고등 통합과학 화학 결합의 형성 원리 예상문제

물질과 규칙성 - 화학 결합의 형성 원리
{유형 분석}
화학 결합이 형성되는 근본 원리(에너지가 낮아져 안정해지려는 경향)와 옥텟 규칙의 의미 및 예외를 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
원자들은 결합을 형성하여 비활성 기체와 같은 전자 배치를 이루면 안정해지는데, 이는 옥텟 규칙으로 설명된다. 다만 수소(H)와 같이 바깥 전자 껍질에 전자 2개만 채워도 안정한 예외(듀엣 규칙)도 존재한다.
{정답 찾기}
ㄱ. 옥텟 규칙을 만족하면 비활성 기체와 같은 전자 배치가 되어 안정해진다는 설명은 옳다. (O)
ㄴ. 원자들이 결합을 형성하는 근본적인 이유는 결합 후 전체 에너지가 낮아져 더 안정한 상태가 되기 때문이다. (O)
ㄷ. 수소(H) 원자는 바깥 전자 껍질에 전자 2개만 채워도(듀엣 규칙) 안정한 결합을 형성할 수 있으므로, 모든 원자가 예외 없이 옥텟 규칙을 만족해야 한다는 설명은 옳지 않다. (X)
{오답 피하기}
옥텟 규칙은 대부분의 원소에 적용되는 경향성이며, 수소나 헬륨처럼 최외각 전자 껍질에 전자 2개만으로 안정해지는 예외가 있다는 점을 기억해야 한다.

[최종 정답]
정답은 1번 「ㄱ, ㄴ」이다.

화학 결합의 형성 원리
{유형 분석}
금속 원소와 비금속 원소 사이의 이온 결합 형성 원리를 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
Na(11번, 전자 배치 2,8,1)은 원자가 전자 1개를 잃어 Ne(2,8)과 같은 전자 배치를 갖는 안정한 ${\text{Na}}^{+}$이 되고, Cl(17번, 전자 배치 2,8,7)은 전자 1개를 얻어 Ar(2,8,8)과 같은 전자 배치를 갖는 안정한 ${\text{Cl}}^{-}$이 된다. 이렇게 생성된 양이온과 음이온이 정전기적 인력으로 결합하는 것이 이온 결합이다.
{정답 찾기}
① Na는 전자 1개를 잃어 Ne형 전자 배치의 ${\text{Na}}^{+}$이 된다. (O)
② Cl은 전자를 얻어 ${\text{Cl}}^{-}$이 되는 것이지 잃는 것이 아니다. (X)
③ 이온 결합은 전자쌍 공유가 아니라 이온 사이의 정전기적 인력에 의한 결합이다. (X)
④ 전기 음성도가 큰 Cl이 전자를 더 세게 끌어당긴다. (X)
⑤ 이온 결합은 전기 음성도 차이가 클 때 잘 형성된다. (X)

[최종 정답]
정답은 1번 「Na 원자는 전자 1개를 잃어 Ne과 같은 전자 배치를 갖는 ${\text{Na}}^{+}$이 된다.」이다.

화학 결합의 형성 원리
{유형 분석}
옥텟 규칙의 개념과 이온 결합·공유 결합에서 각각 어떻게 적용되는지 이해하는지 확인한다.
{자료 분석}
원자들은 안정한 비활성 기체와 같은 전자 배치를 이루기 위해 전자를 잃거나 얻거나, 서로 공유하여 화학 결합을 형성한다.
{정답 찾기}
ㄱ. ㉠은 옥텟 규칙이다. (O)
ㄴ. 이온 결합은 금속 원자가 전자를 잃고 비금속 원자가 전자를 얻어 옥텟 규칙을 만족하며 형성된다. (O)
ㄷ. 공유 결합은 원자 사이에 전자쌍을 공유하여 옥텟 규칙을 만족하며 형성된다. (O)
{오답 피하기}
수소(H)는 전자 2개만으로도 헬륨과 같은 안정한 전자 배치를 이루는 예외적인 경우라는 점도 함께 알아 둔다.

[최종 정답]
정답은 5번 「ㄱ, ㄴ, ㄷ」이다.

물질과 규칙성 - 화학 결합의 형성 원리
{유형 분석}
화학 결합이 형성되는 근본 원리(옥텟 규칙, 에너지 방출)를 이해하고 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
원자들은 전자를 잃거나 얻거나 서로 공유하여 비활성 기체와 같이 가장 바깥 전자 껍질이 채워진 안정한 전자 배치를 이루려는 경향이 있으며, 이 과정에서 에너지가 낮아지면서(방출되면서) 화학 결합이 형성된다.
{정답 찾기}
① 모든 원자가 반드시 전자를 잃는 것은 아니며, 전자를 얻거나 공유하는 경우도 있다. (X)
② 화학 결합이 형성될 때는 에너지가 낮아져 안정해지므로 에너지를 방출한다. (X)
③ 비활성 기체는 이미 안정한 전자 배치를 이루고 있어 다른 원자와 화학 결합을 잘 형성하지 않는다. (X)
④ 금속 양이온과 자유 전자 사이의 정전기적 인력으로 형성되는 결합은 금속 결합이다. (X)
⑤ 원자는 전자를 잃거나 얻거나 공유하여 비활성 기체와 같은 안정한 전자 배치를 이루려는 경향에 의해 화학 결합을 형성한다. (O)
{오답 피하기}
"화학 결합이 형성되면 에너지가 낮아진다(방출된다)"는 원리를 결합의 종류와 상관없이 공통 원리로 기억해 둔다.

[최종 정답]
정답은 5번 「원자는 전자를 잃거나 얻거나 공유하여 비활성 기체와 같은 안정한 전자 배치를 이루려는 경향에 의해 화학 결합을 형성한다.」이다.

화학 결합의 형성 원리
{유형 분석}
이 문항은 원자들이 화학 결합을 형성하는 근본적인 이유(에너지적 안정성, 옥텟 규칙)를 이해하고 있는지 확인하는 기본 문항이다.
{정답 찾기}
① 원자들은 결합을 형성하여 비활성 기체와 같은 안정한 전자 배치를 이루면 전체 에너지가 낮아져 더 안정해지므로 결합이 형성된다. (O)
② 이온 결합에서는 전자를 잃거나 얻지만, 공유 결합에서는 전자를 잃지 않고 공유한다. (X)
③ 공유 결합을 형성해도 원자가 전자는 공유되어 옥텟을 만족할 뿐 0개가 되는 것이 아니다. (X)
④ 금속 원소는 대부분 전자를 잃고 양이온이 되기 쉽다. (X)
⑤ 18족 비활성 기체는 이미 안정한 전자 배치를 이루고 있어 다른 원자와 잘 결합하지 않는다. (X)
{오답 피하기}
'안정해진다'는 것은 에너지가 낮아지는 것을 의미하며, 이는 이온 결합과 공유 결합 모두에 공통적으로 적용되는 원리이다.

[최종 정답]
정답은 1번 「원자들이 결합을 형성하면 전체 에너지가 낮아져 더 안정해지기 때문에 결합이 형성된다.」이다.

화학 결합의 형성 원리
{유형 분석}
원자들이 화학 결합을 형성하는 근본 원리(에너지적 안정화)를 이해하는지 확인하는 기초 문항이다.
{자료 분석}
원자는 홀로 있을 때보다 다른 원자와 결합하여 비활성 기체와 같은 안정한 전자 배치(옥텟)를 이룰 때 에너지가 낮아져 더 안정해지므로 화학 결합을 형성한다.
{정답 찾기}
①안정한 전자 배치를 이루어 에너지가 낮아지는 것이 화학 결합 형성의 근본 원리이다.(O)
②원자핵 사이의 인력과 전자 사이의 반발력의 크기 비교만으로 결합 형성을 설명할 수 없다.(X)
③질량 감소는 결합 형성의 이유가 아니다.(X)
④원자 번호는 결합 형성과 무관하게 고정된 값이다.(X)
⑤결합 형성으로 부피가 항상 증가하는 것은 아니다.(X)
{오답 피하기}
화학 결합의 핵심은 '에너지가 낮아져 안정해진다'는 점이다.

[최종 정답]
정답은 1번 「비활성 기체와 같은 안정한 전자 배치를 이루어 에너지가 낮아지기 때문이다.」이다.

화학 결합의 형성 원리
{유형 분석}
두 원자 사이의 거리에 따른 에너지 변화 그래프를 통해 공유 결합이 형성되는 원리를 이해하는 문항이다.
{자료 분석}
두 원자가 멀리 떨어져 있을 때는 에너지가 0에 가깝고, 서로 가까워지면서 인력이 작용하여 에너지가 감소하다가 A 지점에서 최소가 된 후, 더 가까워지면 반발력이 우세해져 에너지가 급격히 증가한다.
{정답 찾기}
ㄱ. 에너지가 최소가 되는 A 지점에서 인력과 반발력이 균형을 이루어 안정한 결합(${\text{H}}_2$ 분자)이 형성된다.(O)
ㄴ. A보다 원자핵 사이의 거리가 가까워지면 원자핵 사이의 반발력이 급격히 커져 에너지가 증가한다.(O)
ㄷ. A보다 거리가 멀어지면 에너지는 낮아지는 것이 아니라 0에 가까워지며 증가(불안정화)한다.(X)
{오답 피하기}
에너지가 최소가 되는 지점이 가장 안정한 상태이며, 이 지점보다 가깝든 멀든 에너지는 모두 높아진다는 점에 유의해야 한다.

[최종 정답]
정답은 1번 「ㄱ, ㄴ」이다.

화학 결합의 형성 원리
{유형 분석}
1차 이온화 에너지 자료를 근거로 원소의 양이온·음이온 형성 경향과 이온 결합의 형성 원리를 추론할 수 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
1차 이온화 에너지는 원자가 전자 1개를 떼어내는 데 필요한 에너지로, 값이 작을수록 전자를 잃고 양이온이 되기 쉽다. Li(520)과 Na(496)은 이온화 에너지가 작아 전자를 잃고 양이온이 되기 쉬운 금속 원소이고, F(1681)과 Cl(1251)은 이온화 에너지가 커서 전자를 잃기보다 오히려 전자를 얻어 음이온이 되기 쉬운 비금속 원소이다.
{정답 찾기}
① Li(520)은 F(1681)보다 이온화 에너지가 작아 전자를 잃기 쉬우므로 옳지 않다.
② Na은 이온화 에너지가 작아 전자를 잃고 양이온이 되기 쉬우므로 옳지 않다.
③ F의 원자 번호는 9, Cl의 원자 번호는 17이므로 옳지 않다.
④ Na은 전자를 잃어 Na${}^{+}$이 되고 Cl은 전자를 얻어 Cl${}^{-}$이 되어 정전기적 인력으로 이온 결합을 형성하므로 옳다.
⑤ 이온화 에너지가 클수록 전자를 잃기 어려우므로 양이온이 되기 어렵다. 따라서 옳지 않다.
{오답 피하기}
이온화 에너지가 크다는 것은 전자를 붙잡는 힘이 강하다는 의미이므로, 이온화 에너지가 큰 원소일수록 음이온이 되기 쉽다는 점과 혼동하지 않아야 한다.

[최종 정답]
정답은 4번 「Na과 Cl이 화학 결합을 형성하면 Na는 양이온이, Cl은 음이온이 되어 이온 결합을 형성한다.」이다.