)의부피가(가)의2배 수의 합이므로, HCl 20`mL에는 H± 8개가 들어 있다. (나) 에서 HCl 40`mL에는 H± 16개가 들어 있다. 문제서 | 정답과 해설 증가한 이다. 이때 ClÑ의 수가 절반으로 감소한 것으로 (나)의 부피가 (가)의 2배임을 알 수 있다. 100+y=2_(100+x)yy ① NaOH의 부피는 (나)가 (가)보다 크므로, (나)에만 있는 는 반응하지 않고 남은 OHÑ이 되며, 는 H±이 된다. 이를 정리하면 다음과 같다. 혼합 용액 혼합 전 각 용액의 부피 (mL) HCl(aq) NaOH(aq) x 단위 부피당 이온 수 (개) 혼합 용액의 전체 부피 (mL) 혼합 용액의 전체 부피 속 이온 수(개) (가) 100 ClÑ:4 Na±:1 H±:3 ClÑ:4 Na±:1 H±:3 (나) 100 y ClÑ:2 Na±:3 OHÑ:1 ClÑ:4 Na±:6 OHÑ:2 혼합 전 각 용액 속 이온 수(개) HCl(aq) H±:4,ClÑ:4 H±:4,ClÑ:4 NaOH(aq) Na±:1 OHÑ:1 Na±:6 OHÑ:6 생성된 물 분자 수(개) 1 4 오답 피하기 에서 NaOH y`mL를 넣었을 때 Na± 은 6개이 므로, NaOH의 부피는 (나)가 (가)의 6배이다. y=6xyy ② ①과 ②에서 연립 방정식을 풀면 x=25, y=150이 된다. ㄷ. 혼합 전 각 용액 속 이온 수를 보면 (가)에서 H±은 4개, OHÑ은 1개가 들어 있으므로 HªO은 1개가 생성된다. (나) 에서 H±은 4개, OHÑ은 6개가 들어 있으므로 HªO은 4개가 생성된다. 따라서 중화 반응에서 생성된 물의 양(mol)은 (나)가 (가)의 4배이다. 혼합 용액 혼합 전 각 용액의 부피 (mL) (가) 20 HCl(aq) NaOH(aq) 5 KOH(aq) 15 혼합 후 용액의 단위 부피 속에 존재하는 양이온의 수(개) 혼합 용액의 전체 부피 (mL) (나)의부피가(가)의2배 혼합 용액의 전체 부피 속 이온 수(개) (나) 40 20 20 - Na±:6 K±:2 80 - Na±:12 K±:4 (나) H±:16 ClÑ:16 Na±:12 OHÑ:12 K±:4 OHÑ:4 16 H±:2 Na±:3 K±:3 40 H±:2 Na±:3 K±:3 (가) H±:8 ClÑ:8 Na±:3 OHÑ:3 K±:3 OHÑ:3 혼합 용액 혼합 전 각 용액 속 이온 수(개) HCl(aq) NaOH(aq) KOH(aq) (가)에는 H± 8개, OHÑ 6개가 들어 있으므로 물 분자 6개가 생성되고, (나)에는 H± 16개, OHÑ 16개가 들어 있으므로 물 분자 16개가 생성된다. 따라서 (가)에서 생성된 물의 양(mol) (나)에서 생성된 물의 양(mol) =;1¤6;=;8#; 이다. 197 답 ⑤ | 혼합 용액 (가)와 (나)의 부피는 각각 50`mL, 100`mL이다. (가)와 (나)에 넣어 준 NaOH의 부피는 같고, 혼합 용액의 부피비는 1 : 2이므로 단위 부피당 Na± 수의 비는 2 : 1이다. 따라서 이 Na±이다. (나)의 단위 부피당 이온 수를 2배로 하여 NaOH의 Na±을 동일하게 변경하면 ㄴ. (가)에서 NaOH x`mL를 넣었을 때 Na±은 1개, (나) 생성된 물 분자 수(개) 6 196 답 ① | 혼합 후 용액의 단위 부피 속에 존재하는 양이온의 모 형을 비교해 보면, (가)에 들어 있는 세 종류의 양이온은 넣 어 준 염기 수용액의 구경꾼 이온인 Na±, K±과 반응하지 않고 남은 H±이다. 그런데 는 (나)에는 존재하지 않으므로 H±이 된다. 전체 부피는 (나)가 (가)의 2배인데, NaOH의 부피는 (나)가 (가)의 4배이므로 Na±의 모형은 개수가 3 → 6으로 증가한 양이온 수는 아래와 같다. (가) ★1개 2개 2개 (나) 2배 ★0개 2개 8개 가 되며, 는 K±이 된다. ㄱ. 는 Na±이다. 40 정답과해설 ㄴ. (가)에서 Na± 2개, K± 2개이므로 OHÑ가 4개이다. H± 1개가 남아 있으므로 반응 전 H±는 5개이다. (나)의 단위 부 200 답 ③ | ㄱ. (가)에서 Fe은 전자를 잃었으므로 산화되었다. ㄴ. (나)에서 CO가 산화 철을 철로 환원시켰으므로 환원제 피당 이온 수가 2배이므로 H±이 10개이다. (나)에서 HCl 이다. 10개와 NaOH 2개, KOH 8개가 반응하면 H± 10개와 ㄷ. (다)의 산화수를 구하면 다음과 같다. OHÑ이 10개 반응하여 물이 생성되고 용액은 중성이다. 산화수감소:환원 된다. ㄷ. (나)에서 FeªO£은 산소를 잃고 Fe이 되므로 환원된다. 환원제이다. 201 답 ② | ㄷ. (나)에서 Al은 산화되고, AgªS을 환원시키므로 ㄷ. (가)에서 반응 전의 H±이 5개이고 OHÑ이 4개이므로 HªO이 4개 생성되고, (나)에서는 반응 전의 H±이 10개, OHÑ가 10개이므로 HªO이 10개 생성된다. 따라서 생성된 HªO의 분자 수비는 (가) : (나)=4 : 10=2 : 5이다. 198 답 ⑤ | 산화 환원을 산소의 이동으로 구분할 수 있다. (가) 2Mg + COª 2MgO + C 산화 1Ú 환원 산화 1Ú 환원 (나) FeªO£ + 3CO 2Fe + 3COª ㄱ. 화학 반응식에서 반응 전후의 원자 종류와 원자 수가 같 아야 하므로 A는 COª이다. ㄴ. (가)에서 Mg은 산소와 결합하여 MgO이 되므로 산화 199 답 ③ | 원자의 산화수가 증가하면 산화, 산화수가 감소하면 환원 반응이다. 일반적으로 화합물에서 수소의 산화수는 +1이며 산소의 산화수는 -2이다. 홑원소 물질을 구성하는 원자의 산화수는 0이다. (가) NO가 Oª와 결합하여 NOª가 될 때 N의 산화수가 증 가하고, O의 산화수가 감소하므로 산화 환원 반응이다. 산화수감소:환원 +2 2NO + Oª 0 +4 -2 2NOª 1Ú 산화수증가:산화 (나) NOª의 N가 HªO과 반응하여 HNO£이 될 때 산화수 가 증가하고, HNOª이 될 때 산화수가 감소하므로 산화 환 원 반응이다. 산화수감소:환원 +4 +5 +3 (나) 2NOª + HªO HNO£ + HNOª 1Ú 산화수증가:산화 오답 피하기 (다) 원자의 산화수 변화가 없으므로 산화 환원 반응이 아니다. +1-2 +2 -2+1 4Fe(OH)ª + Oª + 2HªO 0 +3 -2+1 4Fe(OH)£ 1Ú 산화수증가:산화 HªO를 구성하는 수소와 산소 원자의 산화수가 변하지 않았 으므로 HªO은 산화되거나 환원되지 않았다. 문제 속 자료 산화제와 환원제 구분 산화제 환원제 정의 자신은환원되면서다른물 질을산화시키는물질 자신은산화되면서다른물 질을환원시키는물질 환원 예 0 Cu+4H++2NO£Ñ 환원제 산화제 +5 1Ú +4 +2 CuÛ`±+2NOª+2HªO 산화 환원 0 +1 -2 2Al + 3AgªS +3-2 AlªS£ + 6Ag 0 1Ú 산화 오답 피하기 ㄱ. (가)에서 HªO의 H 원자와 O 원자의 산화수가 변하지 않았으므로 HªO은 산화되거나 환원되지 않는다. +1 -2 0 Clª + HªO +1-1 +1+1-2 HCl + HClO 1Ú ㄴ. (나)의 화학 반응식을 완성시키면 2Al + 3AgªS 1Ú AlªS£+6Ag이므로 a=2, b=3, c=6이다. 따라서 a+bD 이다. 이온 수의 변화가 없으므로 A는 +2가이며, 수용액의 밀도가 감소하였으므로 원자의 상대적 질량은 D>A이다. ㄷ. 원자의 상대적 질량은 (나)에서 AC 이므로 CC, A>C이다. 205 답 ② | ㄴ. (가)의 NH£에서 N의 산화수는 -3이고, HCN 에서 N의 산화수도 -3이므로 N의 산화수는 변하지 않는다. 208 답 ⑤ | ㄱ. A와 B를 부착하였을 때 철이 부식되지 않았지만 B만 부착하였을 때 철의 부식이 일어나는 것으로 보아 금속 오답 피하기 ㄱ. HCN에서 C의 산화수는 +2이다. 의 반응성 크기는 A>철>B이다. ㄴ. (가)와 (나)에서 환원되는 물질은 Oª이다. ㄷ. (나)에서 Hª는 CªH¢를 CªH¤로 환원시키므로 환원제이다. ㄷ. A의 반응성이 가장 크기 때문에 A를 철에 부착하면 A 가 산화되어 철의 부식이 방지된다. 206 답 ③ | 각 화학 반응식을 완성하면 다음과 같다. NaNO£ + HªO (가) HNO£ + NaOH (나) 3NOª + HªO 2HNO£ + NO 1Ú 1Ú 1Ú (다) 2NaOH + Clª NaCl + HªO + NaOCl ㄱ. (가)는 질산과 수산화 나트륨이 반응하는 중화 반응이므 로 산화 환원 반응이 아니다. (나)는 NOª의 N가 HNO£가 될 때 산화수가 +4 → +5로 증가하므로 산화되고, NO가 될 때 산화수가 +4 → +2로 감소하므로 환원된다. 따라서 산화 환원 반응이다. +4 3NOª + HªO +5 +2 2HNO£ + NO 환원 1Ú 산화 42 정답과해설 209 답 ⑤ | 각 금속 이온이 각각 A+, B3+, C3+일 때, (가)에서 반응이 일어나 이온 수가 감소한 것으로 보아 금속 C와 반응 한 금속 이온은 A+이다. 2A+ + C 2A + C2+ 1Ú C는 A와 반응하였으므로 A보다 반응성이 크지만, B와는 반응하지 않았으므로 B보다 반응성이 작다. 따라서 반응성 의 크기는 B>C>A이다. ㄱ. 금속 B의 반응성이 A보다 크므로 B는 A보다 산화되기 쉽다. 석출된다. ㄴ. (나)에서 반응성이 큰 금속 B가 이온으로 존재하려는 경 향이 더 크므로 B가 녹아 양이온이 되고, B의 표면에 C가 ㄷ. (나)에서 C2+ 3개가 환원될 때, 2개의 B3+이 생성되므 산화되는데, (가)에서 AÛ`±, BÜ`±이 모두 존재하므로 금속 A C보다 반응성이 큰 금속만 반응함 (가)에서 생성된 AÛ`±의 수를 x, BÜ`±의 수를 y라고 할 때, x 와 y의 합은 6이고, 생성된 AÛ`±, BÜ`±의 이온의 전하량의 합 로 전체 이온 수가 감소한다. 문제 속 자료 금속의 반응성 • 반응성이 큰 금속은 금속 이온 수용액과 반응하여 양이온이 되며, 양이 온으로 존재하던 금속은 석출된다. • 용액 속에 녹아 있는 금속 이온보다 넣어 준 금속의 전하량이 크면 석출 되는 금속 이온의 수가 더 많으므로 용액 속의 양이온 수가 감소한다 금속 C 금속 A 금속 B 이온 수 감소 = C¤±보다 전하량 작은 이온이 석출됨 A±, B‹± 수용액 (가) (나) C¤± 수용액 210 답 ① | 금속과 금속 이온의 반응에서 수용액에 존재하는 금 속 이온의 산화수와 금속 이온 수를 곱한 값은 항상 일정하 다. 금속 C는 과정 (가)~(다)를 진행하는 동안 반응하여 계 속 감소하므로 C(s)가 감소하는 경향을 볼 수 있도록 (가)의 몰비를 다음과 같이 변경한다. 몰비 C(s) : 비커 I의 양이온 : 비커 II의 양이온 5 : 1 : x=10 : 2 : 2x 과정 (가) (나) (다) 7 : y : 2 6 : 3 : 1 과정 (가)~(다)까지 C의 양(mol)은 10, 7, 6 순으로 감소한다. 과정 (나)에서 금속 C가 10몰이고 Aa+ 수용액에 넣어 주었 을 때 Aa+는 모두 환원되어 석출한다. 금속 C가 10몰에서 7몰 남았으므로 3몰이 반응하여 수용액 상태에 Cc+로 남아 있으며, Aa+은 2몰이 금속 A로 석출된다. a, b는 3이하의 정수이고 c_3=a_2이므로 c는 2, a는 3이다. (나)에서 비커 I은 A가 모두 환원되고 C2+만 남았으며 3몰 이 존재하므로 y=3이다. 과정 (다)에서 금속 C가 7몰에서 6몰로 1몰 반응하였고, 수 용액 속에 C2+이 1몰 있으며 (나)에서 반응하지 않은 Bb+은 2 몰 이 므 로 2 몰 의 B b + 이 B 로 석 출 된 다 . 따 라 서 2_1=b_2이므로 b=1이다. (가)와 (나)의 비커 II에 들어 있는 양이온은 B+이고 반응이 문제서 | 정답과 해설 는 모두 반응하고, 금속 B는 일부가 반응한 것이다. A + 2C± AÛ`± + 2C B + 3C± BÜ`± + 3C 1Ú 1Ú (나)에서 C±를 V`mL 더 넣었을 때 양이온의 수가 5만큼 증 가하였는데, 이는 (나)에서 반응하여 생성된 BÜ`± 수에 해당 한다. C± 3개가 반응하여 BÜ`± 1개가 생성되므로 C± V`mL 에는 C± 15개가 들어 있다. 과 반응한 C±의 이온 전하량은 같다. x+y=6 yy ① 2x+3y=15 yy ② 따라서 ①과 ②를 계산하면 x=3. y=3이다. (다)에서 C± V`mL(C± 15개)를 추가로 넣었을 때 증가한 양이온 수는 13이다. 즉, CÜ`± 3개가 반응하여 BÜ`± 1개가 생 성되고 C± 12개는 반응하지 않고 남는다. (가) (나) (다) AÛ`± BÜ`± AÛ`± BÛ`± AÛ`± BÜ`± C± 3 3 3 8 3 9 12 양이온의 종류 양이온의 수(상댓값) 반응 후 생성된 AÛ`±과 BÜ`±의 몰비는 반응 전 A와 B의 몰비 와 같으므로, 반응 전 A에 대한 B의 몰비는 다음과 같다. B의 양(mol) A의 양(mol) =3 = ;3(; 212 답 ① | 금속 AÛ`±과 금속 B, C의 화학 반응식은 다음과 같다. AÛ`± + 2B A + 2B± 3AÛ`± + 2C 3A + 2CÜ`± 1Ú 1Ú I에서 AÛ`±과 금속 B가 반응하면 용액 속에 B±이 생성되면 서 A가 석출되므로 B가 A보다 반응성이 크다. B는 반응 후 B±으로 이온화 되므로 수용액 속 총 이온 수는 증가한다. AÛ`±과 금속 C가 반응하면 용액 속에 CÜ`±이 생성되면서 A 가 석출되므로 C가 A보다 반응성이 크다. C는 반응 후 CÜ`± 으로 존재하므로 수용액 속 총 이온 수는 감소한다. 일정량의 AÛ`±에 금속 B와 C를 각각 넣어 반응시켰으므로 I 과 II에서 생성되는 금속 A의 양(mol)은 모두 같다. 화학 반 없었으므로 2x=2이다. 따라서 x=1이다. 응식에서 일정량의 AÛ`±과 반응하는 B와 C의 몰비는 B : C a=3, x=1, y=3이므로 x_y a = 1_3 3 =1이다. = 3 : 1이다. I에서는 AÛ`± 1개가 금속으로 석출될 때 B± 2개가 용액 속에 생성된다. II에서는 AÛ`± 3개가 금속으로 석출될 때 CÜ`± 2개 211 답 ⑤ | 주어진 실험 결과를 보면 A가 모두 산화된 후 B가 가 용액 속에 생성되므로 I은 이온 수가 천천히 늘어나면서 정답과 해설 43 문제서 | 정답과 해설 일정해지고, II는 I에 비해 빨리 줄어들면서 일정해지므로 금 몰_64`g/몰=1.28`g이며, C의 원자량이 27이므로 반응한 속의 양(mol)에 따른 총 이온 수의 그래프는 ①과 같다. C의 질량(wª)은 0.01몰_27`g/몰=0.27`g이다. 따라서 wÁ+wª=1.28+0.27=1.55이다. 213 답 ③ | ㄱ. (나)에서 수용액에 들어 있는 이온의 양(mol)을 구하는 식은 다음과 같다. 215 답 ② | (가)는 Am+ x몰 들어 있다. (나)에서 B가 3몰 반응 하여 전체 양이온이 6몰이 된다. 따라서 A 이온은 3몰이 들 (반응 후 전체 양이온 수)=((가)의 A 이온 수)+(증가한 B 어 있다. (라)에서 A 이온이 모두 반응하였으므로 A 이온이 이온 수)-(감소한 A 이온 수) 없으며 B 이온만 7.5몰이 들어 있다. 감소한 A 이온 수를 x라고 하면 0.5몰=0.7몰+0.2몰-x (나)와 (라)를 비교해 보면 (나)의 A 이온 3몰과 B 이온 3몰 몰이므로 x는 0.4이다. 즉, B가 0.2몰 이온화될 때 A 0.4 에 추가로 B 6몰을 더 넣어 반응시키면 A 이온은 없어지고, 몰 감소되었으므로 A의 전하량은 +1가, B의 전하량은 B 이온이 7.5몰 존재하므로 A 이온 3몰이 B 4.5몰과 반응 +2가이다. 따라서 남아 있는 이온은 A±이 0.3몰, BÛ`±이 하였다는 것을 알 수 있다. 따라서 A와 B는 2 : 3의 몰비로 0.2몰이고, 이온의 양(mol)은 A가 B의 1.5배이다. 반응하며, A와 B의 산화수비는 3 : 2이다. 즉, A 이온은 ㄴ. (다)에서 전체 양이온 수가 줄었으므로 C 이온은 CÛ`± 또 +3가, B 이온은 +2가이다. (나)에서 반응 전 전하량과 반 는 CÜ`±이다. (나)를 통해 반응성이 A보다 B가 큰 것을 알 수 응 후의 전하량이 같다는 것을 이용하여 BÛ`± 3몰이 생성되었 있고, C 0.2몰이 모두 반응하였으며 C 이온을 제외한 이온 으므로 AÜ`± 2몰이 감소하였을 것이다. (가)의 AÜ`± x몰에서 이 0.05몰 남아야 한다. 따라서 A 이온은 모두 반응하였고, 2몰이 감소하여 3몰이 되었으므로 x는 5이다. (다)에서 AÜ`± B 이온이 0.05몰 존재한다. 전하량은 반응 전과 후가 같으 므로 반응 전의 A± 0.3몰과 BÛ`± 0.2몰의 합은 CC+ 0.2몰과 BÛ`± 0.05몰의 합과 같으므로 0.3+0.4=(CC+_0.2)+0.1, C 이온은 +3가 이온이다. 따라서 B 이온은 BÛ`±, C 이온은 C3+이므로 B 이온과 C 이온의 산화수비는 2 : 3이다. 오답 피하기 ㄷ. (나)에서 금속 A가 0.4몰 생성되었으며 (다)에서 금속 A가 0.3몰, 금속 B가 0.15몰 생성되었다. 따라서 (나)와 (다)에서 생성된 금속의 전체 양(mol)은 0.85몰이다. 214 답 ② | (나)에서 Am+이 B와 반응하여 전체 양이온의 양 (mol)이 감소하므로 m은 +2보다 작은 +1이다. (나)에서 반응 전후의 전하량이 같아야 하므로 (나)의 수용액 속 이온 의 양(mol)을 구하는 식은 다음과 같다. (반응 후 전체 양이온 수)=((가)의 A 이온 수)+(증가한 B 이온 수)-(감소한 A 이온 수)이다. 반응 후 B2+이 x몰 생성되고 A+이 2x몰 감소되므로 0.08몰 =0.1몰+x몰-2x몰이므로 x는 0.02이다. 따라서 (나)에는 A+은 0.06몰, B2+은 0.02몰 들어 있다. (나)에서 B가 모두 반응하여 이온이 되었으므로 반응성은 B가 A보다 크다. (다) 에서 C3+이 y몰 생성될 때, 반응성이 큰 A+은 3y몰 소모되 며 A+이 완전히 소모되지 않았기 때문에 B2+은 반응하지 않 고 남아 있다. 따라서 B2+은 0.02몰 남아 있고, y+(0.06- 3y)+0.02=0.06몰이므로 y=0.01이다. 따라서 (다)에는 A+, B2+, C3+이 각각 0.03몰, 0.02몰, 0.01몰 들어 있다. B 의 원자량이 64이므로 반응한 B의 질량(wÁ)은 0.02 44 정답과해설 3몰, BÛ`± 3몰에 B 3몰을 넣어 반응시키면 AÜ`± 1몰, BÛ`± 6몰 이 존재하므로 y=7이다. 따라서 x+y m = 5+7 3 =4이다. 216 답 ⑤ | 반응에서 발생한 열량을 Q, 열용량을 C, 온도 변화 를 Dt라고 할 때 Q=CDt이다. ㄱ. 벤조산의 연소열이 26.4`kJ /g이므로 발생한 열량 (Q)=26.4`kJ/g_5`g=132`kJ이다. ㄴ. 열량계의 열용량(C)은 132`kJ=C_6.6`¾이므로 열량 계의 열용량 C=20`kJ/¾ 이다. ㄷ. 에탄올 3`g이 연소할 때 발생한 Q=20`kJ/¾_4.5`¾ =90`kJ이므로 에탄올의 연소열은 30`kJ/g이다. 문제 속 자료 연소열 계산 1몰연소열(kJ/mol)=연소열(kJ/g)_화학식량(분자량) 연소열은완전연소시방출되는열이므로완전연소로가정하고연소열 을측정하는것이다. 217 답 ② | 열량(Q)=열용량(C)_온도 변화(Dt)=연소열_X 의 양(mol)이므로 1`kJ/¾_(t-10)`¾=720`kJ/몰_ 2`g 32`g/몰 이다. 따라서 t는 55이다. 218 답 ③ | 에탄올의 연소열이 1380`kJ/몰이고 분자량이 46이 므로 에탄올 2`g이 연소되면 1380`kJ/몰_ 몰=60`kJ 2 46 이 방출된다. 열량계의 온도 변화는 물의 온도 변화와 같으 므로 열량계의 열용량은 =20`kJ/¾이다. 60`kJ 3`¾