2016학년도 9월 고2 전국연합학력평가

정답 및 해설

고 2	정답 및 해설	2016학년도 9월 전국연합학력평가

2016학년도 9월 전국연합학력평가	정답 및 해설	고 2

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과학탐구 영역

화학 I 정답

1	④	2	③	3	①	4	④	5	③
6	④	7	④	8	②	9	③	10	③
11	①	12	④	13	⑤	14	⑤	15	②
16	②	17	⑤	18	④	19	⑤	20	①

과학탐구 영역

화학 I 해설

1. [출제의도] 원소와 화합물의 개념 이해하기

원소는 1가지 성분으로 이루어진 순물질이므로, 철([eqn: rm Fe]), 산소([eqn: rmO _{2}]), 구리([eqn: rmCu]), 탄소([eqn: rmC])가 해당한다.

2. [출제의도] 핵전하량과 양성자 수의 관계 및 원자의 표시 방법 이해하기

전자와 양성자 1개의 전하량은 크기가 같고 부호는 반대이다. [eqn: rmA]의 원자 번호는 핵전하량을 양성자 1개의 전하량으로 나눈 11이다. 원자 번호가 11, 질량수가 23인 [eqn: rmA]를 표시하면 [eqn: {} _{11} ^{23} rmA]이다.

3. [출제의도] 전기 분해 실험을 통해 화학 결합의 전기적 성질 이해하기

비금속 원소들로 이루어진 증류수([eqn: rm H _{2} O])는 공유 결합 물질이고, 금속과 비금속 원소로 이루어진 염화 나트륨([eqn: rm NaCl])은 이온 결합 물질이다.

4. [출제의도] 물질의 몰수와 질량 관계를 분석하여 원소의 원자량 비교하기

[eqn: rmA], [eqn: rmB], [eqn: rmC]의 원자량을 각각 [eqn: M _{rmA}], [eqn: M _{rmB}], [eqn: M _{rmC}]라고 할 때, 7(2[eqn: M _{rmB}]+4[eqn: M _{rmA}])=16[eqn: M _{rmB}]이므로, [eqn: M _{rmA}]:[eqn: M _{rmB}]=1:14이다. [eqn: {15} over {M _{rmB} +M _{rmC}}]:[eqn: {23} over {M _{rmB} +2M _{rmC}}] =1:1이므로 [eqn: M _{rmB}]:[eqn: M _{rmC}]=7:8이다. 따라서 원자량의 비 [eqn: M _{rmA}]:[eqn: M _{rmB}]:[eqn: M _{rmC}]=1:14:16이고, [eqn: rm {C의`원자량} over {A의`원자량}]은 16이다.

5. [출제의도] 동위 원소의 원자량과 존재 비율을 통해 분자의 분자량 이해하기

자연계에 존재하는 분자 [eqn: rmXY]는 [eqn: {} ^{1} rm X ^{35} rm Y], [eqn: {} ^{1} rm X ^{37} rm Y], [eqn: {} ^{2} rm X ^{35} rm Y], [eqn: {} ^{2} rm X ^{37} rm Y]이다. 이때 존재 비율이 가장 큰 분자는 [eqn: {} ^{1} rm X ^{35} rm Y]이며, 분자량은 36이다.

6. [출제의도] 화학 반응에서의 양적 관계 계산에 필요한 자료 파악하기

25℃, 1기압에서 기체 1몰의 부피를 이용하여 에어백에 필요한 [eqn: rm N _{2}]의 부피를 몰수로 나타낸다. [eqn: rmN _{2}]의 몰수와 화학 반응식의 계수 비로부터 [eqn: rmNaN _{3}]의 몰수를 구하고, [eqn: rmNaN _{3}]의 화학식량을 이용하여 [eqn: x]를 계산할 수 있다.

7. [출제의도] 원자 구조를 분석하여 원자의 구성 입자 이해하기

전기적으로 중성인 원자는 양성자 수와 전자 수가 같으므로, 는 양성자, 는 중성자, 는 전자이다. (가)와 (나)의 양성자 수 비가 1:2이므로 핵전하량 비는 1:2이다. 모든 원자의 원자핵에는 양성자()가 들어 있다. [eqn: {} _{1} ^{2} rm H ^{+}]은 양성자 1개와 중성자 1개로 구성되므로 중성자() 1개를 얻으면 (가)의 원자핵이 된다.

8. [출제의도] 기체의 성질을 이용하여 기체의 질량 비 구하기

일정한 온도와 압력에서 기체의 분자 수는 부피에 비례하므로 실린더 내 분자 수 비는 [eqn: rmX _{2}]:[eqn: rmX _{3}]=1:2이고, 한 분자 당 원자 수 비는 [eqn: rmX _{2}]:[eqn: rm X _{3}]=2:3이다. 실린더 내의 [eqn: rmX _{2}]와 [eqn: rm X _{3}]의 원자 수 비는 2:6이고, 같은 원소로 구성된 두 분자의 질량 비는 원자 수 비와 같으므로 1:3이다.

9. [출제의도] 다전자 원자의 전자 배치 이해하기

파울리 배타 원리는 1개의 오비탈에 최대 2개의 전자가 스핀 방향이 반대로 채워지는 것이므로 (가)는 이 원리를 만족한다. (나)는 파울리 배타 원리와 훈트 규칙을 따르면서 에너지가 낮은 오비탈부터 순서대로 전자를 채우므로 쌓음 원리를 만족한다. 훈트 규칙을 만족하는 (나)가 만족하지 않는 (가)보다 안정한 전자 배치이다.

10. [출제의도] 수소 원자의 에너지 준위와 선 스펙트럼 분석하기

스펙트럼선 Ⅰ은 Ⅱ보다 파장이 짧으므로 자외선 영역인 라이먼 계열이다. [eqn: rm N]→[eqn: rm K] 전자 전이에서 방출되는 빛은 자외선 영역이므로 Ⅰ에 속한다. L→M 전자 전이에서는 [eqn: - {1} over {9} E-(- {1} over {4} E)][eqn: = {5} over {36} E]([eqn: rmkJ/mol])의 에너지가 흡수된다.

11. [출제의도] 현대적 원자 모형과 전자 배치 이해하기

[eqn: s] 오비탈과 [eqn: p] 오비탈에서 에너지 준위가 가장 낮은 것은 각각 [eqn: 1s]와 [eqn: 2p] 오비탈이다. (가)는 구형인 [eqn: 1s] 오비탈이므로 핵으로부터 거리가 같으면 방향에 관계없이 전자를 발견할 확률이 같다. (나)는 [eqn: 2p] 오비탈이며, 2[eqn: p _{x}], 2[eqn: p _{y}], 2[eqn: p _{z}] 오비탈에 각각 전자가 2개씩, 최대 6개가 채워진다. 수소 원자에서 오비탈의 에너지 준위는 [eqn: 2p]>[eqn: 1s]이다.

12. [출제의도] 탄소 동소체의 다양한 분자 구조 이해하기

1몰에 포함된 탄소 원자 수는 [eqn: rm C _{70}]>[eqn: rm C _{60}]이므로 1몰의 질량은 [eqn: rm C _{70}]>[eqn: rmC _{60}]이다. [eqn: rm C _{60}]과 [eqn: rm C _{70}]은 각각 탄소 원자 1개가 원자 3개와 결합한다. [eqn: rm C _{60}]과 [eqn: rm C _{70}]은 탄소 동소체이므로 1g 속에 포함된 탄소 원자 수는 [eqn: {1} over {12}]몰로 같아 1g이 완전 연소할 때 생성되는 [eqn: rmCO_2]의 몰수는 같다.

13. [출제의도] 전기 음성도 자료를 분석하여 원소의 주기성 이해하기

2주기 1족, 13족, 17족 원소는 모두 바닥 상태인 원자의 전자 배치에서 홀전자 수가 1이다. 전기 음성도는 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 크므로, [eqn: rm X]는 [eqn: rmLi], [eqn: rm Y]는 [eqn: rmB], [eqn: rm Z]는 [eqn: rmF]이다. 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하는 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 크므로 [eqn: rm Y]>[eqn: rm X]이다. 제1 이온화 에너지는 17족 원소인 [eqn: rmZ]([eqn: rmF])가 가장 크다.

14. [출제의도] 간단한 분자의 공유 결합 특성 이해하기

[eqn: rm H _{2} O]에는 산소 원자에 비공유 전자쌍이 2개 있다. 화학 반응 전후 원자의 종류와 수는 같으므로 (가)는 [eqn: rmO _{2}]이며, (가)에서 산소 원자는 옥텟 규칙을 만족한다. 전기 음성도가 다른 두 원자 사이의 결합인 극성 공유 결합이 존재하는 분자는 [eqn: rmH _{2} O _{2}]와 [eqn: rm H _{2} O]이다.

15. [출제의도] 원자와 안정한 이온의 반지름 자료를 분석하여 원소의 주기성 이해하기

C와 D는 [eqn: rm X]-[eqn: rmY]>0 이므로 원자 반지름이 안정한 이온의 반지름보다 큰 금속 원소이고, [eqn: rm X]-[eqn: rmY]<0인 [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]는 비금속 원소이다. 같은 주기의 두 금속 [eqn: rmC]와 [eqn: rmD]에서 원자 번호가 클수록 원자 반지름과 안정한 이온의 반지름이 작으므로 ‘[eqn: rm X]+[eqn: rmY]’가 작은 [eqn: rmC]는 [eqn: rmAl]이고, 큰 [eqn: rmD]는 [eqn: rmMg]이다. [eqn: rmA]와 [eqn: rmB]에서 ‘[eqn: rm X]+[eqn: rmY]’가 큰 [eqn: rmA]는 [eqn: rmP]이고, 작은 [eqn: rmB]는 [eqn: rmS]이다. [eqn: rmB]와 [eqn: rmC]의 안정한 이온은 각각 [eqn: rmS^2-]과 [eqn: rmAl^3+]이며 전자가 들어 있는 전자껍질 수는 [eqn: rmS^2-]은 3, [eqn: rmAl^3+]은 2이다. 등전자 이온인 [eqn: rmC]와 [eqn: rmD]의 안정한 이온의 반지름은 원자 번호가 작을수록 크므로 [eqn: rm D]>[eqn: rmC]이다.

16. [출제의도] 화학 결합 모형을 통해 화합 결합의 종류 및 특성 파악하기

전자 수가 [eqn: rm X]는 6, [eqn: rm Y]는 1, [eqn: rm Z]는 7이므로 [eqn: rm X]는 탄소, [eqn: rm Y]는 수소, [eqn: rm Z]는 질소이며, 모두 비금속 원소이다. [eqn: rm ZY _{3}]([eqn: rmNH_3])에는 단일 결합만 존재한다.

17. [출제의도] 원자의 전자 배치를 통해 화학 결합 이해하기

바닥 상태인 원자의 전자 배치는 [eqn: RMA]는  [eqn: 1s^2`2s^1], [eqn: rmB]는 [eqn: 1s^2 `2s^2 2p^6 `3s^1], [eqn: rmC]는 [eqn: 1s^2 `2s^2 2p^4], [eqn: RMD]는 [eqn: 1s^2 `2s^2 2p^6 `3s^2 `3p^5]이다. [eqn: x]=1이고, [eqn: rmB_2 C]와 [eqn: RMBD]는 이온 결합 물질로 금속의 종류가 [eqn: RMB]([eqn: rmNa])로 같으므로 불꽃 반응 색깔이 같다. A와 C는 2주기, B와 D는 3주기 원소이다.

18. [출제의도] 화학 반응 실험에서 반응하는 물질의 양적 관계 파악하기

[eqn: rmA](g)가 들어 있는 실린더에 [eqn: rmB](g)를 넣어 반응이 일어날 때, 실린더의 부피 변화는 ‘생성된 [eqn: rmC](g)의 부피-반응한 [eqn: rmA](g)의 부피’이고, 부피 변화가 없으므로 반응하는 [eqn: rmA](g)와 생성되는 [eqn: rmC](g)의 몰수가 같아 [eqn: a]는 2이다. 화학 반응식은 2[eqn: rmA]+[eqn: rmB][eqn: rarrow]2[eqn: rmC]이며, 일정한 온도와 압력에서 기체의 몰수∝부피이므로 실험 결과는 표와 같다.

주사기 내 [eqn: rmB](g)의 부피(L)		0.4	0.3	0.2	0.1
실린더에 주입한 [eqn: rmB](g)의 전체 부피(L)		0	0.1	0.2	0.3
실린더 내 기체의 몰수	[eqn: rmA](g)	0.04	0.02	0	0
	[eqn: rmB](g)	0	0	0	0.01
	[eqn: rmC](g)	0	0.02	0.04	0.04
실린더 내 기체의 밀도(상댓값)		7		11

일정한 온도와 압력에서 기체의 밀도 비는 분자량 비와 같으므로, 분자량 비는 [eqn: RMA]:[eqn: RMC]=7:11이다. 질량 보존 법칙에 의해 ‘2×[eqn: RMA]의 분자량 + [eqn: RMB]의 분자량 = 2×[eqn: RMC]의 분자량’이 성립하므로 분자량 비는 [eqn: RMA]:[eqn: RMB]:[eqn: RMC]=7:8:11이다.

19. [출제의도] 원소의 순차적 이온화 에너지 이해하기

[eqn: E_n]가 [eqn: rmNa]>[eqn: rmMg] 이므로 n번째 떨어져 나가는 전자가 들어 있는 전자껍질은 [eqn: rm Na]이 L, [eqn: rm Mg]이 M이며 [eqn: n]=2이다. 13족 원소인 [eqn: rmAl]은 [eqn: E_2]와 [eqn: E_3]의 차보다 [eqn: E_3]와 [eqn: E_4]의 차가 크므로 (가)는 7730보다 작다. [eqn: { E rm _2} over { E rm _1 }]는 주어진 원소들 중 [eqn: rmNa]이 가장 크다.

20. [출제의도] 원소 분석 실험 결과를 분석하여  물질의 화학식 구하기

화합물 (가)의 원소 분석 실험 결과 생성된 [eqn: rmCO_2]와 [eqn: RMH_2 O]의 질량이 각각 22mg, 9mg이므로,  (가) 15mg에 포함된 각 원소의 질량은 [eqn: rmC]는 6mg, [eqn: rmH]는 1mg, [eqn: rmO]는 8mg이다. (가)는 성분 원소의 몰수([eqn: { 질량} over {원자량 }]) 비가 [eqn: rmC]:[eqn: rmH]:[eqn: rmO]=[eqn: { 6} over {12 }]:[eqn: { 1} over {1 }]:[eqn: { 8} over {16 }]=1:2:1이므로 실험식은 [eqn: rmCH_2 O]이다.

(가)와 (나)의 완전 연소에서 반응하는 산소의 부피가 같으므로 반응하는 산소의 질량은 같다. (나)가 완전 연소하는 반응에 질량 보존 법칙을 적용하면 [eqn: a]=46이고, (나) [eqn: a]mg에는 [eqn: RMC], [eqn: RMH], [eqn: rmO]가 각각 12mg, 2mg, 32mg이 존재한다. (나)는 성분 원소의 몰수([eqn: { 질량} over {원자량 }]) 비가 [eqn: rmC]:[eqn: rmH]:[eqn: rmO]=[eqn: {12} over {12}]:[eqn: {2} over {1}]:[eqn: {32} over {16}]=1:2:2이므로 실험식은 [eqn: rmCH_2 O_2]이다. 1g 당 원자 수 비는 (가):(나)=[eqn: { 4} over {30 }]:[eqn: { 5} over {46 }]이다.