고등 통합과학 규산염 광물 예상문제

규산염 광물
{유형 분석}
규산염 광물의 기본 구성 단위인 규산염 사면체(SiO${}_4$ 사면체)의 구조와 결합 특성을 이해하고 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
그림은 중심에 규소(Si) 원자 1개가 있고 그 주위를 산소(O) 원자 4개가 정사면체 형태로 둘러싸며 공유 결합하는 규산염 사면체 구조를 나타낸다. 이 사면체는 지각을 구성하는 규산염 광물(장석, 석영, 운모 등)의 공통적인 기본 단위이며, 실제 광물에서는 사면체끼리 산소를 공유하며 사슬 모양, 판상 모양, 망상 구조 등 다양한 형태로 연결된다.
{정답 찾기}
① 중심에는 규소가 위치하고 산소는 꼭짓점에 위치하므로 옳지 않다.
② Si와 O는 전자쌍을 공유하는 공유 결합으로 연결되므로 옳지 않다.
③ Si 1개가 O 4개와 결합하여 정사면체를 이루는 것이 규산염 사면체의 정의이므로 옳다.
④ 실제 규산염 광물에서는 사면체끼리 산소를 공유하며 서로 연결되므로 옳지 않다.
⑤ 이 구조는 Si 1개당 O 4개이므로 산소 원자 수가 규소 원자 수보다 많으므로 옳지 않다.
{오답 피하기}
규산염 사면체가 독립적으로 존재한다고 오해하기 쉬우나, 실제 광물에서는 산소를 공유하며 다양한 결합 구조를 형성한다는 점을 기억해야 한다.

[최종 정답]
정답은 3번 「규소 원자 1개는 산소 원자 4개와 결합하여 정사면체 구조를 이룬다.」이다.

규산염 광물
{유형 분석}
이 문항은 지각과 맨틀을 구성하는 대표적인 광물인 규산염 광물의 기본 구조와 성질을 이해하고 있는지를 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
규산염 광물은 규소(Si) 원자 1개를 중심으로 산소(O) 원자 4개가 공유 결합으로 결합한 정사면체(SiO4 사면체) 구조를 기본 단위로 하며, 이 사면체들이 산소 원자를 서로 공유하며 다양한 결합 방식으로 연결되어 여러 종류의 규산염 광물을 이룬다. 규산염 광물은 지구의 지각과 맨틀을 이루는 주된 물질이다.
{정답 찾기}
① 지구의 핵은 주로 철과 니켈 등의 금속으로 이루어져 있으므로 옳지 않다.
② 규소와 산소는 전자쌍을 공유하는 공유 결합으로 결합되어 있으므로 옳지 않다.
③ 규산염 사면체는 광물의 종류에 따라 산소 원자를 서로 공유하며 사슬, 판, 망상 구조 등을 이루기도 하므로 '항상 독립적으로만 존재한다'는 설명은 옳지 않다.
④ 규산염 광물의 기본 구조 단위는 규소 원자 1개와 산소 원자 4개로 이루어진 정사면체이므로 옳다. (정답)
⑤ 규산염 광물은 고체 상태의 광물로, 지구 대기의 주요 성분이 아니다.
{오답 피하기}
규산염 사면체가 산소를 공유하는 방식에 따라 독립형, 사슬형, 판상형, 망상형 등 다양한 규산염 광물 구조가 나타난다는 점을 함께 정리해 두면 좋다.

[최종 정답]
정답은 4번 「규산염 광물의 기본 구조 단위는 규소 원자 1개와 산소 원자 4개로 이루어진 정사면체이다.」이다.

규산염 광물
{유형 분석}
이 문항은 지각을 이루는 대부분의 조암 광물인 규산염 광물의 기본 구조($Si{O}_4$ 사면체)와 그 연결 방식을 이해하는지를 평가한다.
{자료 분석}
규산염 광물의 기본 단위는 규소 원자 1개를 중심으로 산소 원자 4개가 공유 결합한 사면체($Si{O}_4$ 사면체)이며, 이 사면체들이 산소를 서로 공유하며 다양한 방식으로 연결되어 여러 종류의 규산염 광물을 이룬다.
{정답 찾기}
ㄱ. 규산염 광물의 기본 구조는 $Si{O}_4$ 사면체이므로 옳다. (O)
ㄴ. 지각을 이루는 조암 광물의 대부분(약 90% 이상)은 규산염 광물이며 탄산염 광물은 일부에 불과하므로 옳지 않다. (X)
ㄷ. $Si{O}_4$ 사면체들이 산소를 공유하며 서로 연결되어 사슬 모양, 판 모양, 그물 모양 등 다양한 규산염 광물의 구조를 형성하므로 옳다. (O)
{오답 피하기}
지각의 주된 구성 광물이 규산염 광물이라는 사실과, 탄산염 광물(예: 방해석)은 상대적으로 적은 비중을 차지한다는 점을 혼동하지 않아야 한다.

[최종 정답]
정답은 4번 「ㄱ, ㄷ」이다.

규산염 광물
{유형 분석}
지각을 구성하는 규산염 광물의 기본 구조 단위인 규산염 사면체(${\text{SiO}}_4$ 사면체)의 구조를 이해하는지 묻는 문항이다.
{자료 분석}
그림은 중심에 규소(Si) 원자 1개가 있고 그 주위에 산소(O) 원자 4개가 결합된 구조를 단순화하여 나타낸 것이다. 이 구조는 실제로는 정사면체 형태이며, 규산염 광물을 이루는 기본 골격이다.
{정답 찾기}
ㄱ. 그림의 중심 원자는 Si로 표시되어 있으므로 규소이다.(O)
ㄴ. 규산염 사면체는 산소 4개가 규소를 둘러싼 정사면체 구조이다.(O)
ㄷ. 규소 원자 1개에는 산소 원자 4개가 결합되어 있으므로 2개라는 설명은 옳지 않다.(X)
{오답 피하기}
규산염 사면체(${\text{SiO}}_4$)는 규소 1개당 산소 4개가 결합한 구조임을 반드시 기억해야 한다.

[최종 정답]
정답은 3번 「ㄱ, ㄴ」이다.

규산염 광물
{유형 분석}
규산염 광물의 기본 구조 단위인 SiO4 사면체의 구조와 특징을 이해하는지 확인한다.
{자료 분석}
그림은 규소 원자 1개를 중심으로 산소 원자 4개가 공유 결합으로 연결된 SiO4 사면체 구조를 나타낸 것으로, 이는 모든 규산염 광물의 기본 골격이다.
{정답 찾기}
ㄱ. 규소 원자 1개가 산소 원자 4개와 공유 결합을 이루는 구조이다. (O)
ㄴ. SiO4 사면체가 독립적으로 존재하거나 꼭짓점을 공유하며 사슬, 판, 망 형태 등 다양한 방식으로 연결되어 여러 규산염 광물을 이룬다. (O)
ㄷ. 규산염 광물은 지각을 구성하는 광물의 대부분을 차지하는 주요 광물이므로 옳지 않다. (X)
{오답 피하기}
규산염 광물의 종류는 SiO4 사면체가 산소를 공유하는 방식(독립형, 단사슬형, 복사슬형, 판상형, 망상형)에 따라 구분된다는 점도 함께 정리해 둔다.

[최종 정답]
정답은 2번 「ㄱ, ㄴ」이다.

물질과 규칙성 - 규산염 광물
{유형 분석}
이 문항은 규산염 광물을 구성하는 기본 단위인 규산염 사면체($\mathrm{Si}{\mathrm{O}}_4$ 사면체)의 구조와 화학식을 이해하는지 확인한다.

{자료 분석}
그림은 중심에 규소(Si) 원자 1개가 있고 그 주위를 산소(O) 원자 4개가 둘러싼 사면체 구조를 나타낸다. 이는 지각을 구성하는 규산염 광물의 기본 골격으로, 화학식은 $\mathrm{Si}{\mathrm{O}}_4^{4-}$이다.

{정답 찾기}
① 옳지 않다. 중심에는 규소 원자 1개가 위치하고, 꼭짓점에 산소 원자 4개가 결합해 있다. 설명이 반대로 되어 있다.
② 옳다. 규산염 사면체는 규소 1개와 산소 4개로 구성되며 화학식은 $\mathrm{Si}{\mathrm{O}}_4^{4-}$이다.
③ 옳지 않다. 규소와 산소는 공유 결합으로 연결되어 있다.
④ 옳지 않다. 규산염 사면체는 꼭짓점의 산소 원자를 다른 사면체와 공유하여 사슬 모양, 판상 모양, 망상 구조 등 다양한 규산염 광물을 형성할 수 있다.
⑤ 옳지 않다. 규소 원자 1개와 산소 원자 4개 사이에는 총 4개의 결합이 존재한다.

[최종 정답]
정답은 2번 「사면체 1개는 중심의 규소 원자 1개와 이를 둘러싼 산소 원자 4개로 이루어지며, 화학식은 $\mathrm{Si}{\mathrm{O}}_4^{4-}$로 나타낼 수 있다.」이다.

규산염 광물
{유형 분석}
규산염 광물의 기본 구조 단위인 규산염 사면체의 조성과 결합 종류, 연결 방식을 이해하는 문항이다.
{자료 분석}
규산염 사면체는 중심에 규소(Si) 원자 1개가 있고 그 주위를 산소(O) 원자 4개가 정사면체 형태로 둘러싼 구조이다. Si과 O는 전자쌍을 공유하는 공유 결합으로 연결되어 있으며, 이 사면체들이 산소 원자를 공유하면서 서로 연결되어 다양한 규산염 광물 구조(독립형, 사슬형, 판상형, 망상형 등)를 형성한다.
{정답 찾기}
ㄱ. 규산염 사면체는 Si 1개와 O 4개로 이루어진다.(O)
ㄴ. Si-O 결합은 전자쌍을 공유하는 공유 결합이다.(O)
ㄷ. 사면체가 산소를 공유하며 연결되어 사슬 모양, 판상, 입체 구조 등 다양한 규산염 광물을 형성한다.(O)
{오답 피하기}
규산염 사면체 내부의 Si-O 결합은 이온 결합이 아니라 공유 결합으로 다룬다는 점을 놓치지 않도록 한다.

[최종 정답]
정답은 4번 「ㄱ, ㄴ, ㄷ」이다.

규산염 광물
{유형 분석}
이 문항은 규산염 광물의 기본 구조 단위인 규산염 사면체의 구조와 전하, 사면체의 산소 공유 방식에 따른 광물 구조의 다양성을 이해하고 있는지를 확인한다.
{자료 분석}
규산염 사면체는 규소(Si) 원자 1개를 중심으로 산소(O) 원자 4개가 둘러싼 구조이며, ${\text{Si}}^{4+}$과 4개의 ${\text{O}}^{2-}$이 결합하여 전체적으로 $-4$의 전하를 띤다.
{정답 찾기}
ㄱ. 규산염 사면체의 중심 원자는 규소이므로 옳다. (O)
ㄴ. ${\text{Si}}^{4+}$ 1개와 ${\text{O}}^{2-}$ 4개가 결합하면 $+4+(-2\times 4)=-4$가 되어 전체 전하는 -4이므로 옳다. (O)
ㄷ. 규산염 사면체가 산소를 공유하는 정도(독립형 → 사슬형 → 판상형 → 망상형)가 커질수록 결합이 복잡하고 단단해져 오히려 풍화에 강하고 안정한 구조가 되므로(예: 석영과 같은 망상 구조 광물은 매우 단단함) 옳지 않다. (X)
{오답 피하기}
감람석과 같이 사면체가 독립적으로 존재하는 광물은 풍화에 약하고, 석영처럼 사면체가 산소를 모두 공유하는 망상 구조 광물은 풍화에 강하다는 경향을 함께 기억해 둔다.

[최종 정답]
정답은 3번 「ㄱ, ㄴ」이다.