01 이온에 대한 설명으로 옳은 것은?

Ⅲ. 아름다운 분자 세계 / 1. 화학 결합

14. 이온 결합

소단원 문제

① 전기적으로 중성인 입자이다.

② 중성자 수와 전자 수가 서로 다른 입자이다.

③ 양성자 수와 전자 수가 서로 다른 입자이다.

④ 양성자 수와 중성자 수가 서로 다른 입자이다.

⑤ 원자가 양성자를 잃거나 얻어서 생긴 입자이다.

02 다음에서 설명하는 입자를 화학식으로 나타내시오. (단, X, Y, Z는 임의의 원소 기호이다.)

(1) 원소 기호 X인 원자가 n개의 전자를 얻은 입자

(2) 원소 기호 Y인 원자가 m개의 전자를 잃은 입자

(3) 화학식이 Z3+인 이온이 3개의 전자를 얻은 입자

(4) (1)에서 생성된 X의 이온과 (2)에서 생성된 Y의

이온이 결합하여 생성된 화합물

03 그림은 원자 A, B가 결합하여 이온 결합 물질이 생성되는 과정을 전자 배치 모형으로 나타낸 것이다. (가)~(다)에 적절한 전자 배치 모형을 나타내시오.

04 그림은 주기율표에 일부 원소를 나타낸 것이다.

원소 A~H로 이루어진 화합물의 화학식이 옳지 않은 것은? (단, A∼H는 임의의 원소 기호이다.)

① ED	② FC	③ HD

④ BA3	⑤ G2C3

05 고체 NaCl은 전기를 통하지 않지만, 액체 NaCl은 전기를 통하는 이유에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 결정은 전기를 통하지 않기 때문이다.

② 액체 상태가 고체 상태보다 전자가 많기 때문이다.

③ 고체 NaCl은 분자이고, 액체 NaCl은 이온화하기

때문이다.

④ 고체는 원자로 이루어져 있고, 액체는 이온으로 이루어

져 있기 때문이다.

⑤ 고체에서는 이온이 움직일 수 없고, 액체에서는 이온이

움직일 수 있기 때문이다.

06 그림은 이온 결합 물질에서 양이온과 음이온의 배열을 나타낸 것이다.

이온 결합 물질의 성질에 대한 설명으로 옳은 것은 O, 옳지 않은 것은 X로 표시하시오.

(1) 상온에서 분자로 존재한다.····························(     )

(2) 상온에서 기체로 존재하는 물질이 있다.··········(     )

(3) 고체 상태에서는 전기 전도성이 없으나 액체 상태에서는 전기 전도성이 있다.·······································(     )

(4) 물보다 식용유에 더 잘 녹는다.······················(     )

(5) 단단하지만 잘 부서진다.·······························(     )

07 다음과 같은 성질을 가지는 물질은?

•상온에서 고체이다.

•물에 녹이면 수용액은 전기를 통한다.

•전기를 통하지 않다가 가열하여 특정 온도가 되면 전기를 통하기 시작한다.

① C               ② Cu           ③ I2

④ CaCl2                    ⑤ SiO2

08 표는 이온 A~ D의 양성자 수와 전자 수를 나타낸 것이다.

이온	A	B	C	D
양성자 수	8	9	11	12
전자 수	10	10	10	10

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

	<보 기>
ㄱ. 양이온은 A와 B이다. ㄴ. 녹는점은 DA가 CB보다 높다. ㄷ. 전하량의 크기는 C가 D보다 작다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09 그림은 원자 A~D의 전자 배치 모형을, 표는 안정한 화합물 (가)~(라)의 구성 원소를 나타낸 것이다.

화합물	(가)	(나)	(다)	(라)
구성 원소	A, B	A, D	B, C	B, D

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① (가)의 화학식은 AB2이다.

② (나)는 이온 결합 물질이다.

③ (다)에서 B와 C의 전자 배치는 서로 같다.

④ (라)에서 B와 D는 모두 옥텟 규칙을 만족한다.

⑤ 원소 C와 D는 공유 결합을 한다.

10 그림은 XY2의 화학 결합 모형을 나타낸 것이다.

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

	<보 기>
ㄱ. X는 2주기 원소이다. ㄴ. XY2는 액체 상태에서 전기 전도성이 있다. ㄷ. 바닥상태 원자의 홀전자 수는 X가 Y보다 많다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11 그림은 2, 3주기 원소 A~C의 원자 반지름과 [eqn: {이온`반지름} over {원자`반지름}]을 나타낸 것이다. A~C의 이온의 전자 배치는Ne과 같다.

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

	<보 기>
ㄱ. A와 B의 화합물은 이온 결합 물질이다. ㄴ. A의 이온 반지름은 C의 이온 반지름보다 작다. ㄷ. A와 B의 화합물은 A와 C의 화합물보다 끓는점이 높다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

12 그림은 이온 A~E의 이온 반지름과 이온의 전하를 나타낸 것이다. (단, A~E는 각각 O, Na, Mg, Cl, K의 이온 중 하나이다.)

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 이온 간 인력은 AD가 CE보다 크다. ㄴ. B와 C의 중성 원자는 같은 족이다. ㄷ. C가 전자를 얻으면 반지름이 작아진다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

13 표는 몇 가지 이온 결합 물질의 이온 간 거리와 녹는점을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 이온 결합 물질의 녹는점은 이온의 전하량과 이온 간 거리에 영향을 받는다. ㄴ. LiBr의 녹는점 (가)는 2825°C보다 높다. ㄷ. CaO의 이온 간 거리 (나)는 210pm보다 길고 256pm보다 짧다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

서술형 문제

14 그림은 A+과 B-의 이온 간 거리에 따른 에너지 변화를 나타낸 것이다.

이 그림을 이용하여 두 이온이 결합하는 이유를 r0와 E0를

포함하여 서술하시오.

15 그림은 NaF(s)과 NaCl(s)을 가열할 때 온도에 따른 전기 전도도를 측정한 결과이다.

NaF(s)이 나타내는 결과가 (가)와 (나) 중 어느 것인지 그

이유와 함께 서술하시오.

16 그림은 외부에서 이온 결합 화합물에 힘을 가했을 때의 모습을 나타낸 것이다.

힘을 가했을 때의 결과와 그 이유에 대해 서술하시오.

정답과 해설

01 ③  02 (1)Xn- (2)Ym+ (3)Z (4)YnXm  03 해설참조  04 ③ 05 ⑤  06 (1)X (2)X (3)O (4)X (5)O  07 ④ 08 ④ 09 ⑤ 10 ② 11 ③ 12 ④ 13 ③ 14 해설참조 15 해설참조 16 해설참조

01

이온은 원자가 전자를 잃거나 얻어서 생성되는 전기적 성질을 갖는 입자이다. 원자는 양성자 수와 전자 수가 같으므로 이온은 양성자 수와 전자 수가 서로 다르다.

02 (1) n개의 전자를 얻으면 음전하를 띠는 전자가 양성자보다 n개 많으므로 Xn-로 표시한다.

(2) m개의 전자를 잃으면 음전하를 띠는 전자가 양성자보다 m개 부족하여, 상대적으로 양전하를 띠는 양성자가 전자보다 m개 더 많으므로 Ym+로 표시한다.

(3) 이온 결합 화합물은 전기적으로 중성이어야 하므로 Xn+과 Ym+이 m : n의 개수비로 결합하여 화합물 YnXm을 생성한다.

03

(가) 원자 A는 옥텟 규칙을 만족하기 위하여 가장 바깥 전자껍질의 전자를 잃으므로 헬륨과 같은 전자 배치가 된다.

(나) 원자 B는 옥텟 규칙을 만족하기 위하여 2개의 전자를 얻어 가장 바깥 전자껍질에 8개의 전자가 배치되므로 네온과 같은 전자 배치가 된다.

(다) A는 A+, B는 B2-가 되므로 화합물은 A2B이다.

04

원소 A~H에 해당하는 실제 원소와 이온식은 표와 같다.

기호	A	B	C	D	E	F	G	H
실제원소	수소	질소	산소	플루오린	나트륨	마그네슘	알루미늄	칼슘
이온식	A+	B3-	C2-	D-	E+	F2+	G2+	H2+

따라서 H는 H2+가 되고, D는 D-가 되어 H와 D의 화합물은

HD2가 된다.

05

어떤 물질이 전기를 통하기 위해서는 전기적 성질을 가진 입자가 자유롭게 움직일 수 있어야 한다.

고체 NaCl과 액체 NaCl은 모두 전기적 성질을 가진 입자인 이온들이 있으나 고체 NaCl은 이온들이 움직일 수 없어서 전기를 통하지 못하고, 액체 NaCl은 이온들이 움직일 수 있어서 전기가 통한다.

06

(1), (2) 이온 결합 물질은 양이온과 음이온이 연속적으로 결합하고 있으므로 분자가 없고, 결합력이 강하여 녹는점이 높으므로 상온에서 고체로 존재한다.

(3) 고체 상태에서는 이온이 움직일 수 없으므로 전기 전도성이 없으나 액체 상태에서는 이온들이 움직일 수 있어서 전기 전도성이 있다.

(4) 극성 물질이므로 식용유보다는 물에 잘 녹는다.

(5) 규칙적으로 배열되어 있기 때문에 단단하지만, 힘에 의해 규칙성이 깨지면 잘 부서진다.

07

고체 상태에서 전기를 통하지 않다가 가열함에 따라 어느 순간에 전기가 통하는 것은 융해가 일어나 액체 상태로 되었기 때문이다. 그러므로 이 물질은 이온 결합 물질로 볼 수 있으며, 상온에서 고체인 것과 수용액이 전기를 통하는 것도 이온 결합 물질의 성질과 일치한다. 이온 결합 물질에 해당하는 물질은 CaCl2이다.

08

ㄴ, ㄷ. 각 이온의 이온식은 A2-, B-, C+, D2+로 전하량이 작은 이온으로 이루어진 CB보다 전하량이 큰 이온으로 이루어진 DA가 녹는점이 높다.

ㄱ. 양성자 수보다 전자 수가 더 큰 A와 B는 음이온이고, 전자 수보다 양성자 수가 더 큰 C와 D는 양

오답 체크

이온이다.

09

전자 배치로 보아 A~D는 각각 O, F, Na, Mg이다. 따라서 화합물 (가)~(라)는 각각 AB2(OF2), DA(MgO), CB(NaF), DB2(MgF2)이다. (나)는 금속 원소와 비금속 원소로 이루어진 이온 결합 물질이며, A~D의 이온의 전자 배치는 모두 Ne의 전자 배치와 같다. (라)에서 B와 D는 모두 옥텟 규칙을 만족하며, 원소 C와 D는 모두 금속으로 금속 결합을 하며, 공유 결합을 할 수 없다.

10ㄴ. XY2는 이온 결합 물질이므로 액체 상태에서 전기 전도성이 있다.

ㄱ. X2+과 Y-의 전자 배치가 Ne과 같으므로 X는 3주기 원소이다. X는 2족인 마그네슘(Mg)이고, Y는 17족인 플루오린(F)이다.

오답 체크

ㄷ.바닥상태에서 홀전자 수는 Mg은 없고, F은 1개이다.

11

ㄱ. A와 B의 화합물은 금속 원소와 비금속 원소의 화합물이므로 이온 결합 물질이다.

ㄷ. 원자 번호가 증가함에 따라 원자 반지름은 감소한다. 따라서 원자 번호는 C보다 B가 크고, 이온의 전하량도 C보다 B가 크다.

그러므로 A와 B의 화합물의 끓는점은 A와 C의 화합물의 끓는점보다 높다.

ㄴ. 원자 반지름보다 이온 반지름이 큰 A는 비금속 원소이고, 원자 반지름보다 이온 반지름이 작은 B, C는 금속이다. 이온의 전자 배치가 모두 Ne과 같으므로 비금속인 A의 이온 반지름이 금속인 C의 이온 반지름보다 크다.

오답 체크

12

ㄱ. O, Na, Mg의 이온은 Ne의 전자 배치를 가지며, Cl, K의 이온은 Ar의 전자 배치를 가진다.

전자 배치가 같은 이온에서 반지름은 원자 번호가 클수록 작으므로 각 원자의 이온 반지름은 Cl->K+>O2->Na+>Mg2+의 순서일 것으로 예상된다.

자료에서 이온의 전하를 보면 C가 +1, D가 -2이므로 C는K+, D는 O2-이다. A~E는 각각 Mg2+, Na+, K+, O2-, Cl-이다.

AD는 CE에 비해 이온의 전하량이 크고, 이온 간 거리도 가까우므로 이온 간 인력이 크다.

ㄴ. B와 C의 중성 원자는 각각 Na와 K이다. 따라서 B와 C는 모두 1족 원소이다.

ㄷ. C는 K+이므로 전자를 얻어 원자가 되면 반지름이 커진다.

오답 체크

13

이온 결합 화합물의 녹는점은 이온의 전하량이 클수록, 이

온 간 거리가 가까울수록 높다. 그러므로 (가)는 614°C보

다 낮고, (나)는 210pm와 256pm의 사잇값을 갖는다.

14

모범답안_ 두 이온이 무한히 멀리 떨어져서 결합하지 않고 있을 때보다 r0의 거리를 유지할 때의 에너지가 E0로 감소하여 안정하므로 일정한 거리를 유지하여 결합한다.

r0,, 안정, E0

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	이유를 정확하게 서술한 경우, 정답 키워드를 모두 정확하게 정답에 서술한 경우	100
B	에너지 관계를 비교하지 않고 안정하기 때문이라고 서술한 경우	70

15

모범답안_ (나), t1은 (가)의 녹는점이고, t2는 (나)의 녹는점인데 NaF과 NaCl은 이온의 전하량은 같고, 이온 간 거리는 NaF이 짧으므로 녹는점은 NaF이 높다. 그러므로 녹는점이 높은 (나)가 NaF의 결과이다.

녹는점, 이온의 전하량, 이온 간 거리

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	(나)를 고르고, 정답 키워드를 모두 사용하여 이유를 정확하게 서술한 경우	100
B	(나)를 고르고, 이유를 NaF의 녹는점이 높다고만 서술한 경우	70
C	(나)만 고른 경우	30

16

모범답안_ 양이온과 음이온이 규칙적으로 배열된 상태에서 이온 결합 화합물에 힘을 가하여 이온 층이 밀리면 같은 전하를 띤 이온이 만나게 되어 반발력이 작용하므로 쉽게 부스러진다.

이온 층, 부스러짐

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	이온 층이 밀리면 같은 전하를 띤 이온이 만나게 되어 부스러짐을 옳게 서술한 경우	100
B	부스러진다고는 했으나, 이유에서 같은 전하를 띤 이온이 만난다는 내용이 없는 경우	70
C	부스러진다고만 한 경우	30