2011학년도 2학기화학1 중간고사 (2010년 6월 16일 ) 이름 : 학번 : 시험시간 : 3:00 PM - 5:00 PM 휴대전화는끌것 지우개, 계산기는서로빌려줄수없음 답은반드시각문제에주어진네모안에적을것. 네모의크기와답의길이는상관관계가없음 답의단위가주어졌을경우반드시단위에맞추어답을적을것 각문항에서빈공간이있는경우는풀이과정을적으라는의미임. 빈공간의크기와풀이의길이는상관관계가없음. 실험에필요한상수나데이터는별지에있음. 문제수 : 12 Page 수 : 4 만점 : 367점 2. (10 x 5 = 50점 ) 알칼리금속들은체심입방격자의결정구조를가진다. (a) 다음표는 2주기에서 6주기사이에있는알칼리금속들의원자반경을크 기순서로나타낸것이다. 각각어느원자에해당하는것인지쓰시오. 반경 (Å) 2.60 2.35 2.20 1.80 1.45 원자 (b) 다음 1, 2, 3 중체심입방격자구조는어느것인가? 1 2 3 1. (10 x 4 = 40 점 ) 과 을비교하여보자. (a) 과 의전자배치를쓰시오. (c) 체심입방격자의쌓임효율 (packing efficiency) 을계산하시오, (b) Salter's rule을이용하여 과 의원자가전자 (valence electron) 가느끼는유효핵전하 (Z eff, effective nuclear charge) 를계산하시오.(만계산할것 ) 2.2 (c) 일전자원자에서주양자수 n인오비탈의에너지준위는 로주어진다. 위식과 (b) 의결과를이용하여 과 의이온화에너지를계산하시오.(kJ/mol 단위, 만계산할것 )(Hint: 의계산값과실험값은꽤차이가남 ) (d) 어떤알칼리금속원자의반경을 r, 평균원자질량을 m이라고하면이금속의밀도는 r과 m의함수로어떻게표현되는지유도하시오. % 계산값 554 kj/mol kj/mol 실험값 520 kj/mol 496 kj/mol (e) 의밀도는몇 g/cm 3 인가? (d) 에서실험값과계산값이차이나나는이유에대하여추론하여설명하시오. g/cm 3
3. (10 + 5 + 15 + 15 +5 = 50 점 ) 다음은알렌 (Allene) 의 Lewis 구조이다. (e) 알렌은평면분자인가아닌가? 4. (15점) 아래그림과같이세개의둥근용기에각각 N 2, Ne, H 2 기체가담겨있고마개가닫혀있다. 온도가일정하게유지된다고가정한다면, 그림 (a) 다음그림의각원자위쪽에그원자의형식전하와산화수를적으시오. 형식전하산화수 의모든마개가열릴때이시스템의전체압력은얼마가되겠는가? ( 둥근용기를연결하는모세관의부피는무시한다.) (b) 알렌의화학결합을원자가결합이론 (Valence Bond Theory) 으로설명하고자한다. 다음그림의각탄소원자위쪽에그탄소원자에형성되는혼성오비탈의이름적으시오. 탄소에형성되는혼성오비탈 (c) 알렌에있는모든 σ 결합에대하여원자가결합이론 (Valence Bond Theory) 으로설명하시오. torr 5. (10점) 다음은중합체인폴리스타이렌과폴리염화비닐의구조이다. 각각은무엇을첨가중합반응시켜서었은것인지그구조식을그리시오, 폴리스타이렌 폴리염화비닐 구조 (d) 알렌에있는모든 π 결합에대하여원자가결합이론 (Valence Bond Theory) 으로설명하시오. 출발물질의구조식 6. (4 x 6 = 24점 ) 다음의행위가대상에어떤영향을미치는지 증가, 감 소, 영향없음 중하나를골라쓰시오. 행위 대상 영향 일정량의물의표면적을증가시킬때 증기압력 온도를높일때대기압이높아질수록대기압이높아질수록일정온도에서분자량이커질수록일정온도에서분자량이커질수록 증기압력물의끓는점물의어는점기체의평균운동에너지기체의분출속도
7. (10 + 15 + 20 = 45점 ) 다음표는온도에따른 C 6F 6 의증기압력을나타낸것이다. 이를이용하여 C 6F 6 의증발열 (ΔH vap) 과정상끓는점을구하려고한다. 9. (12 + 9 + 9 + 15 + 5 = 50점 ) 다음은어떤 2주기원자 (X) 로이루어진동핵이원자분자 (X 2) 의분자오비탈과에너지준위그리고오비탈에전자가들어있는모습이다. 온도 (K) 증기압력 (torr) 280.0 32.42 300.0 92.74 320.0 225.1 330.0 334.4 340.0 482.9 (a) 증발열 (ΔH vap) 과정상끓는점을구하는과정에서온도와증기압력을어떤형식의값으로바꾸어야하는지결정하고 ( 맨위칸에표시 ) 그값을위표에계산하여넣으시오. E (b) 증발열 (ΔH vap) 과정상끓는점을구하는과정에서 (a) 의결과를이용하여아래그래프를완성하시오.(x 축 y 축은어떤것인지네모에적을것 ) (a) 분자 X 2 에대하여다음표의빈칸을채우시오. 극성자기적성질결합차수 ( 극성, 무극성?) ( 반자기성, 상자기성?) 분자식 (b) 이온 X 2 + 대하여다음표의빈칸을채우시오. 결합차수 극성 ( 극성, 무극성?) 자기적성질 ( 반자기성, 상자기성?) (c) 이온 X 2 - 대하여다음표의빈칸을채우시오. 결합차수 극성 ( 극성, 무극성?) 자기적성질 ( 반자기성, 상자기성?) (c) (b) 의그래프를이용하여 C 6F 6 의증발열 (ΔH vap) 과정상끓는점을구하시오. (d) σ 2p 오비탈과 σ 2s * 오비탈의모양을그리시오,( 위상도표시 ) 오비탈 그림 σ 2p σ 2s * 증발열 (ΔH vap) 정상끓는점 kj/mol K (e) 원자가결합이론으로은? X 2 분자를설명할때, X 에형성되는혼성오비탈 8. (24점) 고체상태의다음물질에서작용하는가장중요한분자간힘을쓰 고끓는점이높은것부터순서대로 1, 2, 3, 4 로표시하시오, 물질 분자간힘 끓는점 Ar HF CH 4 CO
10. (15점) 기체분자운동론은다음과같이말하고있다. 분자의평균운동에너지는절대온도에비례한다. -33 o C에서기체인분자가있다. 이분자의평균제곱근속도 (root mean square velocity, rms) 가 -33 o C에서의속도보다두배가되는온도는얼마인가? 12. (5 + 5 + 10 + 9 = 29점 ) Tausonite는 Sr( 스트론튬 ), O( 산소 ), Ti( 타이타늄 ) 으로이루어진광물 ( 이온화합물 ) 이다, 아래그림에 Tausonite의단위세포 ( 입방 ) 와단위세포에서각이온의위치를나타내었다. 입방단위세포에서 Sr은꼭지점에, 산소는각면의중앙에, Ti는입방체의중앙에위치한다. (Sr: 양이온, O: 음이온, Ti: 양이온 ) (a) 이광물의실험식은무엇인가? o C 11. (15점) 특별한액정물질은아래그림과같은상그림을가진다. 비액정물질에대한상그림을유추해보고, 각구역에서나타나는상을네모안에쓰시오. (b) Sr 배위수는얼마인가? ( 양이온의배위수는양이온과가장근접한음이온의개수를말한다.) (c) Ti 배위수와배위구조는? ( 양이온의배위수는양이온과가장근접한음 이온의개수를말한다. 이때양이온의배위구조는가장근접한음이온으로 만들어지는기하학적모양이다.) 이온 배위수 배위구조 Ti (d) 다음각이온의산화수는?((a) 의실험식과주기율표참조 ) 이온 산화수 Sr O Ti * 한학기동안수고했습니다. 성적은홈페이지에공고될것이니참고하기바랍니다.
N A (Avogadro의수 ) = 6.022 x 10 23 /mol Slater's rule에따른가려막기상수 (screening constant) [1s] [2s,2p] [3s,3p] [3d] [4s,4p] [4d] [4f] [5s, 5p] [5d]... 그룹 주양자수 =n, 같은그룹에주양자수 = n-1 인주양자수 < n-1 인부양자수 <l 있는다른전자그룹의전자그룹의전자인그룹의전자 [1s] 0.3 N/A N/A N/A [ns,np] 0.35 N/A 0.85 1 [nd] or [nf] 0.35 1 1 1 Clausius-Clapeyron 식 : ln (C: 상수 ) R( 기체상수 ) = 0.08206 L atm/mol K = 8.314 J/mol K