고등 통합과학 화학 결합에 따른 물질의 전기 전도성 예상문제

화학 결합에 따른 물질의 전기 전도성
{유형 분석}
결합의 종류에 따라 고체 상태와 수용액 상태에서 전기 전도성이 달라지는 까닭을 이해하는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
A(NaCl)는 이온 결합 물질로 고체 상태에서는 이온들이 결정격자에 고정되어 있어 전도성이 없지만, 수용액 상태에서는 이온이 자유롭게 이동하여 전도성을 나타낸다. B(흑연)는 공유 결합 물질이지만 탄소 원자마다 결합에 참여하지 않는 자유 전자가 존재하여 고체 상태에서도 예외적으로 전기 전도성을 갖는다. C(설탕)는 공유 결합으로 이루어진 분자 물질로, 물에 녹아도 이온화되지 않으므로 고체·수용액 상태 모두 전도성이 없다.
{정답 찾기}
ㄱ. 옳은 설명이다. (O)
ㄴ. 옳은 설명이다. (O)
ㄷ. 설탕은 수용액에서 이온화되지 않고 분자 상태로 녹아 있으므로 전기 전도성이 없다. (X)
{오답 피하기}
흑연은 공유 결합 물질이면서도 고체 상태에서 전도성을 갖는 대표적인 예외 사례임을 기억해야 한다.

[최종 정답]
정답은 4번 「ㄱ, ㄴ」이다.

화학 결합에 따른 물질의 전기 전도성
{유형 분석}
이온 결합 물질, 금속 결합 물질, 공유 결합(그물성) 물질의 상태에 따른 전기 전도성 차이를 이해하는 문항이다.
{자료 분석}
A(NaCl)는 이온 결합 물질로 고체 상태에서는 양이온과 음이온이 규칙적으로 배열되어 이온이 자유롭게 이동하지 못하므로 전기 전도성이 없지만, 액체(용융) 상태에서는 이온이 자유롭게 이동할 수 있어 전기 전도성을 가진다. B(Cu)는 금속 결합 물질로 자유 전자가 존재하여 고체, 액체 상태 모두에서 전기 전도성을 가진다. C(다이아몬드)는 모든 원자가 공유 결합으로 그물 구조를 이루고 자유롭게 이동하는 전하 운반체가 없어 고체, 액체 상태 모두 전기 전도성이 없다.
{정답 찾기}
① A는 고체 상태에서 이온이 고정되어 있어 전기 전도성이 없는 것이며, 자유 전자와는 무관하다. (X)
② A는 액체 상태에서 이온이 자유롭게 이동하므로 전기 전도성을 가진다. (O)
③ B는 금속 결합 물질로 자유 전자에 의해 전기 전도성을 갖는 것이지 공유 결합 때문이 아니다. (X)
④ C는 자유 전자가 거의 없어 전기 전도성이 없는 것이다. '자유 전자가 매우 많다'는 설명 자체가 모순이다. (X)
⑤ A는 이온 결합 물질, B는 금속 결합 물질로 서로 다른 결합이다. (X)

[최종 정답]
정답은 2번 「A는 액체 상태가 되면 이온이 자유롭게 이동할 수 있어 전기 전도성을 가진다.」이다.

화학 결합에 따른 물질의 전기 전도성
{유형 분석}
이온 결합 물질과 공유 결합 물질의 상태에 따른 전기 전도성 차이를 이해하는 문항이다.
{자료 분석}
NaCl은 이온 결합 물질로 고체 상태에서는 양이온과 음이온이 결정 격자에 고정되어 있어 전류가 흐르지 못하지만, 액체나 수용액 상태에서는 이온이 자유롭게 이동할 수 있어 전류가 흐른다. 흑연과 다이아몬드는 모두 탄소 원자로 이루어진 공유 결합 물질이지만, 흑연은 평면 구조에서 자유롭게 이동하는 전자가 있어 전기 전도성이 있고, 다이아몬드는 모든 전자가 공유 결합에 참여하여 자유 전자가 없으므로 전기 전도성이 없다.
{정답 찾기}
ㄱ. 고체 NaCl은 이온이 이동할 수 없어 전기 전도성이 없다.(O)
ㄴ. NaCl 수용액은 이온이 자유롭게 이동하여 전기 전도성이 있다.(O)
ㄷ. 흑연과 다이아몬드는 모두 공유 결합 물질이며, 전기 전도성의 차이는 결합 종류가 아니라 구조(자유 전자의 유무)에 의해 나타난다.(X)
{오답 피하기}
흑연과 다이아몬드는 둘 다 탄소로만 이루어진 공유 결합 물질이지만 구조가 달라 전기적 성질이 다르다는 점에 유의한다.

[최종 정답]
정답은 1번 「ㄱ, ㄴ」이다.

화학 결합에 따른 물질의 전기 전도성
{유형 분석}
이온 결합 물질이 고체 상태와 수용액 상태에서 전기 전도성이 다르게 나타나는 까닭을 이온의 이동성과 관련지어 이해하고 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
고체 $\text{NaCl}$에서 ${\text{Na}}^{+}$과 ${\text{Cl}}^{-}$은 결정 격자 내 정해진 위치에 고정되어 있어 전하를 운반하는 자유 이온이 존재하지 않으므로 전류가 흐르지 않는다. 반면 $\text{NaCl}$이 물에 녹으면 이온들이 물 분자에 둘러싸여 자유롭게 이동할 수 있게 되므로 전류가 흐를 수 있다.
{정답 찾기}
ㄱ. 고체 상태에서는 이온이 결정 내에 고정되어 이동할 수 없으므로 전류가 흐르지 않는다. (O)
ㄴ. 수용액 상태에서는 이온이 자유롭게 이동할 수 있어 전류가 흐를 수 있다. (O)
ㄷ. 실험 결과 (나)에서 전구에 불이 켜졌으므로, 이온 결합 물질이 수용액 상태에서는 전기 전도성을 갖는다는 것을 알 수 있다. 따라서 모든 상태에서 전기 전도성이 없다는 진술은 옳지 않다. (X)
{오답 피하기}
이온 결합 물질은 고체 상태에서는 전류가 흐르지 않지만, 액체(용융) 상태나 수용액 상태에서는 이온이 자유롭게 이동할 수 있어 전류가 흐른다는 점을 구분해서 기억해야 한다.

[최종 정답]
정답은 2번 「ㄱ, ㄴ」이다.

물질과 규칙성 - 화학 결합에 따른 물질의 전기 전도성
{유형 분석}
이온 결합 물질(NaCl)과 공유 결합 물질(다이아몬드, 흑연)의 상태에 따른 전기 전도성 차이와 그 원인을 이해하는 문항이다.
{자료 분석}
A(NaCl)는 고체 상태에서는 이온이 결정 격자에 고정되어 있어 전류가 흐르지 않지만, 수용액 상태에서는 이온이 자유롭게 이동하여 전류가 흐른다. B(다이아몬드)는 모든 탄소 원자가 4개의 공유 결합으로 연결된 그물 구조로 자유 전자가 없어 고체·수용액 모두 전류가 흐르지 않는다. C(흑연)는 탄소 원자들이 평면 구조로 공유 결합하고 남은 전자가 층 사이를 자유롭게 이동할 수 있어 고체 상태에서 전류가 흐른다.
{정답 찾기}
① A는 Na⁺과 Cl⁻ 사이의 정전기적 인력으로 형성된 이온 결합 물질이다. (X)
② B는 자유 전자가 없어 고체 상태에서도 전류가 흐르지 않는다. (X)
③ C(흑연)는 탄소 원자로 이루어진 공유 결합 물질이 맞다. (O, 정답)
④ NaCl은 이온 결정, 다이아몬드는 원자(공유) 결정으로 분자로 이루어진 물질이 아니다. (X)
⑤ B(다이아몬드)와 C(흑연)는 둘 다 탄소 원자 사이의 공유 결합으로 이루어진 물질로 결합의 종류는 같다(구조만 다르다). (X)
{오답 피하기}
같은 공유 결합이라도 다이아몬드는 입체적인 그물 구조로 자유 전자가 없고, 흑연은 층상 구조로 남은 전자가 자유롭게 이동할 수 있어 전기 전도성이 다르다는 점에 유의한다.

[최종 정답]
정답은 3번 「C는 탄소 원자로 이루어져 있으며 공유 결합 물질이다.」이다.

화학 결합에 따른 물질의 전기 전도성
{유형 분석}
이온 결합 물질과 공유 결합 물질의 상태에 따른 전기 전도성 차이를 이해하는 문항이다.
{자료 분석}
A는 고체 상태에서는 전류가 흐르지 않지만 수용액 상태에서는 전류가 흐르므로 이온 결합 물질이다. B는 고체와 수용액 상태 모두에서 전류가 흐르지 않으므로 이온화되지 않는 공유 결합 물질이다.
{정답 찾기}
ㄱ. 수용액에서 전류가 흐르는 A는 이온 결합 물질이다.(O)
ㄴ. B는 수용액에서도 전류가 흐르지 않으므로 이온화되지 않는다.(X)
ㄷ. A는 고체 상태에서 이온이 규칙적으로 배열되어 이동할 수 없으므로 전류가 흐르지 않는다.(O)
{오답 피하기}
이온 결합 물질은 고체 상태에서는 전류가 흐르지 않지만, 액체(용융) 상태나 수용액 상태에서는 이온이 자유롭게 이동할 수 있어 전류가 흐른다.

[최종 정답]
정답은 2번 「ㄱ, ㄷ」이다.

화학 결합에 따른 물질의 전기 전도성
{유형 분석}
이온 결합 물질과 금속 결합 물질, 공유 결합(원자 결정) 물질의 상태에 따른 전기 전도성 차이와 그 원인을 설명할 수 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
(가) 고체 NaCl은 이온들이 규칙적으로 배열되어 이동하지 못해 전류가 흐르지 않는다. (나) NaCl 수용액은 물에 녹아 Na${}^{+}$, Cl${}^{-}$ 이온이 자유롭게 이동할 수 있어 전류가 흐른다. (다) 구리는 금속 결합 물질로 자유 전자가 이동하여 전류가 흐른다. (라) 다이아몬드는 탄소 원자들이 모두 공유 결합으로 연결된 원자 결정으로, 자유롭게 이동할 수 있는 전하 알갱이가 없어 전류가 흐르지 않는다.
{정답 찾기}
ㄱ. (나)에서 이온이 자유롭게 이동하여 전류가 흐르므로 옳다. (O)
ㄴ. (다)에서 자유 전자의 이동으로 전류가 흐르므로 옳다. (O)
ㄷ. (가) NaCl은 이온 결합 물질이고 (라) 다이아몬드만 공유 결합 물질이므로 옳지 않다. (X)
{오답 피하기}
NaCl은 고체 상태에서는 전류가 흐르지 않지만 액체(용융) 상태나 수용액 상태에서는 이온이 이동할 수 있어 전류가 흐른다는 점을 구분해야 한다.

[최종 정답]
정답은 5번 「ㄱ, ㄴ」이다.

화학 결합에 따른 물질의 전기 전도성
{유형 분석}
이온 결합 물질, 공유 결합 물질, 금속 결합 물질의 상태에 따른 전기 전도성 차이를 이해하는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
고체 NaCl은 이온들이 규칙적으로 배열되어 이동할 수 없어 전도성이 없고, 수용액 상태에서는 이온이 자유롭게 이동하여 전도성을 가진다. 설탕은 이온 결합이 아니라 공유 결합(분자) 물질로 고체·수용액 상태 모두 전도성이 없다. 구리는 이온 결합이 아니라 금속 결합 물질로 자유 전자에 의해 고체 상태에서도 전도성을 가진다.
{정답 찾기}
① 수용액에서는 이온이 자유롭게 이동하여 전도성을 나타낸다. (O)
② 고체 NaCl은 이온이 고정되어 있어 전도성이 없다. (X)
③ 설탕은 이온 결합이 아니라 공유 결합 물질이다. (X)
④ 구리는 이온 결합이 아니라 금속 결합 물질이다. (X)
⑤ 전도성이 없는 것은 실험 오차가 아니라 자유롭게 이동할 수 있는 전하 운반체가 없기 때문이다. (X)
정답은 ①이다.

[최종 정답]
정답은 1번 「NaCl 수용액에서 전기 전도성이 나타나는 것은 물에 녹아 이온이 자유롭게 이동할 수 있기 때문이다.」이다.