고등 통합과학 사람, 지구, 태양의 구성 원소 비교 예상문제

사람, 지구, 태양의 구성 원소 비교
{유형 분석}
이 문항은 사람의 몸, 지구(전체), 태양을 구성하는 주요 원소와 그 질량비를 비교하여 이해하고 있는지를 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
사람의 몸은 산소(약 65%), 탄소(약 18%), 수소(약 10%) 등으로 주로 이루어져 있어 질량비가 가장 큰 원소는 산소이다. 지구 전체는 철(약 32%), 산소(약 30%), 규소(약 15%), 마그네슘(약 14%) 등으로 이루어져 있어 질량비가 가장 큰 원소는 철이다. 이는 지구의 핵을 이루는 철과 니켈의 비중이 크기 때문이다. 태양은 대부분 수소(약 71%)와 헬륨(약 27%)으로 이루어져 있어 질량비가 가장 큰 원소는 수소이다.
{정답 찾기}
① 지구를 구성하는 원소 중 질량비가 가장 큰 것은 철(Fe)이므로 옳지 않다.
② 사람의 몸을 구성하는 원소 중 질량비가 가장 큰 것은 산소(O)이므로 옳지 않다.
③ 태양을 구성하는 원소 중 질량비가 가장 큰 것은 수소(H)이므로 옳다. (정답)
④ 태양에서 가장 많은 질량비를 차지하는 원소는 수소이므로 옳지 않다.
⑤ 철이 가장 많은 비율을 차지하는 것은 지구이며, 사람과 태양은 각각 산소와 수소가 가장 많으므로 옳지 않다.
{오답 피하기}
사람(산소 최다), 지구 전체(철 최다), 태양(수소 최다)을 구성하는 주요 원소가 서로 다르다는 점을 혼동하지 않도록 한다.

[최종 정답]
정답은 3번 「태양을 구성하는 원소 중 질량비가 가장 큰 것은 수소(H)이다.」이다.

물질과 규칙성 - 사람, 지구, 태양의 구성 원소 비교
{유형 분석}
사람(생명체), 지구(지각), 태양을 구성하는 주요 원소의 질량비를 비교하여 각 대상이 어떤 원소로 주로 이루어져 있는지 판단하는 문항이다.
{자료 분석}
태양은 빅뱅 및 항성 내부의 수소 핵융합으로 만들어진 수소(H)와 헬륨(He)이 질량비로 가장 많은 부분을 차지한다. 지구의 지각은 규산염 광물이 풍부하여 산소(O)와 규소(Si)가 가장 많은 비율을 차지한다. 사람은 물과 유기물이 주성분이므로 산소(O)와 탄소(C)가 많은 비율을 차지한다.
{정답 찾기}
(가)는 1위 산소, 2위 규소이므로 지각(지구)에 해당하고, (나)는 1위 수소, 2위 헬륨이므로 태양에 해당하며, (다)는 1위 산소, 2위 탄소이므로 사람에 해당한다.
① (가)는 지구이지 사람이 아니다. (X)
② (나)는 태양이 맞다. (O, 정답)
③ (다)는 사람이지 지구가 아니다. (X)
④ (가)는 지구이지 태양이 아니다. (X)
⑤ (나)는 태양이지 지구가 아니다. (X)
{오답 피하기}
지각은 규산염 광물이 풍부해 산소·규소가 많고, 사람은 물(H2O)과 탄소 화합물이 주성분이라 산소·탄소가 많으며, 태양은 핵융합 원료인 수소·헬륨이 압도적으로 많다는 차이를 구분해야 한다.

[최종 정답]
정답은 2번 「(나)는 태양이다.」이다.

사람, 지구, 태양의 구성 원소 비교
{유형 분석}
사람, 지구, 태양을 구성하는 주요 원소를 비교하여 원소의 생성 기원(빅뱅 핵합성, 별의 진화)과 우주 물질의 순환을 이해하는 문항이다.
{자료 분석}
태양은 질량비로 수소(약 71%)와 헬륨(약 27%)이 대부분을 차지하는데, 이는 빅뱅 우주론에서 우주 초기에 생성된 수소와 헬륨이 성운을 이루어 태양이 형성되었기 때문이다. 지구는 철(약 35%)과 같은 무거운 원소의 비율이 높은데, 이는 태양계가 형성되기 이전 세대의 별들이 진화하며 핵융합과 초신성 폭발을 통해 무거운 원소들을 만들어 성간 물질에 공급하였기 때문이다.
{정답 찾기}
ㄱ. 태양을 구성하는 수소와 헬륨은 대부분 빅뱅 우주론에서 설명하는 우주 초기(빅뱅 핵합성)에 생성된 원소이다. (O)
ㄴ. 지구의 철과 같은 무거운 원소는 태양계 형성 이전의 별들이 진화 말기 핵융합과 초신성 폭발을 거치며 생성하여 우주 공간에 공급한 것이 태양계 형성 재료에 포함된 것이다. (O)
ㄷ. 사람 몸을 구성하는 탄소, 산소 등은 태양 내부의 핵융합으로 새로 생성되어 지구로 공급되는 것이 아니라, 태양계가 형성되기 이전에 존재했던 별들의 진화와 초신성 폭발을 통해 이미 만들어져 성간 물질에 포함되어 있던 것이다. (X)
{오답 피하기}
태양 내부의 핵융합 생성물은 태양 중심부에 갇혀 있으며 현재 지구로 직접 공급되지 않는다. 우리 몸과 지구를 이루는 무거운 원소들은 태양이 만들어지기 훨씬 이전 세대의 별들에서 만들어진 것이라는 점이 이 단원의 핵심 개념이다.

[최종 정답]
정답은 4번 「ㄱ, ㄴ」이다.

사람, 지구, 태양의 구성 원소 비교
{유형 분석}
이 문항은 태양, 지구, 사람을 구성하는 원소의 질량비 자료를 비교하여, 가벼운 원소(수소, 헬륨)와 무거운 원소(산소, 철, 탄소 등)의 기원 차이를 이해하는지를 평가한다.
{자료 분석}
태양은 대부분 빅뱅 우주 초기에 생성된 수소와 헬륨으로 이루어져 있는 반면, 지구와 사람을 구성하는 산소·철·탄소·질소 등 무거운 원소는 별의 내부 핵융합 반응이나 초신성 폭발과 같은 과정을 거쳐 만들어진 후 우주 공간으로 흩어져 태양계 형성에 재료로 쓰였다.
{정답 찾기}
ㄱ. 태양은 지구 형성 이후 새로 만들어진 산소·철이 아니라, 빅뱅 우주 초기에 생성된 수소와 헬륨이 대부분을 차지하므로 옳지 않다. (X)
ㄴ. 지구와 사람을 구성하는 무거운 원소들은 별의 핵융합과 초신성 폭발 등을 통해 생성되었으므로 옳다. (O)
ㄷ. 지구와 사람은 구성 원소의 질량비 구성이 서로 다르며(지구는 철·산소·규소 중심, 사람은 산소·탄소·수소 중심), 이는 두 천체(대상)의 형성 과정과 환경이 다르기 때문이므로 옳지 않다. (X)
{오답 피하기}
'무거운 원소의 기원이 별'이라는 사실과, 태양 자체는 대부분 가벼운 원소(H, He)로 이루어져 있다는 사실을 함께 기억해야 한다.

[최종 정답]
정답은 2번 「ㄴ」이다.

사람, 지구, 태양의 구성 원소 비교
{유형 분석}
사람, 지구, 태양을 구성하는 주요 원소의 질량비를 비교하여, 천체의 형성 과정과 생명체 구성 원소의 차이를 이해하고 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
태양은 빅뱅과 이후 별 내부 핵융합의 결과로 만들어진 수소와 헬륨이 대부분(약 98 %)을 차지하는 반면, 지구는 미행성체가 뭉쳐져 형성되는 과정에서 철, 산소와 같이 상대적으로 무거운 원소의 비율이 높다. 사람의 몸은 물(${\text{H}}_2\text{O}$)과 유기물을 중심으로 산소, 탄소, 수소의 비율이 높다.
{정답 찾기}
① 표에서 알 수 있듯이 사람, 지구, 태양을 구성하는 원소의 종류와 비율은 서로 크게 다르다. (X)
② 태양은 수소(약 71 %)와 헬륨(약 27 %)이 대부분을 차지하며, 철과 같이 무거운 원소의 비율은 매우 낮다. (O)
③ 지구 전체에서 가장 큰 질량비를 차지하는 원소는 철(약 32 %)이다. (X)
④ 사람의 몸에는 헬륨이 거의 존재하지 않으며, 가장 큰 비율을 차지하는 원소는 산소(약 65 %)이다. (X)
⑤ 사람의 몸에서 철이 차지하는 비율은 매우 낮으며, 가장 큰 비율을 차지하는 원소는 산소이다. (X)
{오답 피하기}
지구 전체(핵을 포함)의 원소 구성과 지각만의 원소 구성은 다르다는 점에 유의해야 한다. 지구 전체로는 철의 비율이 가장 높지만, 지각만 놓고 보면 산소와 규소의 비율이 가장 높다.

[최종 정답]
정답은 2번 「태양은 대부분 수소와 헬륨으로 이루어져 있고, 철과 같은 무거운 원소의 비율은 매우 낮다.」이다.

물질과 규칙성 - 사람, 지구, 태양의 구성 원소 비교
{유형 분석}
사람, 지구, 태양을 구성하는 주요 원소의 질량비를 비교하여 각 대상이 어떤 원소로 주로 이루어져 있는지 파악하는 문항이다.
{자료 분석}
사람은 산소(O), 탄소(C), 수소(H) 등이 질량비의 대부분을 차지하고, 지구(전체 평균 조성)는 철(Fe), 산소(O), 규소(Si), 마그네슘(Mg) 등이 주요 성분이며, 태양은 수소(H)와 헬륨(He)이 거의 대부분을 차지한다. 이 자료에서 A는 사람, B는 지구, C는 태양에 해당한다.
{정답 찾기}
① A는 사람에 해당하며, 태양은 수소와 헬륨이 대부분을 차지하는 C이다. (X)
② C는 태양에 해당하며, 산소·탄소·수소가 주요 성분인 것은 사람(A)이다. (X)
③ A, B, C를 구성하는 원소에는 빅뱅 초기의 수소, 헬륨뿐 아니라 별의 핵융합과 초신성 폭발로 생성된 탄소, 산소, 철 등 다양한 원소가 포함된다. (X)
④ 지구(B)를 구성하는 철, 산소, 규소 등의 원소는 과거 별 내부의 핵융합과 초신성 폭발 과정에서 생성되어 우주 공간으로 방출된 것이다. (X)
⑤ B는 지구로 철, 산소, 규소, 마그네슘 등이 주요 성분이다. (O)
{오답 피하기}
태양은 빅뱅 직후 우주 초기 원소 비율(수소·헬륨)에 가깝게 남아 있는 반면, 지구와 사람은 별의 진화 과정에서 생성된 무거운 원소들로 주로 구성되어 있다는 점이 핵심이다.

[최종 정답]
정답은 5번 「B는 지구로 철, 산소, 규소, 마그네슘 등이 주요 성분이다.」이다.

사람, 지구, 태양의 구성 원소 비교
{유형 분석}
사람(생명체), 지구(지각), 태양을 구성하는 주요 원소의 종류와 비율을 비교하여, 우주와 지구, 생명체가 공통적으로 빅뱅과 별의 진화를 통해 만들어진 원소로 이루어져 있음을 이해하는지 평가한다.
{자료 분석}
사람의 몸은 산소(약 65 %), 탄소(약 18 %), 수소 등으로 주로 구성되고, 지구의 지각은 산소(약 46 %), 규소(약 28 %) 등으로 구성된다. 반면 태양은 빅뱅 및 항성 초기 핵융합으로 생성된 수소(약 71 %)와 헬륨(약 27 %)이 대부분을 차지한다.
{정답 찾기}
① 사람과 지구는 모두 산소가 질량비가 가장 높은 원소라는 공통점이 있으므로 옳다. (정답)
② 태양은 규소가 아니라 수소의 비율이 가장 높으므로 옳지 않다.
③ 사람의 몸에서 질량비가 가장 높은 원소는 탄소가 아니라 산소이므로 옳지 않다.
④ 지구는 산소, 태양은 수소가 가장 높은 비율을 차지하므로 옳지 않다.
⑤ 태양은 대부분 가벼운 원소인 수소와 헬륨으로 이루어져 있으므로 옳지 않다.
{오답 피하기}
지구형 행성과 생명체는 규산염·유기물을 이루는 원소(O, Si, C 등) 비율이 높지만, 태양과 같은 별은 빅뱅 및 초기 우주에서 생성된 가벼운 원소(H, He)가 대부분을 차지한다는 차이를 기억해야 한다.

[최종 정답]
정답은 1번 「사람과 지구는 구성 원소 중 산소(O)의 질량비가 가장 높다는 공통점이 있다.」이다.

사람, 지구, 태양의 구성 원소 비교
{유형 분석}
이 문항은 사람, 지구(지각), 태양을 구성하는 주요 원소의 질량비를 비교하여 천체와 생명체를 이루는 원소의 기원과 존재비의 차이를 이해하고 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
사람의 몸은 산소(약 65%)와 탄소(약 18%) 등이 큰 비율을 차지하고, 지구 지각은 산소(약 46%)와 규소(약 28%)가 큰 비율을 차지한다. 반면 태양은 빅뱅 초기 우주에서 생성된 수소(약 73%)와 헬륨(약 25%)이 대부분을 차지한다. 이처럼 천체의 종류에 따라 주요 구성 원소의 비율이 크게 다르다.
{정답 찾기}
① 사람을 구성하는 원소 중 산소의 질량비가 가장 크다. (O)
② 지구 지각에는 산소 다음으로 규소의 비율이 높다. (O)
③ 태양은 대부분 수소와 헬륨으로 이루어져 있다. (O)
④ 그래프에서 확인할 수 있듯이 사람, 지구, 태양을 구성하는 주요 원소의 종류와 비율은 서로 크게 다르다. (X, 옳지 않음)
⑤ 빅뱅 초기 생성된 수소와 헬륨은 별과 같은 천체(태양 등)에서 여전히 높은 비율을 차지한다. (O)
{오답 피하기}
사람과 지구 지각은 상대적으로 무거운 원소(O, C, Si 등)의 비율이 높고, 태양과 같은 별은 우주 초기부터 존재한 가벼운 원소(H, He)의 비율이 압도적으로 높다는 차이를 원소의 생성 기원과 연결지어 이해해야 한다.

[최종 정답]
정답은 4번 「사람, 지구, 태양을 구성하는 주요 원소는 모두 동일한 비율로 존재한다.」이다.