4. < 정답맞히기 > 4 원자번호는원자핵속의양성자수와같다. < 오답피하기 > 1 원자핵은양성자와중성자로구성된다. 단, 질량수가 1인수소원자의원자핵은양성자 1개로만구성된다. 2 중수소의원자핵은양성자 1개와중성자 1개로구성되며, 삼중수소는양성자 1개와중성자 2개로구성된다

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1 2014 학년도대학수학능력시험 6 월모의평가 ( 화학 Ⅰ ) 정답및해설 < 정답 > < 해설 > 1. < 정답맞히기 > 혼합물은 2가지이상의순물질이섞여있는물질이다. 순물질에는한가지성분으로만이루어진원소와두종류이상의원소가결합하여이루어진화합물이있다. 원소는기본성분의의미로많이사용되기때문에원소를홑원소물질이라고도한다. 구리 (Cu) 는한가지성분으로이루어진순물질이므로원소이며, 포도당 (C 6 H 12 O 6 ) 은탄소, 수소, 산소의 3가지원소로구성되어있으므로화합물이다. 석유는여러가지탄화수소가섞여있는혼합물이다. 따라서 ( 가 ) 는석유, ( 나 ) 는구리, ( 다 ) 는포도당이다. 2. < 정답맞히기 > ( 가 ) 는흑연, ( 나 ) 는풀러렌, ( 다 ) 는탄소나노튜브이다. ㄱ. 흑연은동일평면에있는탄소원자들은강한결합을하고있지만, 층사이의인력은약한편이어서탄소층들은잘미끄러져떨어진다. 이성질을이용하여흑연을연필심의주성분으로사용한다. ㄴ. ( 가 )~( 다 ) 를구성하는탄소는비금속원소이며, 원자가전자를공유하여결합을이룬다. 따라서탄소원자사이의결합은공유결합이다. ㄷ. ( 나 ) 는탄소원자사이의공유결합으로정오각형과정육각형고리를형성하며, ( 다 ) 는탄소원자사이의공유결합으로정육각형고리를형성한다. 따라서 ( 나 ) 와 ( 다 ) 에서 1개의탄소원자는다른탄소원자 3개와결합한다. 3. < 정답맞히기 > ㄱ. 화합물은두종류이상의원소가결합하여이루어진순물질이다. 암모니아 (NH 3 ) 는질소원소와수소원소가결합하여이루어진물질이므로화합물이다. ㄷ. 대기중의질소는매우안정한물질이기때문에대기중의질소를이용하여암모니아를대량으로합성하는것은매우어려운일이다. 그런데하버- 보슈법은고온, 고압에서철촉매를이용하여암모니아를대량으로합성할수있게하였고, 대량생산된암모니아를이용하여비료를생산하게됨으로써식량부족문제를해결하는데기여하였다. < 오답피하기 > ㄴ. 화학반응식에서계수의비는몰수의비와같으므로기체의몰수의비는 N 2 : H 2 : NH 3 = 1 : 3 : 2이다. 따라서반응전기체몰수의합은 4, 반응후기체의몰수는 2이므로전체기체의몰수는반응전이반응후보다크다.

2 4. < 정답맞히기 > 4 원자번호는원자핵속의양성자수와같다. < 오답피하기 > 1 원자핵은양성자와중성자로구성된다. 단, 질량수가 1인수소원자의원자핵은양성자 1개로만구성된다. 2 중수소의원자핵은양성자 1개와중성자 1개로구성되며, 삼중수소는양성자 1개와중성자 2개로구성된다. 중수소 ( H ), 삼중수소 ( H ) 와같이양성자수는같으나중성자수가달라질량수가다른원소를동위원소라고한다. 3 양성자수와중성자수의합을질량수라고한다. 5 양성자는 (+) 전하를띠고전자는 (-) 전하를띠므로양성자와전자사이에는정전기적인력이작용한다. 5. < 정답맞히기 > ㄱ, ㄴ. 묽은염산에탄산칼슘 (CaCO 3 ) 을넣으면이산화탄소 (CO 2 ) 가생성되 며, 반응물과생성물에있는원자의종류와총수가같도록계수를맞추면다음과같다. CaCO 3 (s) + 2HCl(aq) CaCl 2 (aq) + H 2 O(l) + CO 2 (g) x ( 가 ) 따라서 x 는 2, ( 가 ) 는 CO 2 (g) 이다. < 오답피하기 > ㄷ. 질량보존법칙에의해반응전과후물질의질량의합은같다. 6. < 정답맞히기 > ㄱ. ( 가 ) 를기준으로 예 쪽에고리모양의사이클로헥세인이있으므로 ( 가 ) 에 사슬모양인가 를사용할수없다. ( 다 ) 를기준으로 예 쪽에있는 C 2 H 2 은탄소원자사이에삼중결합 (H-C C-H) 을이루므로 ( 다 ) 는 삼중결합이있는가? 이다. 따라서 ( 가 ) 는 모두단일결합인가? 이고, ( 나 ) 는 사슬모양인가? 이다. ㄷ. ㄱ에서의분류기준으로 4가지탄화수소를분류하면 A는 C 2 H 6, B는 C 2 H 4 이다. B는탄소원자사이의 2중결합을가지고있으며각탄소원자를중심으로평면삼각형의분자모양을가지므로 B는평면구조이다. < 오답피하기 > ㄴ. A는탄소원자사이의단일결합을가지고있는사슬모양의탄화수소이며, 사이클로헥세인은탄소원자사이의단일결합을가지고있는고리모양의탄화수소이다. 따라서 ( 나 ) 는 사슬모양인가? 이다. 7. < 정답맞히기 > ㄱ. C, H, O 로구성된물질 X 를완전연소시키면물질 X 에포함된 H 는산소 와결합하여 H 2 O 을형성하고, C 는산소와결합하여 CO 2 를형성한다. 따라서생성된 H 2 O 은 A 관 에흡수되므로물질 X 46 mg 중수소원자의질량은 A 관의증가한질량으로부터구할수있다. ㄴ. 물질 X 를완전연소시켰을때생성된 CO 2 는 B 관에흡수되므로물질 X 46 mg 중탄소원자 의질량은 B 관의증가한질량으로부터구할수있으며, 1 몰의 CO 2 에는 1 몰의 C 가포함되어있 으므로 B 관에흡수된 CO 2 의몰수는물질 X 에포함된 C 의몰수와같다. ㄷ. 주어진자료로부터 X 의실험식은다음과같이구할수있다. 1) 물질 X 에포함된 H, C, O 의질량을구한다. H의원자량 H의질량 = 2 A관의증가한질량 H O의분자량 = mg mg

3 C의원자량 C의질량 = B관의증가한질량 CO 의분자량 = mg mg O 의질량 = 물질 X 의질량 - H 의질량 - C 의질량 = 46 mg - 6 mg - 24 mg = 16 mg 2) 물질 X 를구성하는성분원소의몰수비를구한다. ( 각원소의질량을원자량으로나누어구한다.) C : H : O = = 2 : 6 : 1 3) 성분원소의몰수비로부터물질 X 의실험식을구한다. 성분원소의개수비가 C : H : O = 2 : 6 : 1 이므로실험식은 C 2 H 6 O 이다. 8. < 정답맞히기 > ㄱ. ( 가 ) 의 A는 n=1 n= 의전자전이이며, 이때흡수하는에너지는수소의이온화에너지와같다. ㄴ. ( 가 ) 의 B는에너지준위가높은 n=2에서에너지준위가낮은 n=1로전자가전이되므로전자전이가일어날때자외선의빛이방출된다. ㄷ. 2s, 2p x 오비탈은 n=2인 L 전자껍질에있는오비탈이며수소원자에서에너지준위가같다. A 의부피 L 9. < 정답맞히기 > ㄱ. A의몰수 ( 몰 )= 기압에서기체 몰의부피 L 몰 L = L 몰 몰 ㄴ. 아보가드로법칙에의해같은온도, 같은압력에서같은부피속에는같은수의분자수 가존재하므로온도와압력이같다면기체의부피는기체의분자수 (= 몰수 ) 에비례한다. 또한 기체의질량 g 기체의몰수는 기체 몰의질량 g 몰 이므로 A(g) 와 B(g) 의질량이 13 g 으로같을때기체의 몰수는기체 1 몰의질량즉, 기체분자의분자량에반비례한다. 따라서기체의몰수는 B 가 A 의 3 배이므로기체의분자량은 A 가 B 의 3 배이다. B 의부피 L ㄷ. B의몰수 ( 몰 )= 기압에서기체 몰의부피 L 몰 B 의질량 g = B 몰의질량 g 몰 L g = L B, B 1 몰 몰의질량 g 몰 몰의질량 = 26 g/ 몰 B 1 몰의질량은분자량에 g 을붙인값과같으므로 B 의분자량은 26 이다. C, H 의원자량이 각각 12 와 1 이므로 B 의분자식은 C 2 H 2 이다. 10. < 정답맞히기 > 원자 A가전자 1개를잃어 A + 이되며, 원자 B가전자 1개를얻어 B - 가되므로원자 A와 B는각각전자 11개와 9개를가지고있다. 따라서두원자의바닥상태전자배치는 A :, B : 이다. ㄱ. A는 3s 오비탈에전자 1개가채워져있고, B는 2p 오비탈에전자 5개가채워져있으므로홀전자수는 A와 B가각각 1개이다. ㄴ. 원자가전자수는가장바깥전자껍질에채워져있는전자수이다. A는 3s 오비탈에전자 1개가채워져있으므로원자가전자수는 1개이며, B는 2s와 2p 오비탈에전자가각각 2개와 5개가채워져있으므로원자가전자수는 7개이다. 따라서원자가전자수는 B가 A보다 6개많다. < 오답피하기 > ㄷ. A의원자가전자는주양자수가 3인 3s 오비탈에, B의원자가전자는주양자수가 2인 2s와 2p 오비탈에각각채워져있다.

4 11. < 정답맞히기 > 원자반지름은같은주기에서원자번호가증가할수록작아지며, 같은족에서원자번호가증가할수록커진다. 2주기원소인 N, O, F의원자반지름은 N > O > F이고, 3 주기원소인 Na, Mg, Al의원자반지름은 Na > Mg > Al이다. 또한원자반지름은 2주기원소보다 3주기원소가크므로원자반지름의크기는 Na > Mg > Al N > O > F이며 ( 가 ) 와같은그래프를얻을수있다. 유효핵전하는같은주기와같은족에서원자번호가증가할수록각각커진다. 따라서 ( 나 ) 와같은그래프를얻을수있다. Ne의전자배치를갖는이온은각각 N O F Na Mg Al 으로이이온들은전자껍질수와전자수가같으며원자번호가증가할수록유효핵전하량이증가하므로이온반지름이작아진다. 따라서 ( 다 ) 와같은그래프를얻을수있다. ( 가 ) 는원자반지름, ( 나 ) 는유효핵전하, ( 다 ) 는이온반지름이다. 12. < 정답맞히기 > 그림의값은원소 A~D의 ~ 를각각의 에대한비로나타낸것이므로각각의값에다시 를곱하면각차수의이온화에너지와같아진다. 따라서 에대한비는각차수의이온화에너지에비례하므로그림의값을그대로각차수의이온화에너지라생각하고문제를풀면된다. ㄴ. B는 와 사이에서순차적이온화에너지가급격히증가하였으므로 B의원자가전자수는 2개이며 2족원소인 Mg이다. C는 과 사이에서순차적이온화에너지가급격히증가하였으므로 C의원자가전자수는 3개이며 13족원소인 Al이다. B(Mg) 와 C(Al) 는 3주기금속원소이므로전자를잃어안정한이온이되면 2주기 18족원소인 Ne과같은전자배치를가진다. ㄷ. 기체상태의중성원자에서전자를 1개씩차례로떼어내면원자가전자수가감소하면서전자사이의반발력이감소하고유효핵전하가증가하므로전자를떼어내기가어려워진다. 따라서이온화에너지는순차적으로증가하므로 D에서 가 보다크다. < 오답피하기 > ㄱ. A는 와 사이에서순차적이온화에너지가급격히증가하였으므로 A의원자가전자수는 1개이다. 따라서 A는 1족원소이다. 13. < 정답맞히기 > 수소는원자가전자가 1개이므로다른원자와 1개의전자쌍을공유하여결합한다. 따라서수소화물에서중심원자가가지는공유전자쌍의수는중심원자에결합된수소원자의수와같으며, A는 CH 4, B는 NH 3, C는 H 2 O이다. ㄱ. A는중심원자에공유전자쌍만 4개가있으므로분자의모양은정사면체형이다. < 오답피하기 > ㄴ. C는중심원자에공유전자쌍 2개와비공유전자쌍 2개가있으므로분자의모양은굽은형이다. 따라서 C는쌍극자모멘트의합이 0이아닌극성분자이다. ㄷ. 비공유전자쌍사이의반발력이공유전자쌍사이의반발력보다크므로 2주기수소화물에서중심원자가가지는전자쌍의수가 4개로같을때비공유전자쌍이많을수록결합각은작아진다. A는정사면체형으로결합각이 이고, B는삼각뿔형으로 107 이며, C는굽은형으로 이다.

5 14. < 정답맞히기 > 전기음성도는같은주기에서원자번호가클수록커지고, 같은족에서원자번호가클수록작아진다. 또한금속원소보다비금속원소의전기음성도가크다. 따라서 A 는 Na, B는 Mg, C는 O, D는 F이다. ㄱ. A(Na) 는 1족원소로전자 1개를잃어 +1가의이온이되며, D(F) 는 17족원소로전자 1개를얻어 -1가의이온의되므로 A와 D는 1:1의입자수비로이온결합화합물을만든다. 따라서 A 와 D가결합한화합물의화학식은 AD이다. < 오답피하기 > ㄴ. B(Mg) 는금속원소, D(F) 는비금속원소이므로 B와 D가결합한화합물은이온결합화합물이다. ㄷ. C(O) 는 16족원소로원자가전자수가 6개이다. 따라서 C 2 는 2중결합을가지므로 2개의공유전자쌍이있다. 15. < 정답맞히기 > ㄱ. 아레니우스염기는수용액에서수산화이온 (OH - ) 을내놓는물질이다. ( 가 ) 에서 NaOH이물에녹아 OH - 을내놓았으므로 NaOH은아레니우스염기이다. ㄷ. ( 다 ) 에서 HCl가내놓은수소이온 (H + ) 을 H 2 O이받아들였으므로 H 2 O은브뢴스테드 -로우리염기이다. < 오답피하기 > ㄴ. ( 나 ) 에서 NH 3 와 HCl가반응할때 NH 3 는 OH - 을내놓지않았으므로아레니우스염기가아니다. NH 3 는 HCl가내놓은 H + 을받아들였으므로 NH 3 는브뢴스테드 -로우리염기이다. 16. < 정답맞히기 > ㄱ. 극성공유결합은전기음성도가다른두원자사이의공유결합이다. ( 가 ) 에서는전기음성도가다른 C와 O가극성공유결합을, ( 나 ) 에서는전기음성도가다른 B와 F이극성공유결합을이룬다. ㄷ. ( 가 ) 와 ( 나 ) 는각각극성공유결합을가지고있지만 CO 2 는직선형, BF 3 는평면삼각형의분자모양을가지므로각분자의쌍극자모멘트의합은 0이다. 따라서 ( 가 ) 와 ( 나 ) 는무극성분자이다. < 오답피하기 > ㄴ. ( 가 ) 의중심원자 C는 2개의 2중결합을형성하고있어 C는 8개의전자를가지므로옥텟규칙을만족하지만, ( 나 ) 의중심원자 B는 3개의단일결합을형성하고있어 B 는 6개의전자를가지므로옥텟규칙을만족하지못한다. 17. < 정답맞히기 > ㄷ. 반응이일어나면 Ag + 2개가감소하고 Fe 2+ 1개가증가하므로수용액속이온수는감소한다. 따라서수용액속이온의총수는반응전이반응후보다크다. < 오답피하기 > ㄱ. 그림의반응은철 (Fe) 과은이온 (Ag + ) 의반응으로질산이온 (NO - 3 ) 은구경꾼이온이다. 따라서 NO - 3 은반응에관여하지않으며, Ag + 을환원시킨물질은 Fe이다. ㄴ. 원자량이 Ag이 Fe보다크고 Fe 1개가산화될때 Ag + 2개가 Ag으로환원되므로, 은의질량증가량이철의질량감소량보다크다. 따라서못의질량은반응후가반응전보다크다.

6 18. < 정답맞히기 > ( 가 ) 와 ( 나 ) 에서산화와환원이되는각원자의산화수는다음과같다 ( 가 ) SO 2 (g) + 2H 2 S(g) 2H 2 O(l) + 3S(s) ( 나 ) SO 2 (g) + O2 (g) SO 3 (g) ㄱ. ( 가 ) 에서 H 2 S 의 S 산화수는 -2 에서 0 으로증가하므로 H 2 S 는산화된다. 0 < 오답피하기 > ㄴ. ( 가 ) 에서 H 2 S 는산화되고, SO 2 은환원되었으므로 SO 2 은산화제이고, ( 나 ) 에 서 O 2 는환원되고, SO 2 은산화되었으므로 SO 2 은환원제이다. ㄷ. ( 가 ) 와 ( 나 ) 에서 S 의산화수가제일작은것은 -2, 제일큰것은 +6 이므로가장큰산화수 와가장작은산화수의차이는 8 이다. 19. < 정답맞히기 > ㄱ. ( 가 ) 는염기로 DNA에서당과결합하며, 당은인산과결합하여 2중나선의바깥쪽골격을형성한다. ㄴ. 결합수는각원자가가지는공유전자쌍의수와같다. ( 나 ) 에서 H는결합수가 1개이므로 1개의공유전자쌍을가지며, N는결합수가 3개이므로 3개의공유전자쌍을, O는결합수가 2 개이므로 2개의공유전자쌍을가진다. 이때, N와 O는옥텟규칙을만족하므로각각 1개와 2 개의비공유전자쌍을가진다. 따라서 ( 나 ) 에는 5개의비공유전자쌍이있다. ㄷ. 구아닌 (G) 과사이토신 (C) 은 DNA의이중나선구조에서짝을지어 3개의수소결합을이룬다. 20. < 정답맞히기 > 묽은염산 (HCl) x ml에수산화나트륨 (NaOH) 수용액의부피를달리하여넣었을때용액 ( 가 ) 와 ( 나 ) 의액성이염기성이므로 1 반응후용액 ( 가 ) 와 ( 나 ) 속에수소이온은남아있지않으므로 Na + 의수는 Cl - 의수와 OH - 의수의합과같다고할수있다. 2 그러므로용액 ( 가 ) 와 ( 나 ) 의이온수의비율에서 을차지하는이온은 Na + 이다. 3 또한용액 ( 가 ) ~ ( 다 ) 에서 HCl(aq) 의부피가같으므로용액 ( 가 )~( 다 ) 중 Cl - 의수도같다. 1 ~ 3을고려하고 NaOH(aq) 30mL에들어있는 Na + 과 OH - 의수를각각 3N개라고가정하여각용액속에들어있는이온수를계산하면다음과같다. 반응전 반응후 용액 ( 가 ) 용액 ( 나 ) 용액 ( 다 ) HCl 부피 x ml x ml x ml 이온수 H + 2N, Cl - 2N H + 2N, Cl - 2N H + 2N, Cl - 2N NaOH 부피 30 ml 60 ml 10 ml 이온수 Na + 3N, OH - 3N Na + 6N, OH - 6N Na + N, OH - N 이온수 Cl - 2N Cl - 2N H+ N, Cl - 2N Na + 3N, OH - N Na + 6N, OH - 4N Na + N 이온수의비율 Cl - Cl - H+, Cl - Na +, OH - Na +, OH - Na + 따라서용액 ( 다 ) 에서이온수의비율을나타내면 2 와같다.