2014학년도대학수학능력시험 9 월모의평가( 화학Ⅰ ) 정답및해설 < 정답>

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1 2014학년도대학수학능력시험 9 월모의평가( 화학Ⅰ ) 정답및해설 < 정답> < 해설> 1. < 정답맞히기 > 4 원소는한가지성분으로이루어진순물질이며, 화합물은 2가지이상의 원소가결합하여이루어진순물질이다. N 2, H 2, O 2 는한가지성분으로이루어진원소이고, NH 3 는질소와수소, CH 4 은탄소와수소, CO 2 는탄소와산소, H 2 O은수소와산소의 2가지원소로이 루어진화합물이다. 따라서두화학반응식에있는화합물은모두 4 가지이다. 2. < 정답맞히기> 3 러더퍼드는얇은금박에 입자를충돌시키는실험결과, 대부분의 입 자는금박을그대로통과하지만극히일부의 입자가튕겨나오는현상을관찰하게되었으 며, 이를바탕으로원자의대부분이빈공간이며원자의중심에원자질량의대부분을차지하 면서크기가작은 (+) 전하를띤입자가있음을발견하고, 이를원자핵이라고하였다. 3. < 정답맞히기 > 2 DNA 는인산, 당, 염기로이루어져있으며, 모식도에서 ( 가) 는인산, ( 나) 는당, ( 다) 는염기이다. DNA 구조에서사슬가닥의골격은당과ᄀ인산의공유결합( 결 합 a) 으로연결되어있고나선형구조의외부를형성한다. 또한당과연결된염기는다른가 닥의상보적인염기와수소결합 ( ᄂ결합 b) 을한다. 따라서ᄀ은 ( 가), ᄂ은결합 b 이다. 4. < 정답맞히기> 원자의원자가전자수는 ( 공유전자쌍수) + 2 ( 비공유전자쌍수) 와같 다. 따라서각원자의원자가전자수는 X는 6 개, Y는 7 개, Z는 4 개이다. ㄱ. 비공유전자쌍은공유결합에참여하지않는전자쌍이다. 비공유전자쌍은 ( 가) 에는 8 개, ( 나) 에는 4 개가있다. 비공유전자쌍 비공유전자쌍 ㄴ. ( 가) 의중심원자 X에 2개의공유전자쌍과 2개의비공유전자쌍이존재하므로 4개의전 자쌍이전자쌍반발원리에의해사면체의꼭짓점에위치하게되어 ( 가) 는굽은형의분자모 양을가진다. 반면 ( 나) 의중심원자 Z 에는비공유전자쌍이존재하지않으므로 ( 나) 는직선 형의분자모양을가진다. 따라서결합각은 ( 나)>( 가) 이다.

2 ㄷ. ZY 4 의중심원자 Z에는 4개의공유전자쌍만존재하므로전자쌍반발원리에의해 4개의 전자쌍은정사면체의꼭짓점에위치하게된다. 따라서 ZY 4 의분자모양은정사면체형이다. 루이스전자점식 구조식 5. < 정답맞히기 > 1 영희 : ( 가) 에서 C 는산소를얻었으므로산화되었다. < 오답피하기 > 철수 : ( 나) 에서 CO는 Fe 2 O 3 의산소를얻어 CO 2 로산화되고 Fe 2 O 3 은 Fe로환원된 다. 따라서 CO는산화되면서 Fe 2O 3 을환원시켰으므로환원제로작용한다. C + O2 순희 환원 CO, Fe2O 3 + 3CO 2Fe + 3CO2 산화 : ㄱ. ( 다) 에서원자들의산화수를계산하여비교해보면반응전후산화수의변화가없 다. 따라서 ( 다) 는산화환원반응이아니다 CaCO 3 + SiO 2 CaSiO3 + CO 2 6. < 정답맞히기 > ㄱ. 물에 Cl2를녹였을때 HCl와 HClO이생성되는데이물질들은각각물에 녹아 H + 을내놓는다. 따라서물에 Cl 2 를녹인수용액은산성이다. < 오답피하기> ㄴ. 반응전후 H와 O 의산화수를계산하여비교해보면산화수변화가없다. 따라서 H 2 O 은산화되거나환원되지않았다 Cl 2 + H 2 O HCl + HClO ㄷ. HClO에서 H 의산화수는 +1, O의산화수는 -2이고화합물을이루는원자들의산화수를합 한값은 0이므로 Cl 의산화수는 +1 이다. 7. < 정답맞히기> A 2+ 은 A가전자 2개를잃어생성된이온이므로 A의원자가전자는 2 개이다. B 2- 은 B가전자 2개를얻어생성된이온이므로 B의원자가전자는 6 개이다. C 2 는 C원자사이에 전자 1개씩을서로공유하여이루어진분자이므로 C의원자가전자는 7 개이다. ㄱ. AB는 A 2+ 과 B 2- 의정전기적인력에의한이온결합으로이루어진이온결합화합물이다. 이 온결합화합물은액체상태에서이온사이의거리가비교적떨어져있어이온이이동할수 있으므로전기전도성을가진다. ㄷ. A는전자 2개를잃어 A 2+ 이되고, C는전자 1개를얻어 C - 이되므로 A 2+ 과 C - 은 1:2의입자 수비로결합하므로 A와 C의안정한화합물은 AC 2 이다.

3 < 오답피하기> ㄴ. B는원자가전자가 6 개, C는원자가전자가 7개이므로 B2는 2 중결합을, C 2 는단일결합을 가진다. 따라서 B 2 는 2 개의공유전자쌍을, C 2 는 1 개의공유전자쌍을가지고있다. 8. < 정답맞히기 > 전기음성도는같은주기에서원자번호가증가할수록커지고( 단, 18족제 외), 같은족에서원자번호가증가할수록작아진다. ㄱ. A, B, C 를비교해보면주기가증가할수록전기음성도가작아짐을알수있다. 같은족에 서주기가증가할수록원자번호가크므로같은족의원소에서원자번호가증가할수록전기 음성도는감소한다. ㄴ. 같은주기에서원자번호가증가할수록전기음성도가커진다. 또한같은주기에서원자 번호가클수록원자가전자도많으므로전기음성도가큰 B가 D 보다원자가전자수가많다. < 오답피하기> ㄷ. A 2 는무극성공유결합을가지고있으며쌍극자모멘트가 0인무극성분자 이다. BC는전기음성도가다른두원자사이의공유결합인극성공유결합을이루므로쌍극 자모멘트가 0 보다크다. 따라서쌍극자모멘트는 BC가 A 2 보다크다. 9. < 정답맞히기> ㄱ. 1 몰의 ( 가) 는원자량이 인 A 원자 2 g과원자량이 인 B 원자 g으로 원자의질량이루어진분자이다. 원자의몰수= 이고, 원자 1 몰의질량=( 원자량 )g 이므로원자 몰의질량 A 원자 2 g은 A 원자 2 몰에해당된다. 따라서 1 몰의 ( 가) 에는 2몰의 A 원자가있다. ㄴ. ( 다) 1몰의질량은원자량이 인 A 원자 2 g과원자량이 인 B 원자 4 g 의합과같다. 각원자의몰수를구하면 A 원자 2 몰, B 원자 4 몰이있다. 따라서 ( 다) 의분자식은 A 2 B 4 이다. < 오답피하기> ㄷ. ( 가) 1 몰의질량은 (2+) g 이고 ( 나) 1 몰의질량은 (+2) g 이며, > 이므로 1 몰의질량은 ( 나) 가 ( 가) 보다크다. 질량g 10. < 정답맞히기> ㄱ. ( 가) 16g의몰수는 = 몰의질량gmol mol로 1 몰보다작다. 아보 가드로수는 1 몰의원자또는분자수이므로 ( 가) 16g 에있는분자수는아보가드로수보다적다. ㄴ. 1g 의몰수를구하면 ( 가) mol, ( 나) mol이며, 분자에포함된원자의몰수는분자 의몰수 분자 1 개를구성하는원자수이다. 따라서 1g 에있는원자수는 ( 가), ( 나) 이므로 ( 나) 가 ( 가) 보다많다. ㄷ. 온도와압력이같을때기체부피는기체의분자수( 몰수) 에비례한다. 따라서 0, 1기 압, 1g 의기체의부피는분자의몰수가큰 ( 나) 가 ( 가) 보다크다. 11. < 정답맞히기> 2 ( 가) 의탄소원자는비공유전자쌍을가지고있지않고 3개의원자와 결합하고있으므로각탄소원자에결합된 3개의원자는평면삼각형의꼭짓점에위치하여 ( 가) 의탄소원자들이정육각형을이룬다. 그러므로결합각 는 120 이다. ( 나) 의탄소원자는비공유전자쌍을가지고있지않고 4개의원자와결합하고있으므로각

4 탄소원자에결합된 4 개의원자는사면체의꼭짓점에위치한다. 각탄소원자는결합된원자 와사면체의모양을이루므로탄소원자들은동일평면에있지않으며결합각 는 가깝다. 따라서결합각은 >이다 에 < 오답피하기 > 1 ( 가) 는정육각형의분자모양이므로 ( 가) 를이루는모든원자는동일평면 에있다. 3 1g에있는탄소원자의전체질량은분자 1개에포함된탄소와수소원자수의질량백분율 로구할수있다. ( 나) 의분자식은 C 6 H 12, ( 다) 의분자식은 C 5 H 12 로분자 1개에포함된수소원자 수는같으나탄소원자수가 ( 나) 가 ( 다) 보다많으므로분자 1개에포함된탄소의질량백분율 도 ( 나) 가 ( 다) 보다크다. 따라서 1g 에있는탄소원자의전체질량도 ( 나) 가 ( 다) 보다크다. 4 탄화수소를완전연소시키면탄화수소에포함된탄소는산소와결합하여이산화탄소를생 성하고, 수소는산소와결합하여물을생성한다. 탄화수소에포함된 C 의몰수 = 생성된 CO 2 의몰수 탄화수소에포함된 H 의몰수 = 2 생성된 H 2 O의몰수 따라서 ( 나) 와 ( 다) 에서분자 1개에포함된수소원자수가같으므로 1몰을완전연소시켰을 때생성되는 H 2 O 분자수도같다. 5 ( 가) 와 ( 나) 는고리모양탄화수소이고, ( 다) 는사슬모양탄화수소이다. 12. < 정답맞히기 > ㄴ. ( 나) 의전자배치를오비탈로표현하면 이다. 따라 서전자가들어있는오비탈의수는 6 개이다. < 오답피하기> ㄱ. 전자껍질 L에는 2s, 2p 오비탈이존재하며, 오비탈의에너지는 2p 오비탈 이 2s 오비탈보다크다. ㄷ. ( 가) 가바닥상태전자배치이고, ( 나) 가들뜬상태전자배치이다. 따라서보다안정한 ( 가) 에서전자 1 개를떼어내는데필요한최소에너지가더많이필요하다. 13. < 정답맞히기> X, Y는임의의 2 주기원소이고, 수소화물을이룰때 X, Y는옥텟규칙을 만족하므로전기음성도는 F( 플루오린 ) > O( 산소) > Y(N, 질소) > X(C, 탄소) > H( 수소) 이다. ㄴ. 화합물을구성하는원자들의산화수의합은 0 이다. X의플루오린화합물 XF4에서전기음 성도가큰 F의산화수가 -1이므로 X 의산화수는 +4 이다. ㄷ. 화합물에서산소의산화수는 -2이므로 YO2에서 Y 의산화수는 +4 이고, YO에서 Y의산화수 는 +2 이다. 따라서 2YO 2 2YO+O2의화학반응에서 Y 의산화수는 +4 에서 +2로 2 만큼감소한다. < 오답피하기> ㄱ. 전기음성도가 X, Y가 H( 수소) 보다크므로 XH4에서 X의산화수가 -4, H의 산화수는 +1 이다. YH 3 에서 H 의산화수가 +1, Y의산화수는 -3 이다. YF 3 에서전기음성도가큰 F의산화수가 -1이므로 Y 의산화수는 +3 이다. 따라서 a는 -3, b 는 +3 이다. 14. < 정답맞히기> ㄴ. 화합물 X를분해했을기체 A2와 B 2 가생성되었으므로 A와 B는비금속 원소이다. 화합물 X는비금속원소인 A와 B 의공유결합으로이루어져있으며, A와 B의전기 음성도가다르므로 A와 B 는극성공유결합을이룬다.

5 ㄷ. 생성된기체의몰수비가 A 2 : B 2 = 1 : 2이므로화합물 X에포함된원자수의비도 A : B = 1 : 2 이다. 따라서 X에서성분원소의비 B원자수 이다. A원자수 < 오답피하기> ㄱ. 화합물을전기분해하면 (+) 극에서산화반응이일어난다. 15. < 정답맞히기 > ㄱ. 탄화수소를완전연소시키면탄화수소에포함된탄소원자는모두이 산화탄소에포함되며, 수소원자는모두물에포함된다. 탄화수소에포함된 C 의몰수 = 생성된 CO 2 의몰수 탄화수소에포함된 H 의몰수 = 2 생성된 H 2 O의몰수 따라서 CO 2 2몰이생성되었으므로탄화수소에는탄소원자 2 몰이포함되어있으며, m=2 이다. ㄷ. 온도와압력이같을때기체의부피는기체의분자수( 몰수) 에비례한다. 연소전기체 의몰수는 6 몰, 연소후기체의몰수는 6.5몰이므로연소전부피는 6V, 연소후부피는 6.5V 질량 이다. 또한반응전과후의질량은같고, 밀도= 이므로연소전기체의밀도 부피 연소후기체의밀도 후기체의밀도 이다. 따라서 연소전기체의밀도 이다., 연소 < 오답피하기> ㄴ. 질량보존법칙에의해반응전후원자의수는동일해야한다. 반응전산 소원자수는 10 몰이고반응후산소원자수는 ( ) 몰이므로 는 1.5 이다. 16. < 정답맞히기> 인산과아데닌은핵산의구성성분이며, 글라이신은가장간단한아미노 산이다. 또한인산은물에 H + 을주므로브뢴스테드 - 로우리산으로작용한다. 따라서 ( 가) 는 인산, ( 나) 는아데닌, ( 다) 는글라이신이다. ㄱ. 인산의구조식은아래와같으며중심원자 P은 10개의전자를가지므로확장된옥텟이적 용된다. ㄴ. 아데닌의 N는비공유전자쌍을가지고있어물속에서비공유전자쌍을 H + 에게주므로루 이스염기로작용한다. ㄷ. 글라이신에있는산소원자는 2 개의비공유전자쌍을, N에는 1개의비공유전자쌍을가지 므로총 5 개의비공유전자쌍이있다. 17. < 정답맞히기> ㄴ. c는 n=2 n=1로의전자전이로방출되는에너지는 에비례 한다. d는 n=3 n=2로의전자전이로방출되는에너지는 에

6 비례한다. 빛의파장은방출되는에너지에반비례하므로방출되는에너지가작은 d에서가방 출되는빛의파장이 c 에서보다길다. < 오답피하기> ㄱ. a는 n=1 n=4 로의전자전이이며, 수소의이온화에너지와같은에너지 를방출하는전자전이는 n=1 n= 로의전자전이이다. ㄷ. 656nm 의빛은가시광선영역의선스펙트럼중가장파장이긴빛이며, 이것은 n=3 n-2 로의전자전이인 d 에해당한다. 18. < 정답맞히기> ㄱ. ( 가) 에서 BOH는물에녹아 OH - 을내놓았으므로아레니우스염기이다. < 오답피하기 > ㄴ. ( 가) 의입자모형을보면 HA와 BOH는물에녹아 100% 이온화되며, HA( aq) 250mL에는 H + 이 3 개가들어있고, BOH(aq) 250mL에는 OH - 이 2개가들어있으므로물에녹인 HA 와 BOH의몰수비 이다. 따라서 ( 나) 에서취한 HA(aq) 10mL와 BOH(aq) 10mL에들 어있는 H + 과 OH - 의몰수비도 H + :OH - =3:2 이다. ( 다) 에서두용액을모두혼합하였을때중화 반응이일어나지만혼합용액속에는 H + 이 며, 색깔은무색이다. 남아있게되므로혼합용액의액성은산성을띠 ㄷ. HA( aq) 250mL 속에는 H + 몰, A - 몰, BOH(aq) 250mL 속에는 B + 몰, OH - 몰이들어있으 며, 두수용액을모두혼합하면 H + 몰과 OH - 몰이반응하므로 H + 은남아있고 OH - 은모두반 응한다. 그런데혼합용액속전체양이온수는전체음이온수와같으므로혼합용액 500mL 속에는들어있는전체양이온수는 몰이된다. 또한 ( 다) 에서 ( 가) 에서와같은농도의 HA(aq) 10mL와 BOH(aq) 10mL를사용하였으므로혼합용액의총부피에대한중화반응후남 아있는양이온수의비는 HA(aq) 와 BOH(aq) 을각각 250mL 씩혼합했을때와같다. ( 다) 의혼합용액속에존재하는전체양이온의몰수() 는다음과같이구할수있다. HA와 BOH의몰수비, mL : 몰 = 20mL :, 몰 과 2를풀면, 전체양이온의몰수( )= 몰이다. 따라서 ( 다) 에서혼합용액에들어있 는전체양이온수는 이다. 19. < 정답맞히기> 각원자의바닥상태전자배치는다음과같다. Li :, C :, N :, O :, F : ⅰ. 바닥상태전자배치의홀전자수가같은원자(( 가)=( 나)) 는 Li와 F 또는 C와 O 이다. ⅱ. 원자가전자수(( 다)>( 가)>( 나)) 는 F(7 개) > O(6 개) > N(5 개) > C(4 개) > Li(1 개) 이다. ⅲ. 제1 이온화에너지의크기(( 마)>( 가)) 는 : F > N > O > C > Li 이다. ( 가) 가 F, ( 나) 가 Li 이라면, ⅱ에서 F 보다원자가전자수가많은 ( 다) 가존재해야한다. 그 러나 F 보다원자가전자수가많은원자가존재하지않으므로 ( 가) 는 O, ( 나) 는 C 이다. O보다 원자가전자가많은 F 이 ( 다) 이고, ( 마) 는 N, ( 라) 는 Li 이다. ㄴ. ( 라) Li은전자 1개를잃으면 He과같은전자배치를가지므로두번째전자를떼어낼때매

7 제 이온화에너지우큰이온화에너지가필요하다. 따라서 Li 의값이 ( 다) 의 F 보다크다. 제 이온화에너지 ㄷ. ( 마) N의안정한음이온은 N 3- 이고, ( 가) F의안정한음이온은 F - 이며두이온의전자배치 는모두 Ne 과같다. 전자수가같은이온의경우전자를많이받을수록전자간반발력이커지 므로이온반지름이크다. 따라서이온의반지름은 ( 마) 가 ( 가) 보다크다. < 오답피하기> ㄱ. ( 나) 는 C 이다. 20. < 정답맞히기> 4 이문제는질량보존법칙과일정성분비의법칙을이용하여야한다. 실험 I 에서반응전과후의질량비를이용하면다음과같이표현할수있다. 반응전질량 2A + B 2C a 2a 0 A:B의질량비 A:B=1:2 반응한질량 -a - 11c 반응후남은질량 0 10c(=2a- ) 11c B:C의질량비 B:C=10:11 질량보존법칙에의해반응전총질량과반응후남은물질의총질량은같아야한다. 3a=21c 반응한 =2a-10c B의질량 은반응전질량과반응후남은질량의차이로구할수있다 과 2를이용하여반응한 A와 B의질량비를구하면 a : = a : 2a-10c = 7 : 4 가된다. 즉, 화합물 C를구성하는 A와 B의질량비는 7 : 4 이다. 실험 II 에서반응전과후의질량비를이용하면다음과같이표현할수있다. 2A + B 2C 반응전질량 0 A:B의질량비 A:B= : 반응한질량 - - 2z 반응후남은질량 z(=- ) 0 2z A:C의질량비 A:C=1:2 질량보존법칙에의해반응전총질량과반응후남은물질의총질량은같아야한다. =3z 반응한 3 A의질량 은반응전질량과반응후남은질량의차이로구할수있다. =-z= = 과 4를이용하여화합물 C를구성하는 A와 B의질량비를구하면 := :가 되고, 일정성분비법칙에의해 := 7 : 4 가된다. 이식을풀면 가되므로 x : y = 25 : 8 이다.