수능(화학I) 필기 기출문제복원 (2013-11-07)

수능(화학I)
(2013-11-07 기출문제)

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1. 다음은 인류의 문명 발달과 관련된 어떤 물질에 대한 설명이다.

이에 해당하는 가장 적절한 물질은?

  1. 석유
  2. 수소
  3. 암모니아
  4. 철
  5. 포도당
(정답률: 알수없음)
  • 석유는 인류의 문명 발달에 큰 역할을 한 에너지원으로, 산업화와 교통수단의 발전 등에 필수적인 에너지원으로 사용되어 왔습니다. 석유는 화석 연료 중 하나로, 지구 내부에서 수백만 년 동안 생물체의 분해 과정에서 생긴 유기화합물이 축적되어 생겨난 것입니다. 이러한 석유는 다양한 화학물질과 연료로 사용되어 인류의 삶을 편리하고 풍요롭게 만들어주었습니다.
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2. 다음은 원자와 관련된 낱말 맞추기이다.

<가로 열쇠> 1 번의 x로 가장 적절한 것은?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 23
  5. 34
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "1"이다.

    원자 번호는 원자의 원자핵 주변 전자껍질에 있는 전자의 수를 나타내는데, 이 수가 같은 원소들은 같은 원자번호를 가진다. 즉, "1"은 수소원자의 원자번호이며, "2"는 헬륨원자의 원자번호, "3"은 리튬원자의 원자번호 등이다.

    따라서, "1"은 수소원자의 원자번호이므로 가장 적절한 것이다.
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3. 다음은 연소시킨 탄소 화합물(CxHyOz)의 질량과 CxHyOz의 연소 생성물의 질량으로부터, CxHyOz의 실험식을 구하는 과정이다.

과정 (나)~(라)에 들어갈 내용으로 적절한 것을 <보기>에서 고른 것은? (순서대로 나, 다, 라) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄷ, ㄴ
  3. ㄴ, ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ, ㄱ
  5. ㄷ, ㄴ, ㄱ
(정답률: 알수없음)
  • - (나) : 연소 생성물의 질량을 이용하여 C, H, O의 몰 비율을 구한다.
    - (다) : C, H, O의 몰 비율을 이용하여 CxHyOz의 몰 질량을 구한다.
    - (라) : CxHyOz의 질량과 몰 질량을 이용하여 실험식을 구한다.

    정답 : ㄴ, ㄷ, ㄱ

    이유 :
    - (나)에서 연소 생성물의 질량을 이용하여 C, H, O의 몰 비율을 구하는 것은 연소 생성물의 질량이 실험적으로 측정 가능하기 때문이다.
    - (다)에서 C, H, O의 몰 비율을 이용하여 CxHyOz의 몰 질량을 구하는 것은 C, H, O의 몰 비율이 실험적으로 측정 가능하기 때문이다.
    - (라)에서 CxHyOz의 질량과 몰 질량을 이용하여 실험식을 구하는 것은 실험적으로 측정 가능한 값들을 이용하여 CxHyOz의 분자식을 구하는 것이기 때문이다.
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4. 다음은 DNA 구조에 대한 설명이다.

인산과 결합하는 X, 사이토신과 수소 결합하는 Y를 <보기>에서 옳게 고른 것은? (순서대로 X, Y)

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄱ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • X는 인산과 결합하는데, 인산은 5'와 3'의 수소기가 존재하므로, 이에 결합할 수 있는 것은 3'의 수소기를 가진 탄소가 있는 탄당분자이다. 이에 해당하는 것은 보기에서 "ㄴ, ㄷ"이다. Y는 사이토신과 수소 결합하는데, 사이토신은 피리미딘 집합에 속하므로, 이에 수소결합할 수 있는 것은 아데닌이다. 이에 해당하는 것은 보기에서 "ㄴ, ㄷ"이다.
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5. 다음은 산 염기와 관련된 반응 (가)~(다)에 대한 설명이다.

(가)~(다) 중 아레니우스 염기를 포함하는 반응(A)과 브뢴스테드 - 로우리 염기를 포함하는 반응(B)으로 옳은 것은? (순서대로 A, B) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • A: 아레니우스 염기를 포함하는 반응
    B: 브뢴스테드 - 로우리 염기를 포함하는 반응

    정답: A, B

    이유:
    - 아레니우스 염기: 수소 이온을 기부하는 역할을 함
    - 브뢴스테드 - 로우리 염기: 수소 이온을 받아들이는 역할을 함

    따라서, 아레니우스 염기를 포함하는 반응은 수소 이온을 기부하는 산 염기와 관련된 반응이고, 브뢴스테드 - 로우리 염기를 포함하는 반응은 수소 이온을 받아들이는 역할을 하는 염기와 관련된 반응이다.
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6. 그림 (가)와 (나)는 탄화수소의 구조식을, (다)는 종이로 만든 풀러렌(C60) 분자 모형을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. (나)의 실험식은 CH이다.
  2. 풀러렌의 모든 결합각은 120°이다.
  3. 풀러렌에는 탄소-탄소 결합이 60개 있다.
  4. (나)는 (다)의 육각형 모양과 같은 평면 구조이다.
  5. (가)와 풀러렌에서 탄소 원자는 3 개의 원자와 결합한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "(가)와 풀러렌에서 탄소 원자는 3 개의 원자와 결합한다."

    이유:
    - (가)에서 탄소 원자는 4개의 결합 가능한 전자를 가지고 있으며, 이 중 3개의 전자는 다른 탄소 원자나 수소 원자와 결합하여 구조를 형성한다.
    - 풀러렌은 60개의 탄소 원자로 이루어져 있으며, 모든 탄소 원자는 3개의 다른 탄소 원자와 결합하여 구조를 형성한다. 이러한 결합 구조로 인해 풀러렌은 고리 모양의 구조를 가지며, 모든 결합각은 120°이다.
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7. 표는 몇 가지 화합물과 이를 분류하기 위한 기준 (가)~(다)를 나타낸 것이고, 그림은 이 기준에 따라 표에서 주어진 화합물을 분류한 벤다이어그램이다.

그림의 빗금 친 부분 A, B, C에 들어갈 화합물의 수로 옳은 것은? (순서대로 A, B, C) [3점]

  1. 0, 1, 1
  2. 0, 1, 2
  3. 1, 0, 2
  4. 1, 1, 0
  5. 2, 0, 1
(정답률: 알수없음)
  • A는 녹말, B는 당류, C는 지방을 나타낸다.

    A는 녹말을 나타내므로, 물에 녹아서 흐르지 않는다. 따라서 A에 해당하는 부분에는 녹말이 없어야 한다.

    B는 당류를 나타내므로, 물에 녹아서 흐르게 된다. 따라서 B에 해당하는 부분에는 당류가 존재해야 한다.

    C는 지방을 나타내므로, 물에 녹지 않고 흐르지 않는다. 따라서 C에 해당하는 부분에는 지방이 존재해야 한다.

    따라서 정답은 "0, 1, 2"이다.

    - "0, 1, 1": A에 녹말이 없으므로 맞지 않음.
    - "0, 1, 2": A에 녹말이 없고, B에 당류가 있고, C에 지방이 있으므로 맞음.
    - "1, 0, 2": A에 녹말이 있으므로 맞지 않음.
    - "1, 1, 0": C에 지방이 없으므로 맞지 않음.
    - "2, 0, 1": A에 녹말이 너무 많으므로 맞지 않음.
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8. 다음은 철과 관련된 반응의 화학 반응식이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ"인 이유는 철과 황산이 반응하여 철의 이온과 황산 이온이 생성되고, 이 이온들이 다시 반응하여 철의 황산염이 생성되기 때문이다. 이는 화학 반응식에서 보이는 것과 같다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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9. 그림은 원자 A~D의 전자 배치 모형을, 표는 안정한 화합물 (가)~(라)의 구성 원소를 나타낸 것이다.

(가)~(라)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~D는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가)은 A와 B로 이루어진 이온 화합물이다. A는 전자를 잃어 양이온이 되고, B는 전자를 받아 음이온이 된다. 이 때, A는 2개의 전자를 잃어내므로 2층 전자껍질이 완전히 비어있게 되고, B는 1개의 전자를 받아들이므로 2층 전자껍질이 완전히 차게 된다. 따라서 A는 He 원자와 전자껍질이 같고, B는 Ne 원자와 전자껍질이 같다. 따라서 (가)는 NaCl이다.
    - (나)은 C와 D로 이루어진 분자 화합물이다. C와 D는 서로 전자를 공유하여 결합하게 된다. C는 4개의 전자를 가지고 있으므로 2층 전자껍질이 완전히 차게 되고, D도 4개의 전자를 가지고 있으므로 2층 전자껍질이 완전히 차게 된다. 따라서 (나)는 CH4이다.
    - (다)은 A, B, C로 이루어진 이온 화합물이다. A는 2개의 전자를 잃어내므로 2층 전자껍질이 완전히 비어있게 되고, B는 1개의 전자를 받아들이므로 2층 전자껍질이 완전히 차게 된다. C는 4개의 전자를 가지고 있으므로 2층 전자껍질이 완전히 차게 된다. 따라서 (다)는 MgCl2이다.
    - (라)은 A, B, C, D로 이루어진 분자 화합물이다. A는 2개의 전자를 잃어내므로 2층 전자껍질이 완전히 비어있게 되고, B는 1개의 전자를 받아들이므로 2층 전자껍질이 완전히 차게 된다. C는 4개의 전자를 가지고 있으므로 2층 전자껍질이 완전히 차게 된다. D는 7개의 전자를 가지고 있으므로 2층 전자껍질이 5개, 3층 전자껍질이 2개로 구성되어 있다. 따라서 (라)는 NH4Cl이다.

    따라서 정답은 "ㄷ"이다.
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10. 다음은 2 가지 화학 반응식이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. H3O+ 에는 비공유 전자쌍이 있다.
  2. 결합각은 H2O > H3O+이다.
  3. BF3 에는 극성 공유 결합이 있다.
  4. BF3 에서 결합의 쌍극자 모멘트의 합은 0 이다.
  5. 의 모양은 정사면체형이다.
(정답률: 알수없음)
  • 두 화학 반응식 모두 물 분자와 이온들 간의 반응을 나타내고 있다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은 "결합각은 H2O > H3O+이다." 이다. 이유는 H2O와 H3O+ 모두 분자 내에 4개의 전자 쌍을 가지고 있으며, 이들 전자 쌍은 모두 분자 구조에 영향을 미치므로 결합각은 H2O와 H3O+ 모두 약 104.5도로 거의 동일하다. 따라서 "결합각은 H2O > H3O+이다." 라는 설명은 옳지 않다.
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11. 그림은 2, 3 주기인 몇 가지 원소의 이온화 에너지를 족에 따라 나타낸 것이다. 같은 점선으로 연결한 원소는 같은 주기에 속한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~C는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄷ"가 정답인 이유는, 같은 주기에 속하는 원소들은 전자 껍질에 있는 전자 수가 같기 때문에 이온화 에너지가 비슷하다는 것을 나타내기 때문이다. 따라서, 그림에서 같은 점선으로 연결된 원소들은 같은 주기에 속하며, 이들의 이온화 에너지는 비슷하다는 것을 알 수 있다. "ㄱ"과 "ㄴ"은 같은 주기에 속하지 않으므로, 이들의 이온화 에너지는 비교할 수 없다. "ㄱ, ㄴ"과 "ㄴ, ㄷ"는 같은 주기에 속하는 원소들을 모두 포함하고 있으므로, 이들의 이온화 에너지는 비슷하다는 것을 나타낼 수 있지만, "ㄷ"만으로도 충분히 정확한 설명이 가능하다.
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12. 표는 탄화수소 (가)~(라)에 대한 자료이다.

(가)~(라)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가)는 알케인으로, 분자 구조에서 모든 탄소 원자가 하나씩 다른 원자와 결합하고 있어서 포화되어 있다.
    - (나)는 알케인으로, 분자 구조에서 탄소 원자가 하나씩 다른 원자와 결합하고 있어서 포화되어 있다.
    - (다)는 알케인으로, 분자 구조에서 탄소 원자가 하나씩 다른 원자와 결합하고 있어서 포화되어 있다.
    따라서, 옳은 설명은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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13. 그림은 금속 X 이온이 들어 있는 수용액에 금속 Y 와 Z를 순서대로 넣었을 때 수용액 속에 존재하는 금속 양이온만을 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 음이온은 반응에 참여하지 않는다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는 금속 X가 먼저 수용액에 있었기 때문이다. 금속 X는 금속 Y와 Z보다 활성도가 높기 때문에 금속 X가 먼저 이온화되어 수용액에 존재하고, 이후에 금속 Y와 Z가 차례대로 이온화되어 수용액에 존재하게 된다. 따라서 수용액 속에 존재하는 금속 양이온의 순서는 X → Y → Z이다.
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14. 표는 A 와 B 두 원소로 이루어진 분자 (가)와 (나)에 대한 자료이다. 원자량은 A가 B보다 크다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄷ"가 옳은 이유는 표에서 A와 B의 원자량을 비교해보면 A가 B보다 크다는 조건이 주어졌기 때문이다. 따라서 분자의 질량은 A의 원자량이 더해진 값이므로, (가)의 경우 A2B의 분자식을 가지고 있으며, (나)의 경우 AB2의 분자식을 가지고 있다. 이에 따라 (가)의 분자량이 (나)의 분자량보다 크므로, (가)의 물리적 성질이 (나)보다 더 높다는 것을 알 수 있다.
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15. 그림은 실린더에 들어 있는 3 가지 기체의 부피와 질량을 나타낸 것이다. 기체의 온도와 압력은 같다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X~Z 는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - X, Y, Z 기체의 분자량은 모두 다르다.
    - 부피가 가장 큰 기체는 X이다. (분자량이 가장 작기 때문에)
    - 부피가 가장 작은 기체는 Z이다. (분자량이 가장 크기 때문에)
    - 부피가 중간인 기체는 Y이다.
    - 따라서, X < Y < Z 이다.
    - 질량은 부피와 비례하므로, X < Y < Z 에 따라 질량도 X < Y < Z 이다.
    - 온도와 압력이 같으므로, 이상기체법칙에 따라 X, Y, Z 기체의 몰수는 같다.
    - 따라서, X, Y, Z 기체의 분자수는 부피와 질량에 비례하므로 X < Y < Z 에 따라 X 기체의 분자수가 가장 많고, Z 기체의 분자수가 가장 적다.
    - 따라서, 보기에서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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16. 그림은 주양자수 n 에 따른 수소 원자의 에너지 준위를 나타낸 것이다. 표는 수소 원자의 가시광선 영역 선 스펙트럼에서 연속되어 나타난 4개의 선을 파장 순으로 나타낸 것이다. 선 a2에 해당하는 빛의 에너지는 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.

    ㄱ. 수소 원자의 주양자수가 증가할수록 에너지 준위가 감소하며, 이에 따라 파장이 긴 선이 나타난다. 따라서 a2에 해당하는 빛의 파장이 가장 긴 선인 Hα에 해당한다.

    ㄴ. 수소 원자의 가시광선 영역 선 스펙트럼에서 연속되어 나타난 4개의 선은 Hα, Hβ, Hγ, Hδ이다. 이들 선은 수소 원자의 전이과정에서 발생하는 것으로, 각각 파장이 656.3nm, 486.1nm, 434.0nm, 410.2nm이다. 따라서 a2에 해당하는 빛은 Hα에 해당하며, 파장은 656.3nm이다.

    ㄷ. 수소 원자의 주양자수가 증가할수록 에너지 준위가 감소하며, 이에 따라 파장이 긴 선이 나타난다. 따라서 Hα에 해당하는 빛의 파장은 Hβ, Hγ, Hδ에 해당하는 빛의 파장보다 길다. 따라서 a2에 해당하는 빛의 파장은 656.3nm보다 길다.
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17. 표는 바닥 상태인 원자 (가)~(다)에 관한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가) 원자는 1s2 구조를 가지고 있으며, 전자껍질이 완전히 차 있으므로 다른 원자와 결합하지 않는다. 따라서 이 원자는 안정한 상태인 바닥 상태에 머무르게 된다. (ㄱ)
    - (나) 원자는 1s2 2s2 2p6 구조를 가지고 있으며, 전자껍질이 완전히 차 있으므로 다른 원자와 결합하지 않는다. 따라서 이 원자는 안정한 상태인 바닥 상태에 머무르게 된다. (ㄱ)
    - (다) 원자는 1s2 2s2 2p6 3s2 구조를 가지고 있으며, 전자껍질이 완전히 차 있지 않으므로 다른 원자와 결합하여 안정한 상태를 찾으려고 한다. 따라서 이 원자는 바닥 상태에서도 다른 원자와 결합하여 안정한 상태를 찾으려고 하며, 이는 화학반응을 일으키는 원인이 된다. (ㄷ)
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18. 다음은 중화 반응 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하며, N은 상수이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다. 이는 반응물 A와 B가 모두 양이온일 때 반응이 일어나기 때문이다. 반면에 A와 B가 모두 음이온이거나 중성분일 때는 반응이 일어나지 않는다. 따라서 보기에서 "ㄱ, ㄷ"가 옳은 것이다.
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19. 그림은 탄화수소 CmHn을 강철 용기에서 연소시키기 전과 후에 용기에 존재하는 물질에 대한 자료를 나타낸 것이다. 연소 후 용기 내 H2O과 O2 의 질량은 표시하지 않았다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, H, C, O의 원자량은 각각 1, 12, 16 이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.

    - ㄱ. 연소 전과 후의 용기 내 총 질량은 동일하다.
    - 연소 전과 후의 용기 내 총 질량은 동일하지 않다. 연소 후에는 H2O와 O2가 추가되기 때문이다.
    - ㄴ. 연소 전과 후의 용기 내 총 질량은 CmHn과 용기에 존재하는 물질의 질량의 합과 동일하다.
    - 연소 전과 후의 용기 내 총 질량은 CmHn과 용기에 존재하는 물질의 질량의 합과 동일하다. 이는 질량 보존 법칙에 따른 결과이다.
    - ㄷ. 연소 후 용기 내 총 질량은 연소 전보다 적다.
    - 연소 후 용기 내 총 질량은 연소 전보다 적다. 이는 CmHn과 O2가 반응하여 CO2와 H2O가 생성되어 용기를 빠져나가기 때문이다.
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20. 표는 원소 A~E 의 전기 음성도를 각각 a~e 라 하였을 때, 두 원소 간의 전기 음성도 차를 나타낸 것이다. A~E는 각각 N, O, F, Na, Mg 중 하나이고, F의 전기 음성도는 4.0, F과 O의 전기 음성도 차는 0.5 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄴ"이다.

    이 표에서 F와 가장 전기 음성도 차가 작은 원소는 O이다. 따라서 F와 O 사이의 전기 음성도 차는 0.5이다. 그리고 F의 전기 음성도는 4.0이므로, O의 전기 음성도는 3.5이다.

    또한, Na와 Mg는 모두 F보다 전기 음성도가 작으므로, Na와 Mg 사이의 전기 음성도 차는 음수이다. 따라서, Na와 Mg 중에서 전기 음성도가 더 작은 원소는 Mg이다.

    따라서, 옳은 설명은 "F와 O 사이의 전기 음성도 차는 0.5이고, Na와 Mg 중에서 전기 음성도가 더 작은 원소는 Mg이다." 이다.
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