[2025] 9월 모의고사 통합과학_6~10번 풀이
6. 이온의 전자 배치와 원소의 성질
6. 그림은 화합물 AB의 전자 배치를 모형으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.)
A+는 전자 1개를 잃고 전자 10개를 가진 양이온이므로 원래 원자 A는 전자 11개를 가진 3주기 1족의 나트륨(Na)입니다. B−는 전자 1개를 얻어 전자 10개를 가진 음이온이므로 원래 원자 B는 전자 9개를 가진 2주기 17족의 플루오린(F)입니다.
ㄱ. B의 원자가 전자 수는 7이다.
→ O(B는 17족 원소인 플루오린(F)이므로 가장 바깥 전자껍질에 있는 원자가 전자 수는 7개입니다)
ㄴ. 원자 번호는 A가 B보다 크다.
→ O(전자를 잃고 얻기 전의 중성 원자 상태를 기준으로 할 때 A(Na)는 원자 번호 11번이고 B(F)는 원자 번호 9번이므로 A가 B보다 큽니다)
ㄷ. A와 B는 같은 주기의 원소이다.
→ X(A는 전자껍질이 3개인 3주기 원소이고 B는 전자껍질이 2개인 2주기 원소이므로 서로 다른 주기에 속합니다)
정답은 ③입니다.
💡 주어진 이온의 전자 배치 모형을 보고 전자를 잃거나 얻기 전의 중성 원자 상태를 역추적하여 원소의 위치(주기와 족)와 원자 번호를 정확히 파악하는 것이 중요합니다.
7. 주기율표
7. 그림은 주기율표의 일부를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A ~ D는 임의의 원소 기호이다.)
주기율표의 족과 주기 위치를 통해 미지 원소들의 정체를 파악할 수 있습니다. 1주기 1족 A는 수소(H), 2주기 16족 B는 산소(O), 3주기 2족 C는 마그네슘(Mg), 3주기 17족 D는 염소(Cl)입니다.
ㄱ. 원소 A ~ D 중 B와 공유 결합을 형성하는 원소는 1가지이다.
→ X(B(산소)와 전자를 공유하여 공유 결합을 형성할 수 있는 원소는 비금속 원소들입니다. 주어진 원소 중 비금속은 A(수소), B(산소 자신), D(염소)가 있으므로 1가지가 아닙니다)
ㄴ. CD2 음이온은 아르곤(Ar)과 같은 전자 배치를 갖는다.
→ O(CD2는 이온 결합 화합물인 MgCl2(염화 마그네슘)입니다. 여기서 음이온인 D−(Cl−)는 전자 1개를 얻어 총 18개의 전자를 가지게 되므로 3주기 18족 비활성 기체인 아르곤(Ar)과 동일한 안정한 전자 배치를 갖습니다)
ㄷ. 공유하는 전자쌍의 수는 B2가 D2보다 작다.
→ X(B2(O2) 분자는 산소 원자끼리 2쌍의 전자를 공유하는 이중 결합을 하고 D2(Cl2) 분자는 염소 원자끼리 1쌍의 전자를 공유하는 단일 결합을 합니다. 따라서 공유하는 전자쌍의 수는 B
2가 더 많습니다)
정답은 ②입니다.
💡 주기율표상 위치를 통해 금속과 비금속 원소를 명확히 식별하고 화합물 형성 시 옥텟 규칙을 만족하기 위해 이루어지는 이온의 전자 배치 및 공유 전자쌍의 수를 꼼꼼히 비교하는 능력이 요구됩니다.
8. 알칼리 금속
8. 다음은 알칼리 금속 A의 성질을 알아보는 실험이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
이 문항은 알칼리 금속의 대표적인 화학적 성질을 확인하는 실험을 다루고 있습니다. 알칼리 금속은 반응성이 매우 커서 공기 중의 산소나 물과 빠르게 반응하는 특성을 지닙니다.
ㄱ. (가)에서 A는 공기 중의 산소와 반응한다.
→ O(칼로 자른 A의 단면에서 은백색 광택이 금방 사라지는 것은 알칼리 금속이 공기 중의 산소와 결합하여 쉽게 산화되기 때문이므로 올바른 설명입니다)
ㄴ. ㉠은 수용액이 염기성인지 확인하기 위한 과정이다.
→ O(페놀프탈레인 용액은 염기성 수용액에서 붉은색으로 변하는 지시약입니다. 알칼리 금속이 물과 격렬히 반응하면 수용액이 염기성으로 변함을 색상 변화로 확인하기 위한 적절한 과정입니다)
ㄷ. A를 석유 속에 보관하면 A가 물, 산소와 접촉하는 것을 막을 수 있다.
→ O(알칼리 금속은 공기 중의 수분 및 산소와 쉽게 반응해버리므로 이를 차단하기 위해 석유나 액체 파라핀 속에 보관해야 안전합니다)
정답은 ⑤입니다.
💡 알칼리 금속이 산소 및 물과 격렬하게 반응하는 고유한 화학적 특성을 파악하고 그 결과 생성되는 수용액의 액성(염기성)을 지시약 반응을 통해 이해하는 것이 중요합니다.
9. 별의 진화 과정
9. 그림은 중심부에서 핵융합 반응이 끝난 직후 별 (가)와 (나)의 내부 구조를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
별은 질량에 따라 진화 과정과 내부에 생성되는 원소의 종류가 다릅니다. (가)는 중심부에 헬륨까지만 존재하는 것으로 보아 질량이 태양과 비슷한 별의 내부 구조입니다. 반면 (나)는 가장 무거운 원소인 철(Fe)까지 중심부에 층상 구조를 이루고 있으므로 질량이 태양보다 훨씬 큰 거대한 별의 내부 구조임을 알 수 있습니다.
ㄱ. 중심부의 온도는 (가)가 (나)보다 높다.
→ X(중심부에서 탄소, 규소, 철과 같이 더 무거운 원소가 핵융합을 통해 만들어지기 위해서는 훨씬 더 높은 온도가 필요합니다. 따라서 중심부 온도는 철을 생성한 (나)가 더 높습니다)
ㄴ. (가)는 진화 과정에서 초신성 폭발을 거친다.
→ X(초신성 폭발을 거치며 엄청난 에너지를 방출하는 것은 질량이 태양보다 큰 (나)와 같은 별입니다)
ㄷ. (나)의 중심부로 갈수록 무거운 원소로 이루어진 층이 분포한다.
→ O(질량이 큰 별 내부에서 핵융합 반응이 거듭될수록 더 무거운 원소가 만들어져 중력에 의해 중심부 쪽으로 모이게 됩니다)
정답은 ②입니다.
💡 별의 질량 규모에 따른 진화 단계의 차이를 이해하고 별의 중심부 온도가 높을수록 더 무거운 원소가 만들어져 안쪽에 위치하게 된다는 내부 층상 구조의 형성 원리를 구분해야 합니다.
10. 이온 결합 물질과 공유 결합 물질
10. 그림은 물질 A, B를 각각 물에 녹인 수용액의 전기적 성질을 설명하는 모형을 나타낸 것이다. 다음 중 A, B의 예로 가장 적절한 것은?
물질을 물에 녹였을 때 전류가 흐르는지 여부를 통해 화학 결합의 종류를 구별하는 모형입니다. 모형 A는 수용액 상태에서 전극을 연결했을 때 이온들이 반대 전극으로 자유롭게 이동하여 전류가 흐르는 이온 결합 물질을 나타냅니다. 반면 모형 B는 물에 녹아도 이온으로 분리되지 않고 분자 상태로 존재하여 전류가 흐르지 않는 공유 결합 물질입니다.
A는 이온 결합 물질이므로 염화 나트륨, 염화 칼륨, 황산 구리 중 하나가 될 수 있습니다.
B는 공유 결합 물질이므로 설탕, 포도당 중 하나가 될 수 있습니다.
이 두 가지 조건(A: 전류가 흐르는 이온 결합 물질, B: 전류가 흐르지 않는 공유 결합 물질)을 동시에 만족하는 것은 A: 염화 나트륨, B: 설탕뿐입니다.
정답은 ①입니다.
💡 이온 결합 물질은 수용액 상태에서 양이온과 음이온으로 분리되어 전류가 흐르지만 대부분의 공유 결합 물질은 수용액에서도 분자 상태를 유지하여 전류가 흐르지 않는다는 핵심적인 차이점을 비교 실험을 통해 정확히 식별해 내야 합니다.