01 그림은 톰슨의 음극선 실험 결과를 나타낸 것이다.

Ⅱ. 개성 있는 원소 / 1. 원자의 구조

06. 원자를 구성하는 입자

소단원 문제

다음 실험 결과와 관계있는 음극선의 성질을 <보기>에서 골라 기호를 쓰시오.

	<보 기>
ㄱ. 직진성 ㄴ. 질량을 가진 입자 ㄷ. 음전하를 띤 입자

(1) 음극선이 지나가는 길에 바람개비를 놓으면 회전한다.

·························································(     )

(2) 음극선이 지나가는 길에 물체를 놓으면 그림자가 생긴다. ····················································(     )

(3) 음극선 주위에 전기장을 걸어주며 음극선이 (+)극 쪽으로 휘어진다. ······································(     )

02 원자의 구성 입자 발견에 대한 설명으로 옳은 것은 O, 옳지 않은 것은 X로 표시하시오.

(1) 톰슨은 양전하가 고르게 분포된 공에 전자가 박혀 있는 모형을 제시하였다.······························(     )

(2) 러더퍼드는 양전하를 띤 [eqn: alpha] 입자를 금박에 충돌시키는 실험을 통해 양성자를 발견하였다.················(     )

(3) 채드윅은 베릴륨 박판에 [eqn: alpha] 입자를 충돌시켰을 때 전하를 띠지 않는 입자가 방출되는 것을 발견하고, 이를 중성자라고 하였다.··································(     )

03 원자의 구성 입자에 대한 설명으로 옳은 것은 O, 옳지 않은 것은 X로 표시하시오.

(1) 양성자와 중성자는 크기는 같고 부호가 반대인 전하를 띤다. ··············································(     )

(2) 중성 원자에서 양성자수와 전자 수는 같다.·····(     )

(3) 동위 원소는 중성자수는 같지만 양성자수가 달라 질량수가 다른 원소이다.·································(     )

04 그림은 원자 (가)~(다)를 모형으로 나타낸 것이다.

(가)            (나)            (다)

각 원자 모형에 대한 설명 중 (  )안에 알맞은 말이나 수를 쓰시오.

(1) 원자의 질량이 가장 큰 것은 (     )이다.

(2) (다)의 질량수는 (가)의 (     )배이다.

(3) (다)의 중성자수는 (나)의 (     )배이다.

(4) (가)~(다)의 관계를 (         )(이)라고 한다.

05 그림은 러더퍼드가 얇은 금박에 알파(α) 입자를 충돌시켰을 때의 실험 결과를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 이 실험을 통해 전자가

발견되었다.

② 원자의 대부분은 꽉 채워진 구조이다.

③ 원자에 비해 원자핵의 크기는 매우 크다.

④ 원자 중심에 질량이 매우 큰 입자가 있다.

⑤ 원자의 양전하는 원자 전체에 고르게 퍼져 있다.

06 그림은 원자의 구성 입자를 발견하게 된 실험을 나타낸 것이다.

(가)                     (나)

(가)와 (나)에서 발견된 입자를 각각 A, B라고 할 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A의 질량은 B보다 크다. ㄴ. 원자 내에서 A와 B의 전하량의 총합은 0이다. ㄷ. 원자 내에서 B는 A보다 넓은 공간에 퍼져 있다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

07 표는 원자의 구성 입자에 대한 질량과 전하량을 나타낸 것이다.

구성 입자		질량(g)	전하량(C)
원자핵	양성자	1.67×10-24	+1.60×10-19
	중성자	1.67×10-24	0
전자		9.11×10-28	-1.60×10-19

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 원자 질량의 대부분을 차지하는 것은 양성자이다. ㄴ. 중성 원자에서 양성자수와 중성자수는 항상 같다. ㄷ. 원자핵의 전하량이 +6.40×10-19 C인 원자의 양성자수 는 4이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

08 표는 원자 A~D에 대한 자료를 나타낸 것이다.

원자	A	B	C	D
양성자수	1	1	2	2
중성자수	0	2	1	2
전자 수	1	1	1	2

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

	<보 기>
ㄱ. A와 B는 화학적 성질이 같다. ㄴ. B와 C는 원자 번호가 같다. ㄷ. D의 질량수는 A의 2배이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09 그림은 원자를 이루는 세 가지 구성 입자 A~C를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 모든 원자는 A와 B의 개수가 같다. ㄴ. A~C의 전하를 모두 합하면 0이다. ㄷ. 모든 원자에서 A의 질량은 C보다 작다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 그림은 물질을 이루는 입자를 표시한 것이다.

[eqn: a]~[eqn: c]에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X는 임의의 원소 기호이다.)

	<보 기>
ㄱ. ([eqn: a]-[eqn: b])는 중성자수이다. ㄴ. [eqn: b]가 같고, [eqn: c]가 다른 원소는 동위 원소이다. ㄷ. [eqn: a]가 11이고, [eqn: c]가 +1인 경우 이 입자의 전자 수는 10 이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11 그림은 어떤 중성 원자 X와 Y의 구조를 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 은 원자를 구성하는 입자이다.)

	<보 기>
ㄱ. 는 중성자이다. ㄴ. X와 Y의 중성자수는 같다. ㄷ. Y의 질량수는 X의 2배이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

12 표는 몇 가지 원자 EH는 이온의 구성 입자 수의 일부를 나타낸 것이다.

원자 또는 이온	양성자수	중성자수	질량수	전자 수
(가)	16		36	18
(나)	18	18		18
(다)		22	40	18

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)와 (나)는 동위 원소이다. ㄴ. (나)와 (다)는 중성 원자이다. ㄷ. (가)~(다)는 화학적 성질이 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

13 그림은 어떤 중성 원자 X~Z의 원자 구조를 모형으로 나타낸 것이다.

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

	<보 기>
ㄱ. X와 Y는 동위 원소 관계이다. ㄴ. Y와 Z는 질량수가 같다. ㄷ. X~Z에서 중성자수가 가장 많은 것은 Y이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

14 표는 두 가지 이온 A-과 B+를 구성하는 입자 수와 관련된 자료를 나타낸 것이다.

이온	양성자수	중성자수	전자 수	질량수
A-	9		(가)	19
B+		12	10	(나)

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)와 (나)의 합은 33이다. ㄴ. A-의 중성자수와 전자 수는 같다. ㄷ. A-과 B+의 양성자수 차이는 2이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

15 그림은 몇 가지 중성 원자 또는 1원자 이온에 대해 양성자 수와 전자 수의 비[eqn: LEFT ( {양성자수} over {전자`수} RIGHT )]를 양성자수에 따라 나타낸 것이다.

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

	<보 기>
ㄱ. 중성 원자인 것은 B이다. ㄴ. A~C의 전자 수는 모두 같다. ㄷ. A와 C로 이루어진 화합물의 화학식은 CA이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

16 그림은 원자 번호 17인 염소의 각 동위 원소에 대한 존재 비율(%)을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 염소의 평균 원자량은 35.5이다.)

	<보 기>
ㄱ. [eqn: a]=3[eqn: b]이다. ㄴ. 두 동위 원소의 중성자수의 합은 38이다. ㄷ. 분자량이 74인 염소 분자(Cl2)의 존재 비율은 [eqn: LEFT ( {1} over {16} TIMES 100 RIGHT ) %]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

서술형 문제

17 그림 (가)는 톰슨에 의해 제안된 원자 모형에 의해 예상된 [eqn: alpha] 입자 산란 실험 결과를 나타낸 것이고, (나)는 러더퍼드에 의한 실제 실험 결과를 나타낸 것이다.

(가)                       (나)

(1) (가)에 비해 (나)에서 나타나는 [eqn: alpha] 입자의 진행 경로에 대한 특징을 서술하시오.

(2) (1)에서 제시된 [eqn: alpha] 입자의 진행 경로를 바탕으로 제안한 러더퍼드 원자 모형의 특징을 서술하시오.

18 그림은 중성 원자 A~E의 질량수와 양성자수를 나타낸 것이다.

A~E 중 동위 원소인 것들을 고르고, 그렇게 판단한 이유를 서술하시오.

정답과 해설

01 (1)ㄴ (2)ㄱ (3)ㄷ 02 (1)O (2)X (3)O  03 (1)O (2)X (3)X

04 (1)(다) (2)3 (3)2 (4)동위 원소  05 ④   06 ②   07 ② 08 ①  09 ②  10 ②   11 ③   12 ②  13 ⑤  14 ⑤  15 ⑤  16 ⑤  17 (1) 해설 참조 (2) 해설참조  18 해설참조

01

(1) 음극선이 지나가는 길에 바람개비를 놓으면 회전하는 이유는 음극선은 질량을 가진 입자이기 때문이다.

(2) 음극선이 지나가는 길에 물체를 놓으면 그림자가 생기

는 이유는 음극선이 직진하기 때문이다. 즉, 음극선은 직

진하므로 물체가 있는 부분은 통과하지 못해 그림자가 생

기는 것이다.

(3) 음극선 주위에 전기장을 걸어주면 음극선이 (+)극 쪽

으로 휘어지는데, 이것은 음극선이 음전하를 띤 입자이기

때문이다.

02

(1) 톰슨은 양전하가 고르게 분포된 공 속에 음전하를 띤

전자들이 듬성듬성 박혀 있는 원자 모형을 제안하였다.

(2) 러더퍼드는 α 입자 산란 실험을 통하여 양전하를 띠

고 원자 질량의 대부분을 차지하는 원자핵을 발견하였다.

(3) 채드윅은 베릴륨(Be) 박판에 α 입자를 충돌시켰을 때

전하를 띠지 않는 입자가 방출되는 것을 발견하고, 이를

중성자라고 하였다.

03

(1) 중성자는 전하를 띠지 않는 중성의 입자이며, 양성자와 전자의 경우 크기는 같고 부호가 반대인 전하를 띠는 관계이다.

(2) 중성 원자에서 양성자와 전자의 개수는 같다. 따라서

원자는 전기적으로 중성이다.

(3) 동위 원소는 양성자수는 같지만 중성자수가 달라 질량

수가 다른 원소이다.

04

(1) (가)~(다)에서 질량수가 가장 큰 것은 (다)이므로 원자

의 질량이 가장 큰 것은 (다)이다.

(2) (가)의 질량수는 1, (다)의 질량수는 3이므로 (다)의

질량수는 (가)의 3배이다.

(3) (나)의 중성자수는 1개이고, (다)의 중성자수는 2개이

므로 (다)의 중성자수는 (나)의 2배이다.

(4) 양성자수는 같으나 중성자수가 달라 질량수가 다른 원

소를 동위 원소라고 한다.

05

러더퍼드는 α 입자 산란 실험을 통해 원자의 대부분은 빈 공간 (②)이며, 중심에는 양전하를 띠고 원자 질량의 대부

분을 차지하는 원자핵이 있으며(①, ④, ⑤), 원자에 비해

원자핵은 매우 작다(③)는 것을 발견하였다.

06

(가)는 톰슨의 음극선 실험이며, 이 실험으로 발견된 입자

는 전자 (A)이고, (나)는 러더퍼드의 α 입자 산란 실험이

며, 이 실험으로 발견된 입자는 원자핵(B)이다.

ㄴ. 원자 내에서 양전하를 나타내는 원자핵과 음전하를 나

타내는 전자의 전하량의 총합은 0이다.

ㄱ. 전자의 질량은 양성자와 중성자에 비해 무시할 수 있을 정도로 작다. 따라서 A(전자)의 질량은 B(원자핵)보다 매우 작다.

오답 체크

ㄷ. 원자 내에서 전자는 원자의 대부분의 공간을 돌아다니

지만, 원자핵은 원자의 중심에 밀집되어 매우 작은 크기를

차지한다. 따라서 B(원자핵)는 A(전자)보다 좁은 공간에

위치하고 있다.

07

ㄷ. 원자핵의 전하량이 [eqn: +6.40 TIMES 10 ^{-19} rmC]인 경우 양성자 1개의전하량인 [eqn: +1.6 TIMES 10 ^{-19} rmC]으로 나누면 [eqn: {+6.40 TIMES 10 ^{-19}} over {+1.60 TIMES 10 ^{-19}} =4]이므로 양성자수는 4이다.

ㄱ. 원자의 질량은 대부분 양성자와 중성자, 즉 원자핵이 차지한다.

오답 체크

ㄴ. 중성 원자에서 양성자수와 전자 수는 항상 같지만 양

성자수와 중성자수는 항상 같지는 않다.

08

ㄱ. A와 B, C와 D는 각각 양성자수가 같고, 중성자수가

다른 동위 원소 관계이다. 따라서 A와 B는 화학적 성질이

같다.

ㄴ. B와 C의 경우 양성자수와 중성자수의 합인 질량수는 같지만, 양성자수는 다르므로 원자 번호가 다르다. A와 B의 원자 번호는 1이고, C와 D의 원자 번호는 2이다.

오답 체크

ㄷ. 질량수는 양성자수와 중성자수의 합에 해당한다. 따라

서 D의 질량수는 4이고, A의 질량수는 1이므로 D의 질량

수는 A의 4배이다.

09

A와 B는 양성자 또는 중성자이고, C는 전자이다.

ㄴ. 원자핵은 양전하를 나타내고, 전자는 음전하를 나타내

므로 A~C의 전하를 모두 합하면 0이다.

ㄱ. 원자에서 양성자수와 중성자수는 같을 수도 있고, 다를 수도 있다.

오답 체크

ㄷ. 원자에서 양성자와 중성자의 질량은 거의 같고, 전자

의 질량은 양성자와 중성자에 비해 무시할 수 있을 정도

로 작다. 따라서 모든 원자에서 A의 질량은 C보다 크다.

10

[eqn: a]는 원자 번호로 양성자수와 같고, [eqn: b]는 질량수로 양성자

수와 중성자수의 합에 해당하며, [eqn: c]는 원소의 전하량에 해

당한다.

ㄷ. [eqn: a]가 11인 원소는 양성자수가 11이므로 중성 원자의 전자 수가 11이다. 이때 [eqn: c]가 +1인 경우 +1가의 양이온에 해당하므로 이 입자의 전자 수는 10이다.

ㄱ. 중성자수는 질량수에서 양성자수를 뺀 값에 해당하므로 [eqn: b]-[eqn: a]에 해당한다.

오답 체크

ㄴ. 동위 원소란 양성자수는 같지만 질량수가 다른 원소이

므로 [eqn: a]가 같고, [eqn: b]가 다른 원소이다.

11

X와 Y는 모두 중성 원자에 해당하므로 양성자수와 전자

수가 같아야 한다. 따라서 는 양성자, 는 전자, 는 중성자에 해당한다.

원자 X와 Y의 구성 입자 수는 다음과 같다.

구분	X	Y
양성자수	1	2
중성자수	1	1
질량수	2	3
전자 수	1	2

ㄱ. 중성자는 이다.

ㄴ. X와 Y에서 중성자수는 1로 같다.

ㄷ. 질량수는 양성자수와 중성자수의 합과 같으므로 X의 질량수는 2이고, Y의 질량수는 3이다. 따라서 Y
의 질량수는 X의 1.5배이다.

오답 체크

12

ㄴ. (가)는 전자 수가 양성자수보다 2개 많으므로 -2가의

음이온이고, (나)와 (다)는 양성자수와 전자 수가 같으므로

중성 원자이다.

ㄱ. (가)와 (나)는 양성자수가 다르고, 질량수가 같으므로 동위 원소 관계가 아니다.

오답 체크

ㄷ. (나)와 (다)는 양성자수는 같지만 중성자수가 달라 동

위 원소 관계이지만, (가)는 (나), (다)와 양성자수가 다르

므로 (가)~(다)는 화학적 성질이 같지 않다.

13

X~Z는 중성 원자이므로 전자 수=양성자수이어야 한다.

따라서 원자 X~Z의 구성 입자 수는 다음과 같다.

구분	X	Y	Z
양성자수	3	3	4
중성자수	3	4	3
질량수	6	7	7
전자 수	3	3	4

ㄱ. X와 Y는 양성자수가 같고 중성자수가 다르므로 동위

원소 관계이다.

ㄴ. 질량수=양성자수+중성자수이므로 Y와 Z는 질량수가 7

로 같다.

ㄷ. X와 Z는 중성자가 3개이고, Y는 4개이므로 X~Z에서

중성자수가 가장 많은 것은 Y이다.

14

A-과 B+을 구성하는 각 입자 수는 다음과 같다.

이온	양성자수	중성자수	전자 수	질량수
A-	9	10	(가) 10	19
B+	11	12	10	(나) 23

ㄱ. (가)는 10이고, (나)는 23이므로 (가)와 (나)의 합은

33이다.

ㄴ. A-의 중성자수와 전자 수는 10으로 같다.

ㄷ. A-의 양성자수는 9이고, B+의 양성자수는 11이므로 그

차이는 2이다.

15

A~C의 양성자수, 전자 수는 다음과 같다.

구분	A	B	C
양성자수	8	10	12
전자 수	10	10	10

ㄱ. 중성 원자인 것은 양성자수와 전자 수가 같은 B이다.

ㄴ. A~C의 전자 수는 모두 10으로 같다.

ㄷ. A는 -2가의 음이온이고, C는 +2가의 양이온이므로 이

들로 이루어진 화합물의 화학식은 CA이다.

16

ㄱ. 염소의 평균 원자량은 동위 원소의 존재비에 의해 결

정되므로 [eqn: {35 TIMES a+37 TIMES b} over {100} =35.5]와 [eqn: a]+[eqn: b]=100의 식이 성립한다. 따라서 [eqn: a]=75, [eqn: b]=25이므로 [eqn: a]:[eqn: b]=3:1이고, [eqn: a]=3[eqn: b]이다.

ㄴ. 원자 번호가 17이므로 양성자수는 17이다. 중성자수=

질량수-양성자수이므로 두 동위 원소의 중성자수는 각각

18과 20이다. 따라서 중성자수의 합은 38이다.

ㄷ. 염소 분자(Cl2)에서 분자량이 74인 분자가 되려면 질

량수가 37인 염소 원자끼리의 결합에 의해 분자가 형성되

어야 한다, 이때 질량수가 37인 염소 원자의 존재 확률이

[eqn: {1} over {4}]이므로 분자량이 74인 염소 분자의 존재 비율은

[eqn: LEFT ( {1} over {16} TIMES 100 RIGHT ) %]이다.

17

모범답안_ (1) 대부분의 α 입자는 금박을 그대로 통과하고, 극소수의 α 입자가 90° 이상 큰 각도로 튕겨져 나온다.

(2) 원자의 대부분은 빈 공간이며, 원자의 중심에는 양전

하를 띠고 원자 질량의 대부분을 차지하는 원자핵이 있다.

해설_ (1) (가)의 경우 원자 내부에 양전하가 고르게 분포

되어 있으므로 일부의 α 입자만 조금 휠 것으로 예상할 수 있다. 또한 α 입자는 전자에 비해 질량이 매우 크고 아

주 빠른 속도로 움직이므로 전자와 충돌해도 경로가 변하

지 않을 것으로 예상할 수 있다. 그러나 실제로 (나)와 같

이 대부분의 α 입자는 금박을 그대로 통과하고, 극소수의 α 입자가 90° 이상 큰 각도로 튕겨져 나온다.

(2) 대부분의 α 입자가 금박을 그대로 통과하였으므로 원

자의 대부분은 빈 공간임을 알 수 있다. 또한 상당히 무겁

고 양전하를 띠는 α 입자가 큰 각도로 휘어지거나 튕겨져

나오려면 양전하를 띤 어떤 입자가 매우 작은 공간에 밀

집되어 있어야 하므로, 원자의 중심에는 양전하를 띠고 질

량의 대부분을 차지하는 원자핵이 있다는 것을 알 수 있

다.

(1)튕겨져 나온다. (2)빈 공간, 양전하, 원자핵

정답 키워드

문항	등급	채점 기준	배점(%)
(1)	A	대부분의 입자는 그대로 통과한다는 것과 극소수의 입자는 큰 각도로 튕겨져 나온다는 것을 모두 옳게 서술한 경우	100
	B	극소수의 입자가 큰 각도로 튕겨져 나온다는 것만 서술한 경우	70
(2)	C	원자의 대부분은 빈 공간이라는 것과 원자핵의 특징을 포함하여 원자핵이 존재한다는 것을 모두 옳게 서술한 경우	100
	D	원자핵의 대부분은 빈 공간이라는 것과 원자핵의 특징을 포함한 원자핵의 존재 중 한 가지만 옳게 서술한 경우	50

18

모범답안_ (A, B, C), (D, E) / 동위 원소는 양성자수는 같고, 질량수(또는 중성자수)는 다른 원소이기 때문이다.

해설_ 중성 원자 A~E의 양성자수, 질량수, 중성자수는 다음과 같다.

구분	A	B	C	D	E
양성자수	1	1	1	2	2
질량수	1	2	3	3	4
중성자수	0	1	2	1	2

동위 원소는 양성자수가 같고 중성자수가 달라 질량수가

다른 원소이므로, 동위 원소는 양성자수가 1인 (A, B, C)

와 양성자수가 2인 (D, E)이다.

양성자수, 질량수(또는 중성자수)

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	동위 원소인 것들을 옳게 고르고, 이유를 옳게 서술한 경우	100
B	동위 원소인 것 중 한 가지만 옳게 고르고, 이유를 옳게 서술한 경우	60
C	동위 원소인 것만 옳게 고른 경우	40