01 그림은 주기율표의 일부를 나타낸 것이다.

Ⅲ. 아름다운 분자 세계 / 1. 화학 결합

15 공유 결합

소단원 문제

(1) D를 제외한 원소 중에서 A와 공유 결합을 하지 않는

원소만을 있는 대로 고르시오.

(2) A와 공유 결합을 할 때 원자 1개당 가장 많은 수의

A를 필요로 하는 원소를 쓰시오.

(3) A와 공유 결합을 할 때 공유 전자쌍 수와 비공유 전

자쌍 수가 같은 분자를 형성하는 원소를 쓰시오.

(4) 원자가 전자 수가 x개인 3주기 원자가 옥텟 규칙을

만족하는 공유 결합을 할 때 공유 전자쌍의 수는 몇 개인

지 쓰시오.

[02~03] 표는 몇 가지 원자의 원자가 전자 수를 나타낸 것이다.

원소 기호	H	C	N	O	F
원자가 전자 수	1	4	5	6	7

02 위 원소들로 이루어진 물질의 루이스 전자점식으로 옳은 것은?

03 위 원소들로 이루어진 물질 중에서 비공유 전자쌍이 없는 것은?

① CH4                            ② H2O              ③ HF

④ CO2                            ⑤ OF2

04 다음은 임의의 원소 A, B, C로 이루어진 분자를 루이스 전자점식으로 나타낸 것이다.

A, B, C의 원자가 전자 수가 옳게 짝지어진 것은?

A   B   C                 A   B   C

① 1   2   7              ② 1   4   6

③ 1   6   4              ④ 2   2   6

⑤ 2   4   4

05 그림은 원자 A~C의 전자 배치를 나타낸 것이다.

A~ C로 이루어진 화합물 ABC의 공유 전자쌍의 수(x)와

비공유 전자쌍의 수(y)가 옳게 짝지어진 것은? (단, A~C

는 임의의 원소 기호이다.)

x    y                    x    y

① 1    4                 ② 2    3

③ 3    2                 ④ 4    1

⑤ 5    0

06 다음은 결정의 종류에 따른 특징에 대한 설명이다.

(가) 열과 전기를 잘 통하며, 힘을 가하면 변형은 되지

만 부서지지는 않는다.

(나) 녹는점과 끓는점이 매우 높고, 대부분 고체 상태

나 액체 상태에서 전기 전도성이 없다.

(다) 고체 상태에서는 전기를 잘 통하지 않지만 액체

상태에서는 전기를 통한다.

(라) 녹는점과 끓는점이 낮으며, 승화성이 있는 물질도

있다.

원자 사이의 공유 결합으로 이루어진 물질의 성질에 해당하는 것만을 있는 대로 고른 것은?

① (가), (나)     ② (가), (다)     ③ (나), (다)

④ (나), (라)     ⑤ (다), (라)

07 다음은 2개의 수소 원자 사이의 거리에 따른 에너지를 나타낸 그래프와 해석이다.

•수소의 원자 반지름은 ( ㉠ ) pm이다.

•기체 상태의 수소 분자(H2) 1몰을 수소 원자 2몰로

만드는 데 필요한 에너지는 ( ㉡ )kJ이다.

㉠, ㉡에 들어갈 값으로 옳은 것은?

㉠      ㉡                    ㉠      ㉡

① 37     218                 ② 74     218

③ 37     436                 ④ 74     436

⑤ 37     872

08 다음은 수소, 질소, 염소 원자로부터 염화 암모늄(NH4Cl)이 생성되는 과정의 일부를 나타낸 것이다.

(가) 3H2+N2  →  2NH3

(나) NH3+H+  →  NH4+

(다) NH4++Cl- →  NH4Cl

(가)~(다)와 같은 종류의 결합으로 이루어진 물질만을 <보기>에서 골라 옳게 짝지은 것은?

	<보 기>
㉠ ㉡ ㉢

(가)      (나)     (다)

① ㄱ, ㄴ      ㄴ      ㄷ

② ㄱ, ㄴ      ㄷ      ㄴ

③   ㄴ      ㄱ, ㄴ    ㄷ

④   ㄴ        ㄷ    ㄱ, ㄴ

⑤   ㄷ        ㄴ    ㄱ, ㄴ

09 표는 17족 원소 X2, Y2, Z2의 결합 길이와 결합 에너지를 나타낸 것이다.

원자	결합 길이(pm)	결합 에너지(kJ/mol)
X2	199	240
Y2	267	(가)
Z2	229	190

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. X의 원자 반지름은 99.5pm이다. ㄴ. (가)는 240보다 작고, 190보다 크다. ㄷ. Z의 원자 번호는 Y보다 작다.

① ㄴ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 표는 원자 A~D의 바닥상태 전자 배치를 나타낸 것이다.

오비탈 원자	1s	2s	2p
A	1	0	0
B	2	2	2
C	2	2	3
D	2	2	4

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~D는 임의의 원소 기호이다.)

	<보 기>
ㄱ. ABC와 BD2는 공유 전자쌍 수가 서로 같다. ㄴ. A2D와 CA3는 비공유 전자쌍 수가 서로 같다. ㄷ. BA4와 BD2에서 B의 비공유 전자쌍 수는 서로 같다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11 그림은 3가지 물질 BeF2 , BF3 , NF3를 분류하는 과정을

나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. ㉠은 ‘화합물에서 옥텟 규칙을 만족하지 못하는 원자 가 있는가? ’ 가 될 수 있다. ㄴ. (가)는 공유 전자쌍 수가 2개이다. ㄷ. (나)는 NF3와 비공유 전자쌍 수가 같다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

12 그림은 2주기 원소 A~D로 이루어진 3가지 분자를 루이스 전자점식으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~D는 임의의 원소 기호이다.)

	<보 기>
ㄱ. BD2는 공유 전자쌍 수와 비공유 전자쌍 수가 서로 같다. ㄴ. 이온화 에너지는 B>C이다. ㄷ. D2AB에는 2중 결합이 있다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

13 다음은 2주기 원소 A~C의 루이스 전자점식이다.

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

	<보 기>
ㄱ. 2개의 A 원자는 3중 결합에 의한 A2 분자를 형성한다. ㄴ. AC3는 물에 녹아 A3＋와 C－로 이온화한다. ㄷ. B와 C의 결합으로 이루어지는 화합물의 화학식 은 BC2이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

14 다음은 임의의 두 원자 X, Y의 루이스 전자점식이다.

두 원소로 이루어진 화합물에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 화학식은 X3Y이다. ㄴ. 공유 결합에 의한 화합물이다. ㄷ. 한 분자가 갖는 비공유 전자쌍은 10개이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

15 다음은 3가지 화합물의 분자식과 분자를 구분하기 위한 기준 (가)~(다)를 나타낸 것이다.

분자식	HCN CO2 C2H2
기준	(가) 3중 결합을 가지고 있다. (나) 공유 전자쌍 수가 비공유 전자쌍 수보다 많다. (다) 옥텟 규칙을 만족하지 못하는 원소를 포함한다.

(가)~(다)에 해당하는 화합물의 수를 옳게 짝지은 것은?

(가)  (나) (다)              (가)  (나) (다)

①  1    2    1            ②  1    3    0

③  2    1    1            ④  2    2    0

⑤  3    0    1

16 다음은 순수한 고체 결정 X의 성질을 알아보기 위한 실험 과정과 결과이다.

[실험 과정]

Ⅰ. 도가니에 X를 넣고 가열하면서 온도에 따른 전류의

세기를 측정한다.

Ⅱ. 물 100g이 담긴 비커에 X를 넣고 저어줄 때 넣어준

X의 질량에 따른 전류의 세기를 측정한다.

[실험 결과]

(Ⅰ)                 (Ⅱ)

X에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X의 녹는점은 118℃이다.)

	<보 기>
ㄱ. 전해질이다. ㄴ. 단단하지만 잘 부서진다. ㄷ. 물 100g에 X를 ag 녹인 용액은 포화 용액이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

17 표는 옥텟 규칙을 만족하는 3원자 분자 (가), (나)를 구성하는 원자의 루이스 전자점식을 나타낸 것이다.

3원자 분자	구성 원자의 루이스 전자점식
(가)
(나)

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

	<보 기>
ㄱ. (가)에는 2중 결합이 있다. ㄴ. (나)의 분자식은 YZ2이다. ㄷ. X와 Z의 화합물은 액체 상태에서 전기 전도성이 있다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

서술형 문제

18 에텐(C2H4)과 에타인(C2H2)은 석유 화학 공업의 원료로 사용된다.

(1) 두 물질의 루이스 전자점식과 구조식을 쓰시오.

(2) 두 물질의 탄소 원자 사이의 결합 길이를 비고하고,

이유를 서술하시오.

19 그림은 두 염소 원자가 결합하여 기체 상태의 염소 분자가 형성되는 과정에서 핵간 거리에 따른 에너지 변화를 나타낸 것이다.

a~c 중에서 두 원자 사이의 결합이 이루어지는 거리를 쓰고, 그 이유를 서술하시오.

20 그림은 NaCl과 HCl의 결합을 나타낸 것이다.

염소가 나트륨과 결합할 때와 염소가 수소와 결합할 때 형성되는 결합의 종류가 다른 이유를 서술하시오.

정답과 해설

01 (1) B, C, J (2) F (3) H (4) (8-x)개 02 ③ 03 ① 04 ②05 ④ 06 ④ 07 ③ 08 ① 09 ③ 10 ④ 11 ③ 12 ② 13 ② 14 ④ 15 ④ 16 ④ 17 ③ 18 해설 참조 19 해설참조 20 해설 참조

01 (1) 공유 결합은 비금속 원소 사이의 결합이므로 A와 공유 결합을 할 수 없는 원소는 금속 원소인 C와 비활성 기체인 B, J이다.

(2) 공유 결합 원자가는 원자가 전자가 4개인 경우가 가장 크다. 그러므로 공유 결합을 할 때 14족 원소가 가장 많은 A와 결합하게 된다.

(3) 원자가 전자 수가 6개인 원소는 공유 결합에서 공유 전자쌍 2개, 비공유 전자쌍 2개가 된다. (공유 전자쌍 수, 비공유 전자쌍 수)는 DA2(2, 0), EA3(3, 0), FA4(4, 0), GA3(3, 1), A2H(2, 2), AI(1, 3)이다

(4) 옥텟 규칙을 만족하는 공유 결합을 할 때에는 옥텟에 필요한 수만큼의 전자쌍을 공유하므로 원자가 전자 수가 x일 때, 공유 전자쌍의 수는 (8-x)개이다.

02 루이스 전자점식이 옳은지는 각 원소의 원자가 전자 수와 옥텟 규칙의 만족 여부를 확인하면 된다.

③ 옥텟 규칙과 원자가 전자 수가 모두 바르게 표시되어 있다.

① 옥텟 규칙은 만족하지만 질소의 원자가 전자 수가 6개로 표시되어 있다.

오답 체크

② 옥텟 규칙은 만족하지만 산소의 원자가 전자 수가 7개

로 표시되어 있다.

④ 옥텟 규칙은 만족하지만 탄소의 원자가 전자 수가 5개

로 표시되어 있다.

⑤ 옥텟 규칙을 만족하지 못한다.

03

각 물질의 루이스 전자점식은 다음과 같다.

그러므로 비공유 전자쌍이 없는 분자는 CH4이다.

04

공유 전자쌍의 전자는 두 원자로부터 같은 수만큼 제공된 것이므로 각 원자의 원자가 전자 수는 A 1개, B 4개, C 6개이다.

05

원자가 전자 수는 A 1개, B 4개, C 5개이므로 공유 원자가는 A 1, B 4, C 3이다. 그러므로 B와 C는 3중 결합을 하고, A와 B는 단일 결합을 하여 루이스 전자점식은 다음과 같다.

그러므로 공유 전자쌍 수는 4개, 비공유 전자쌍 수는 1개

이다.

06

(가)는 열과 전기를 잘 통하는 금속 결정의 특징이다. (나)는 고체 상태나 액체 상태에서 전기 전도성이 없으므로 공유 결합 물질이며, 녹는점과 끓는점이 매우 높은 것으로 보아 다이아몬드와 같은 원자 결정(공유 결정)이다. (다)는 고체에서 전기를 통하지 않고 액체에서 전기를 통하므로 이온 결정이다. (라)는 승화성이 있는 공유 결합 물질로 분자 결정이다.

07

•수소 분자에서 두 원자 사이의 핵간 거리가 74pm이므로 원자 반지름은 핵간 거리의 절반인 37pm이다.

•두 수소 원자가 충분히 떨어져 있을 때의 에너지가 0이

고, 결합을 하고 있을 때의 에너지는 -436kJÄmol이므로

기체 상태의 수소 분자(H2) 1몰을 수소 원자 2몰로 만드

는 데 필요한 에너지는 436kJ이다.

08

•(가)는 수소 원자와 질소 원자가 서로 원자가 전자를 공유하는 공유 결합이다.

•(나)는 암모니아의 비공유 전자쌍을 수소 이온이 공유하

는 배위 결합이다.

•(다)는 암모늄 이온과 염화 이온 사이의 전기적 인력에

의해 결합하는 이온 결합이다.

CH4(메테인)은 공유 결합만으로 이루어져 있으며, 삼산화

황(SO3)은 공유 결합을 이루고 있는 이산화 황에 산소 원

자 1개가 배위 결합을 하여 이루어지며, 염화 마그네슘

(MgCl2)은 마그네슘 이온과 염화 이온 사이의 전기적 인

력에 의한 이온 결합 화합물이다.

09ㄱ. 원자 반지름은 결합 거리의 절반이므로 X의 원자 반지름은 99.5pm이다.

ㄷ. 17족 원소는 원자 번호가 클수록 원자 반지름이 크므로 Y보다 원자 반지름이 작은 Z는 Y보다 원자 번호가 작다.

ㄴ. 결합 길이가 길수록 결합 에너지가 작으므로 결합 길이가 가장 긴 Y2의 결합 에너지는 가장 작아서

오답 체크

190`kJ/mol보다 작다.

10

ㄱ. A~D는 원자가 전자 수가 각각 1개, 4개, 5개, 6개인 원소이므로 ABC, BD2, A2D, CA3, BA4의 루이스 전자점식은 다음과 같다.

그러므로 ABC와 BD2는 공유 전자쌍 수가 4개로 서로 같

다.

ㄷ. BA4와 BD2에서 B 원자의 공유 전자쌍 수는 4개씩으

로 서로 같다.

ㄴ. A2D의 비공유 전자쌍은 2개, CA3의 비공유

오답 체크

전자쌍은 1개이다.

11

BeF2, BF3, NF3의 루이스 점전자식은 다음과 같다.

바닥상태의 전자 배치에서 홀전자 수는 Be은 0개, B는 1

개, N는 3개이다.

ㄱ. Be과 B는 화합물에서 옥텟 규칙을 만족하지 못한다.

ㄴ. BeF2은 공유 전자쌍이 2개, BF3는 공유 전자쌍이 3개

이다.

ㄷ. 비공유 전자쌍이 BeF2은 6개, BF3는 9개, NF3는 10개이다.

오답 체크

12

ㄷ. D2AB에서 A와 B 사이의 결합이 2중 결합이다.

ㄱ. 원자가 전자 수는 A 4개, B 6개, C 5개, D 7개로 A~D는 각각 탄소, 산소, 질소, 플루오린이다. 그러므로 BD2와 D2AB의 루이스 전자점식은 다음과 같다.

오답 체크

BD2는 공유 전자쌍이 2개, 비공유 전자쌍이 8개이다.

ㄴ. 이온화 에너지는 B(산소)가 C(질소)보다 작다.

13

ㄷ. B는 원자가 전자 6개, C는 원자가 전자 7개이므로 B와 C로 이루어지는 화합물의 화학식은 BC2이다.

ㄱ. A는 원자가 전자가 3개로 3중 결합에 의한 A2 분자를 만들지 못한다.

오답 체크

ㄴ. AC3 (BF3)는 공유 결합 분자로 물에 녹아 이온화하지

않는다.

14

ㄴ. 원자가 전자 수로 보아 X와 Y는 비금속 원소이므로

공유 결합을 하여 화합물을 만든다.

ㄷ. XY3의 루이스 구조식은 다음 그림과 같으므로 한 분

자가 갖는 비공유 전자쌍은 10개이다.

ㄱ. X의 원자가 전자 수는 5개이고, Y의 원자가 전자 수는 7개이므로 비활성 기체와 같은 전자 배치를 가지기 위해 X 1개와 Y 3개가 결합하여 XY3 화합물을 형성한다.

오답 체크

15

HCN, CO2, C2H2의 루이스 전자점식은 다음과 같다.

세 분자가 기준 (가)~(다)를 만족하는지 표시하면 표와 같다.

기준	HCN	CO2	C2H2
(가)	O	X	O
(나)	O	X	O
(다)	X	X	X

16

ㄱ. 물질 X는 고체와 액체에서 전기 전도성이 없으므로 공유 결합 물질이고, 물에 녹인 수용액이 전류를 통하므로 전해질이다.

ㄷ. X를 ag 이상 넣어도 전류의 세기가 더 이상 증가하지

않는 것은 ag을 녹인 용액이 포화 용액이므로 더 이상 용

해되지 않기 때문이다.

ㄴ. 단단하지만 잘 부서지는 것은 이온 결합 물질의 특징이다.

오답 체크

17

(가), (나)와 X와 Z의 화합물을 루이스 전자점식으로 나타내면 다음과 같다.

(가)에는 2개의 2중 결합이 있으며, (나)의 분자식은 YZ2

이고, X와 Z의 화합물은 공유 결합 물질이므로 액체 상태

에서 전기 전도성이 없다.

18

모범답안_ (1) [루이스 전자점식]

(2) 같은 원자 간의 결합에서는 결합 수가 많을수록 결합

길이는 감소한다. 그러므로 에타인의 결합 길이가 에텐의

결합 길이보다 짧다.

해설_ 에텐은 탄소 사이의 결합이 2중 결합이고, 에타인은 탄소 사이의 결합이 3중 결합이다.

결합 수, 결합 길이

정답 키워드

문항	등급	채점 기준	배점(%)
(1)	A	루이스 전자점식과 구조식을 모두 옳게 쓴 경우	100
	B	루이스 전자점식과 구조식 중 한 가지만 옳게 쓴 경우	50
(2)	A	결합 수와 결합 길이의 관계로 옳게 서술한 경우	100
	B	결합 길이만 옳게 비교한 경우	50

19

모범답안_ b, 두 원자 사이에 작용하는 인력과 반발력이 서로 상쇄되어 에너지가 가장 낮은 상태가 될 때 염소 분자를 형성하기 때문이다.

인력, 반발력, 에너지가 가장 낮은 상태

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	b를 고르고, 이유를 옳게 서술한 경우	100
B	b를 골랐으나, 이유에 대한 서술이 옳지 않은 경우	50

20

모범답안_ 화학 결합이 형성될 때 전자가 이동하는 것과 전자를 공유하는 것은 두 원소의 전기 음성도 차이에 영향을 받는다. 염소와 나트륨은 전기 음성도 차이가 크기 때문에 이온 결합을 형성하고, 염소와 수소는 전기 음성도 차이가 크지 않기 때문에 공유 결합을 형성한다.

해설_ 전기 음성도는 두 원소 사이에 공유 전자쌍을 끌어당기는힘의 크기를 상대적 값으로 나타낸 것이다.

전기 음성도 차이, 이온 결합, 공유 결합

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	전기 음성도 차이를 이용하여 결합의 종류가 다른 이유를 옳게 서술한 경우	100
B	금속 원소와 비금속 원소의 차이로 결합의 종류가 다른 이유를 옳게 서술한 경우	50