정답 및 해설 11월
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고3 - 2020 - 26 32 - 11월 - 정답 및 해설 1.
ㄱ. 철광석의 Fe2O3과 일산화 탄소(CO)를 반응시켜 얻은 물질은 철(Fe)이다. ㄴ, ㄷ. 철은 농기구의 제작과 건 축 재료인 철근 콘크리트에 이용되어 식량 문제와 주거 문제 해결에 기여하였다.
2.
ㄱ. 핵으로부터의 거리가 무한대가 되어도 전자를 발견 할 확률은 0이 아니다. 오비탈의 경계는 전자를 발견할 확률이 90%가 되는 공간을 나타낸다. ㄴ. 입자 A는 원 자핵으로 양성자를 포함한다. ㄷ. 입자 A 주변의 점은 점 1개가 전자 1개를 의미하는 것이 아니고, 점의 밀도 가 전자를 발견할 확률을 나타낸다.3.
금속을 가열하면 에너지를 얻은 자유 전자가 인접한 자 유 전자와 금속 양이온에 열에너지를 전달하므로 금속 은 열 전도성이 크다. 전압을 걸어주면 자유 전자가 (-) 극에서 (+)극 쪽으로 이동하기 때문에 고체 상태에서도 전기 전도성이 있고, 외부로부터 힘이 가해져도 자유 전 자가 이동하여 금속 결합을 유지할 수 있으므로 깨지지 않고 뽑힘성과 펴짐성이 있다. 따라서 (가)~(다)와 모두 관련 있는 X의 구성 입자는 자유 전자이다.4.
HCOOH의 화학식량은 46이므로 23 g은 0.5 mol이 고, HCOOH 0.5 mol에서 산소 원자는 1 mol이다.CH4( g) 0.25 mol에서 수소 원자는 1 mol이다. 0¾, 1 기압에서 He( g) 5.6 L는 0.25 mol이고, 전자는 He 원 자당 2개씩 있으므로 전자는 0.5 mol이다. 그러므로
(가)_(나)
(다) = NA_NA
0.5 NA =2NA이다.
5.
용해 평형 상태의 용액을 포화 용액이라고 하며, 물에 설탕을 녹여 용해 평형 상태에 도달하면 설탕의 용해 속 도와 석출 속도가 같아져서 고체 용질의 양과 용액의 농 도가 일정하게 유지된다. 용해 평형 상태에서 설탕을 더 넣어도 녹아 있는 용질의 양은 변하지 않지만 용해 속도 가 0은 아니다.6.
홀전자 수의 합이 4인 경우는 (0, 1, 3), (0, 2, 2), (1, 1, 2)인 경우인데 X~Z는 홀전자 수가 모두 다르므로 (0, 1, 3)인 경우이다. 2주기 원소 중 홀전자 수가 0인 X 는 Be과 Ne 중 하나이고, 홀전자 수가 1인 Y는 Li, B, F 중 하나이며, 홀전자 수가 3인 Z는 N이다. 제2 이온 화 에너지는 Y>Z(N)>X이므로 X는 Be이고, Y는 Li 또는 F이다. ㄱ. X(Be)는 2족 원소이다. ㄴ. Y는 홀 전자 수가 1이므로 바닥상태 전자 배치에서 모든 전자의 ms의 합은 + 12 이다. ㄷ. ZH3(NH3)의 수용액은 전기 전도성이 있다.7.
ㄱ. 전자가 들어 있는 전자껍질 수가 a이므로 a주기 원 소이다. ㄴ. n=a인 전자껍질의 오비탈 수는 a2이므로 n=2인 전자껍질의 오비탈 수는 22=4이다. ㄷ. 1~5주 기 원소의 수는 각각 2, 8, 8, 18, 18이므로 a주기 원소 수가 2a2인 것은 아니다. 이것은 바닥상태의 전자 배치 가 전자껍질 순서대로 채워지는 것이 아니기 때문이다.8.
ㄱ. 화학 반응식을 완성하면 Ca(HCO3)2 ^j& CaCO3 +CO2+H2O이고, 반응물과 생성물이 ‘^j&’로 연결되 어 있는 것으로 보아 가역 반응이다. ㄴ. 중심 원자의 원 자가 전자 수는 O>C이므로 ㉠, ㉡은 각각 CO2, H2O 이다. 따라서 분자의 쌍극자 모멘트는 무극성 분자인 ㉠ (CO2)이 더 작다. ㄷ. ㉠(CO2)은 무극성 분자이므로 기 체 상태일 때 전기장에서 분자의 배열이 일정한 방향성 을 가지지 않는다.9.
ㄱ. 원자량은 탄소 원자에 대한 상대적 질량이고, 질량 수는 양성자 수와 중성자 수의 합이므로 서로 다르다.ㄴ. 원자량은 12C의 질량을 12로 정했을 때의 상대적 질 량이므로 (1.993_10-23) : (2.656_10-23)=12 : a이
므로 a=12_ 2.656
1.993이다. ㄷ. 원자량은 아보가드로수만 큼의 원자 질량과 같으므로 아보가드로수는 원자량을 원 자 1개의 질량으로 나누어 계산할 수 있다.
10.
ㄱ. (가)에서 모든 H 원자/ $ / $
/
$
/)
$
/ )
)$
)
는 전기 음성도가 더 큰 원자 와 단일 결합을 형성하고 있 으므로 산화수는 모두 +1이 다. ㄴ. (나)의 C 원자 중 산 화수가 가장 큰 것은 부분
의 C로 산화수는 +3이다. ㄷ. (나)의 화학식이 C5H5N5
인데 H의 산화수가 +1이므로 C와 N의 산화수 합은 -5이고, (가)의 화학식이 C5H10O4이고 H와 O의 산화 수가 각각 +1, -2이므로 C의 산화수 합은 -2이다.
따라서 (가)와 (나)에 존재하는 모든 C와 N의 산화수 합 은 -7이다.
11.
ㄱ, ㄴ. A~D는 원자 번호가 20번 이하인 원소로 원 자 번호가 연속인 5개의 원소 중 4개의 원소이고, 원자 번호가 클 때, 유효 핵전하가 큰 것으로부터 같은 주기 원소이다. 같은 주기 원소는 원자 번호가 클수록 원자 반 지름이 감소하므로 (나)는 원자 반지름이고, (가)는 이온 반지름이다. 이때 A~C의 이온은 양이온이고, D의 이 온은 음이온이다. ㄷ. 같은 주기에서 18족 원소를 제외 하면 원자 번호가 증가할 때 원자가 전자 수가 증가한다.D 이온의 전자 배치가 비활성 기체와 같으므로 D는 비 활성 기체가 아니다. 따라서 원자가 전자 수는 D가 가장 크다.
12.
가설이 옳지 않다는 결론에 도달하려면 이온 사이의 거 리는 더 멀지만, 녹는점은 더 높은 물질들을 비교해야 한 다. 따라서 NaF과 CaO을 비교해야 한다.13.
2, 3주기 바닥상태 원자 중 p 오비탈의 전자 수 s 오비탈의 전자 수 의 곱 이 1이 되는 원자쌍은 {C{12}, Ar(2)}, {N{34 }, Si{4 3 }}, (O(1), Mg(1))이다. p 오비탈의 전자 수
s 오비탈의 전자 수 가 가장 큰 원소 가 (나)이고, (가)와 (라)는 같은 족 원소이므로 (가)는 C, (나)는 Ar, (다)는 N, (라)는 Si이고 p 오비탈에 들어 있 는 전자 수는 (바)>(마)이므로 (마)는 O, (바)는 Mg이 다. ㄱ. 2주기 원소는 (가)(C), (다)(N), (마)(O) 3가지이 다. ㄴ. 원자가 전자 수는 (가)(C)가 4, (다)(N)가 5, (마) (O)가 6이다. ㄷ. 홀전자 수는 (나)(Ar)가 0, (라)(Si)가 2, (바)(Mg)가 0이다.
14.
2주기 원소 중 분자 내에서 옥텟 규칙을 만족하는 원 소는 C, N, O, F뿐인데, 분자당 구성 원자 수가 4이고, 구성 원소의 가짓수가 3이며, 중심 원자가 1개인 (가)는 COF2이다. (나)와 (다)는 구성 원소가 C, O, F 중 2가 지이고, 구성 원자 수가 4이므로 C2F2, C2O2, O2F2 중 하나이다. 비공유 전자쌍 수는 C2F2가 6, C2O2가 4, O2F2가 10이다. 따라서 (나)는 C2F2, (다)는 O2F2이다.ㄱ. (가)(COF2,
'$' 0
)의 분자 구조는 평면 삼각형 이다. ㄴ. (나)(C2F2, F-CªC-F)는 C 원자 사이에 3중 결합이 있다. ㄷ. (다)(O2F2, F-O-O-F)는 O 원자 사이에 무극성 공유 결합이 있다.
15.
ㄱ. NaOH(s)이 물에 용해될 때 간이 열량계 속 용액 의 온도가 올라갔으므로 발열 반응이다. ㄴ. NaOH(s) 1 g이 용해될 때 발생한 열량의 실험값은4.2 J/g´¾_100 g_20¾
8 g =1.05 kJ/g이므로 실험값 의 오차율(%)은 1.1-1.051.1 _100= 5011 <5이다. ㄷ. 간 이 열량계는 발생한 열의 일부가 실험 기구의 온도를 변 화시키는 데 쓰이거나 열량계 밖으로 빠져나가는 등 열 손실이 많다. 따라서 간이 열량계에서 발생한 열 손실은 오차의 원인이 될 수 있다.
16.
이온 결합 물질은 물에 녹아 이온화되므로 1 mol이 물 에 녹았을 때 이온의 수는 1 mol보다 많아진다. 따라서 (가)는 이온 결합 물질, (나)는 공유 결합 물질이다. ㄱ.이온 결합 물질인 (가)는 고체 상태와 액체 상태 모두 양 이온과 음이온으로 구성되어 있다. ㄴ. 이온 결합 물질은 고체 상태에서는 전기 전도성이 없고, 액체 상태에서는 전 기 전도성이 있다. 공유 결합 물질은 고체와 액체 상태 모 두 전기 전도성이 없다. ㄷ. (나) 수용액은 이온화되지 않 는 공유 결합 물질의 수용액이므로 전기 전도성이 없다.
17.
ㄱ. 0.1 M X(aq)에 X(s) 1 g을 첨가할 때 용액의 부 피는 같고 농도는 0.1 M에서 0.15 M로 32배 증가했다.따라서 0.2 M X(aq) 250 mL에 녹아 있는 X의 질량 은 2 g이다. ㄴ. 0.2 M X(aq)에 물 V1 mL를 첨가하여 0.1 M X(aq)가 되었으므로 용액의 부피가 2배가 되었다.
그러므로 V1은 250 (mL)이다. 0.1 M X(aq) 500 mL 에는 X가 0.05 mol 있으므로 X 1 g을 가했을 때의 몰
농도는
0.05+ 1 X의 화학식량
0.5 =0.15 (mol/L)이다. 그 러므로 X의 화학식량은 40이다. ㄷ. 물 V2 (mL)를 가하 여 몰 농도가 23 배가 되었으므로 용액의 부피는 3
2 배로 증가한다. 그러면 용액의 부피가 500 mL에서 750 mL 로 된 것이므로 V2는 250 (mL)이다. 따라서 V1+V2= 500이다.
18.
ㄱ. (가)의 화학 반응식을 완성하면 C6H12O6+ 3 KClO4 5Ú 6 CO2+6 H2O+3 KCl이고, a=3, b=6, c=3이다. ㄴ. 산화 환원 반응에서 증가한 산 화수와 감소한 산화수가 같고, (나)에서 Na과 O의 산 화수는 변하지 않으므로 I의 산화수 증가량(㉢-㉠) 과 Cl의 산화수 감소량(㉡-㉣)은 같다. ㉠~㉣은 각 각 +5, +1, +7, -1이다. ㄷ. C의 산화수는 0(C)에 서 +4(Na2CO3)와 +2(CO)로 변했고, Cr의 산화수는 +6(Na2Cr2O7)에서 +3(Cr2O3)으로 변했다.19.
CmHn( g)의 연소 반응식은 CmHn( g)+{m+n 4 } O2 ( g) 5Ú m CO2( g)+n2 H2O( g)이다. 반응 전과 후 기체 의 부피가 같으므로 1+{m+ n4}=m+n
2 으로부터 n
=4이다. 반응하는 질량비는 CmH4 : O2=(12m+4) : (32m+32)인데 m=1이면 반응하는 질량비가 1 : 4이 므로 반응 후 실린더에 3가지 기체가 있는 상황에 맞지 않고, m이 2보다 크면 반응하는 산소의 질량은 CmH4
질량의 4배보다 항상 작다. 그러므로 CmH4와 O2가 1 : 4의 질량비로 있으면서 반응 후 3가지 기체가 남는 경우는 항상 CmH4가 모두 반응하고 O2가 남는다. 연소 생성물인 CO2와 H2O의 질량비는 44m : 36=11m : 9 이고, m은 정수이므로 연소 후 남은 기체의 질량비 중에 서 33 : 9에 해당된다. 그러므로 m=3으로 연소된 물질 은 C3H4이다. ㄱ. C3H4 40 g(1 mol)과 반응하는 O2( g) 의 질량은 128 g(4 mol)이므로 반응하지 않고 남은 기 체는 산소이다. 그러므로 (나)에 있는 기체는 O2( g), CO2( g), H2O( g)이다. ㄴ. C3H4의 분자량은 40이다.
ㄷ. 반응한 CmHn( g)와 생성된 H2O( g)의 몰 비는 1 : 2 이므로 질량비는 40 : 36=10 : 9이다.
20.
(다)에서 염기를 추가했는데 생성된 물 분자 수가 증 가했으므로 (나) 용액은 산성이어야 한다. 산성 수용액에 서 이온 수는 H++C+=A-+B-가 성립하므로 양이 온 수와 A- 수의 차이인 3N은 B- 수가 되고, C+ 수 는 생성된 물 분자 수와 같은 6N이다. 따라서 10 mL당 HB는 3N, COH는 6N이 들어 있다. (다) 용액이 중 성일 경우 중성 수용액에서 이온 수는 C+=A-+B- 이고, ‘양이온 수-A- 수’는 B- 수인 3N이어야 하는 데, 주어진 자료와 일치하지 않는다. 따라서 (다) 용액은 염기성이고, HA는 10 mL에 4N의 분자가 들어 있다.이때 양이온 수는 9N이 되므로 추가된 C+ 수는 3N이 되어 x는 5 mL이다. (라) 용액은 HA 30 mL(12N)와 HB 10 mL(3N), COH 25 mL(15N)가 혼합된 용액 이므로 (라) 과정 후까지 생성된 물 분자 수는 15N이고,
‘양이온 수-A- 수’는 3N이다. 따라서 xyz =5_3N 15N
=1이다.
