01 전기 음성도와 결합의 극성에 대한 설명으로 옳지 않은 부분을 찾아 옳게 고치시오.

Ⅲ. 아름다운 분자 세계 / 2. 분자 구조와 극성 및 탄소 화합물

17. 분자의 극성

소단원 문제

(1) 전기 음성도는 원자가 비공유 전자쌍을 끌어당기는

상대적 세기를 나타낸다.

(2) 같은 주기에서 원자 번호가 큰 원소일수록 전기 음성

도가 작다.

(3) 2원자 분자에서 두 원자의 전기 음성도가 같아서 전

자가 균등하게 공유되는 결합을 극성 공유 결합이라고

한다.

(4) 분자의 모양이 대칭 구조를 이루어 쌍극자 모멘트가     0인 분자를 극성 분자라고 한다.

(5) 다원자 분자의 경우 성분 원소들의 결합이 극성 공유    결합이면 분자는 극성 분자이다.

02 다음은 공유 결합으로 분자를 이루는 4가지 물질을 화학식으로 나타낸 것이다.

H2      O3      BF3      NF3

표는 이 분자들을 결합의 극성 유무에 따라, 분자의 극성 유무에 따라 구별하여 정리한 것이다.

구분	극성 공유 결합	무극성 공유 결합
극성 분자	(가)	(나)
무극성 분자	(다)	(라)

(가)~(라)에 적당한 분자를 써 넣으시오.

03 다음 <보기>의 공유 결합 중에서 극성의 세기가 큰 것부터 차례로 나열하시오.

	<보 기>
ㄱ. Br-H ㄴ. Cl-H ㄷ. F-H ㄹ. I-H

04 분자의 극성 유무는 분자를 구성하는 원자의 종류와 구조에 의해 결정된다. 다음 중 무극성 분자인 것은?

05 그림은 할로젠 원소의 수소 화합물을 분자 모형으로 나타낸 것이다.

3가지 물질을 극성 세기가 큰 것부터 순서대로 나열하시오.

06 그림은 사염화 탄소(CCl4)의 구조를

나타낸 것이다. 액체 상태에서 액체 상태의 사염화 탄소와 잘 섞일 것으

로 예상되는 물질은?

① 물(H2O)

② 염소(Cl2)

③ 암모니아(NH3)

④ 염화 수소(HCl)

⑤ 염화 나트륨(NaCl)

07 표는 2주기 원소 A~C의 전자 배치와 전기 음성도를 나타낸 것이다,

원자	A	B	C
전자 배치
전기 음성도	2.0	3.0	4.0

원소 A~C로 이루어진 화합물에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~C는 임의의원소 기호이다.)

	<보 기>
ㄱ. A와 B의 결합, B와 C의 결합에서 B의 부분 전하는 종류가 서로 같다, ㄴ. A와 C의 화합물은 극성 공유 결합을 하는 무극성 분 자이다. ㄷ. B와 C의 화합물에서 중심 원자의 비공유 전자쌍 수 는 공유 전자쌍 수의 3배이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

08 분자식이 AB3인 물질의 분자 구조는 그림 (가)와 같이 평면 정삼각형이거나 그림 (나)와 같이 삼각뿔형이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 분자 구조에 관계없이 연소 생성물은 같을 것이다. ㄴ. A에 비공유 전자쌍이 없을 때 분자 구조는 (가)와 같 아진다. ㄷ. AB3를 전기장에 넣어 주어 규칙적으로 배열하면 분 자 구조는 (나)이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09 그림은 여러 가지 할로젠화물의 전기 음성도 차이에 따른 결합의 이온성(%)과 결합의 공유성(%)을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. HBr는 HCl보다 결합의 공유성이 크다. ㄴ. 전기 음성도 차이가 1.7보다 크면 모두 이온 결합 물질이다. ㄷ. 할로젠 원소와 수소 사이의 결합은 모두 극성 공유 결합이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 그림은 주기율표의 일부 원소를 나타낸 것이다.

원소 A~I로 이루어진 화합물에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A와 F의 화합물은 물에 녹지 않고, G와 F의 화합물 은 물에 녹는다. ㄴ. B와 I의 화합물과 D와 I의 화합물은 1몰에 I 3몰을 포함하는 4원자 분자이다. ㄷ. CE2와 HE2는 결합각이 서로 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11 그림은 분자량이 비슷한 액체 XCl3와 YCl3의 가는 줄기에 대전체를 가까이 하는 모습이다.

XCl3와 YCl3에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, X와 Y는

임의의 원소 기호이다.)

① XCl3는 입체 구조이고, YCl3는 평면 구조이다.

② X-Cl은 극성 공유 결합이고, Y-Cl은 무극성 공유 결

합이다.

③ XCl3와 YCl3는 모두 중심 원자에 비공유 전자쌍이 있

다.

④ XCl3와 YCl3에서 X와 Y의 주위에는 4개의 전자쌍이

있다.

⑤ XCl3의 가는 줄기에 음전하를 띤 대전체를 가까이 하

면 액체 줄기는 대전체로부터 멀어지는 쪽으로 휘어진

다.

12 표는 분자(이온) 구조를 모형으로 나타낸 것이다.

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

	<보 기>
ㄱ. (가), (나), (다)는 평면 구조이다. ㄴ. (나), (라)는 극성 분자이다. ㄷ. NH3+H+ NH4+의 반응에서 분자 또는 이온의 모양은 (라)에서 (마)로 변한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

13 그림은 무색의 액체 A, B가 담긴 시험관 (가), (나)에 각각 아이오딘(I2)과 황산 구리(II)(CuSO4)를 넣었을 때의 모습과 시험관 (다)에 헥세인과 물이 들어 있는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 아이오딘과 황산 구리(Ⅱ)가 용매에 용해되면 각각 보라색과 푸른색을 나타낸다.)

	<보 기>
ㄱ. A의 밀도는 B보다 작다. ㄴ. A는 무극성 물질이고, B는 극성 물질이다. ㄷ. (다)에서 아이오딘을 넣었을 때 보라색이 나타나는 층이 헥세인 층이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

14 다음은 25℃, 1기압에서 액체 물질 X, Y에 대한 자료와 X, Y에 아이오딘(I2)을 첨가하는 실험을 나타낸 것이다.

[자료]

물질	분자식	중심 원자의 비공유 전자쌍 수
X	A2B	2
Y	CD2	0

[실험 과정과 결과]

(가) X, Y는 서로 섞이지 않고 두 층으로 분리된다.

(나) 과정 (가)의 시험관에 I2을 넣고 흔들어 녹였더니

한 층에서만 녹았다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~D는 1~3주기 임의의 원소 기호이며, 분

자의 중심 원자는 옥텟 규칙을 만족한다.)

	<보 기>
ㄱ. CD2는 2중 결합을 갖는 직선형 분자이다. ㄴ. B와 D는 같은 족 원소이다. ㄷ. (나)에서 I2는 Y 층에 녹는다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

15 표는 서로 다른 2주기 원소의 수소 화합물 A~C에서 중심 원자에 존재하는 전자쌍의 수를 나타낸 것이다.

화합물	A	B	C
공유 전자쌍 수	4	3	2
비공유 전자쌍 수	0	1	2

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 쌍극자 모멘트는 A보다 B가 크다. ㄴ. 중심 원자는 모두 옥텟 규칙을 만족한다. ㄷ. A, B를 C에 녹일 때 A보다 B가 더 잘 녹는다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

16 그림은 플루오린(F)을 포함한 분자 (가)∼(다)의 쌍극자 모멘트와 구성 원소 간의 전기 음성도 차이를 나타낸 것이다. (가)∼(다)는 각각 XF2, YF3, ZF4 중의 하나이며, X~Z는

2주기 원소이다.

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

	<보 기>
ㄱ. (가)~(다)는 모두 극성 공유 결합으로 이루어진 분자이다. ㄴ. (나)를 이루는 원자의 중심은 모두 동일 평면에 있다. ㄷ. (다)는 XF2이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

서술형 문제

17 다음은 물질의 극성과 용해도의 관계에 대한 가설과 가설을 검증하기 위한 실험을 위해 준비한 기구와 시약이다.

[가설] 극성 물질은 극성 용매에 잘 용해되고, 무극

성 물질은 무극성 용매에 잘 용해된다.

[준비물] 시험관, 물, 용매 X, 아이오딘(I2), 용질 Y

(1) 사염화 탄소(CCl4)와 메탄올(CH3OH) 중에서 용매

X로 적절한 물질을 고르고, 그 이유를 서술하시오.

(2) 염화 나트륨(NaCl)과 염화 구리(II)(CuCl2) 중에서 용질 Y로 더 적절한 물질을 고르고, 그 이유를 서술하시오.

18 그림은 어떤 물질 (가)를 금속판 사이에 넣고 전기장을 걸었을 때 일어나는 현상을 나타낸 것이다.

(1) 물질 (가)의 분자가 전기장에서 그림과 같이 배열하는

이유를 서술하시오.

(2) CH4, NH3, H2O을 이용하여 위 실험을 수행했을 때 전

기장에서 그림과 같이 배열할 것으로 예측되는 분자를 고

르고, 그 이유를 서술하시오.

19 분자식이 C2H2Cl2인 물질은 다음 3가지 구조가 가능하다.

(가)               (나)              (다)

3가지 구조 중 어느 것이 무극성 분자인지 서술하시오.

정답과 해설

01 (1)비공유 → 공유 (2) 작다. → 크다. (3) 극성 공유 결합 → 무극성 공유 결합 (4) 극성 분자 → 무극성 분자 (5) 분자는 극성 분자이다. → 분자의 구조에 따라 극성 분자 또는 무극성 분자이다. 02 (가)NF3, (나)O3, (다)BF3, (라)H2 03 ㄷ, ㄴ, ㄱ, ㄹ 04 ① 05 HA, HB, HC 06 ② 07 ② 08 ⑤ 09 ③ 10 ② 11 ① 12 ⑤ 13 ⑤ 14 ⑤ 15 ⑤ 16 ③

17 해설 참조 18 해설 참조 19 해설 참조

01

(1) 전기 음성도는 비공유 전자쌍을 끌어당기는 상대적 세기가 아니고 공유 전자쌍을 끌어당기는 상대적 세기이다.

(2) 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 전기 음성도는 크다.

(3) 2원자 분자에서 두 원자의 전기 음성도가 같아서 전자가 균등하게 공유되는 결합은 극성 공유 결합이 아니고 무극성 공유 결합이다.

(4) 분자의 모양이 대칭 구조를 이루어 쌍극자 모멘트가 0인 분자는 극성 분자가 아니고 무극성 분자이다.

(5) 다원자 분자의 경우 성분 원소들의 결합이 극성 공유 결합인 경우 분자의 구조가 대칭이면 무극성 분자이고, 비대칭이면 극성 분자이다.

02

같은 원자 사이의 공유 결합은 무극성 결합이고, 다른 원자 사이의 공유 결합은 극성 결합이다, 분자가 대칭 구조이면 무극성 분자이고, 비대칭 구조이면 극성 분자이다. 따라서 (가)는 NF3, (나)는 O3, (다)는 BF3, (라)는 H2이다.

03

전기 음성도의 크기는 F>Cl>Br>I이며, 2원자 분자에서 전기 음성도 차이가 클수록 극성의 세기가 크다.

04

분자가 대칭 구조이면 무극성 분자이고, 비대칭 구조이면 극성 분자이다. ①만 대칭 구조로 무극성 분자이다.

05

2원자 분자에서 분자의 극성 세기는 두 원자의 전기 음성도 차이에 비례한다. 할로젠 원소는 원자 반지름이 클수록 전기 음성도가 작으므로 전기 음성도 차이는 HA>HB>HC이고, 극성 세기는 HA>HB>HC이다.

06

극성 물질은 극성 물질에 잘 섞이고, 무극성 물질은 무극성 물질에 잘 섞인다. 사염화 탄소는 무극성 물질이므로 무극성 물질인 염소와 잘 섞일 것이다.

07

ㄴ. A와 C의 화합물은 BF3로 B에는 비공유 전자쌍 없이 공유 전자쌍만 3개이고, 분자 구조는 평면 정삼각형의 대칭 구조이므로 극성 공유 결합을 하는 무극성 분자이다.

ㄱ. B의 전기 음성도는 A보다 크고, C보다 작으므로 A와 B의 결합에서 B는 음전하를 띠고, B와 C의

오답 체크

결합에서 B는 양전하를 띤다.

ㄷ. B와 C의 화합물은 NF3로 중심 원자인 N는 3개의 공

유 전자쌍과 1개의 비공유 전자쌍을 갖는다.

08

ㄱ. 성분 원소가 같은 물질의 연소 생성물은 구조에 관계없이 같다.

ㄴ. (가)는 A에 비공유 전자쌍이 없을 때의 구조이고, (나)는 A에 비공유 전자쌍이 있을 때의 구조이다.

ㄷ. (가)는 무극성 분자, (나)는 극성 분자이므로 기체 물질을 전기장에 넣어 주어 규칙적으로 배열하면 분자 구조는 (나)와 같다.

09

ㄱ. HCl이 HBr보다 위쪽에 있으므로 결합의 이온성은 HCl이 크고, 결합의 공유성은 HBr이 크다.

ㄷ. 할로젠 원소의 수소 화합물은 모두 전기 음성도 차이가 0보다 크므로 극성 공유 결합이다.

ㄴ. HF는 전기 음성도 차이가 1.7보다 크지만 결합의 이온성이 50%보다 작으므로 공유 결합 물질이다.

오답 체크

10

ㄴ. B와 I의 화합물은 BI3이고, D와 I의 화합물은 DI3이다. 따라서 BI3와 DI3는 각각 화합물 1몰에 I 3몰을 포함하는 4원자 분자이다.

ㄱ. A와 F의 화합물은 극성 분자이고, G와 F는 이온 결합 물질이므로 모두 극성 용매인 물에 녹는다.

오답 체크

ㄷ. CE2(CO2)의 구조식은 E=C=E로 중심 원자에 비공유

전자쌍이 없는 직선형 분자이므로 결합각이 180°이다.

HE2(SiO2)는 공유 결정으로 H를 중심으로 사면체형 구조

이고, E를 중심으로 굽은 형 구조이므로 결합각이 CE2와

다르다.

11

① 대전체에 끌리는 XCl3는 극성 분자이고, XCl3가 극성 분자인 경우는 분자 구조가 삼각뿔형인 경우이다. 대전체에 영향을 받지 않는 YCl3는 무극성 분자이고, YCl3가 무극성 분자인 경우는 분자 구조가 평면 정삼각형인 경우이다.

② 서로 다른 원소 사이의 결합은 모두 극성 공유 결합이다.

오답 체크

③ XCl3는 X 주위에 비공유 전자쌍이 있는 삼각뿔형 구조이고, YCl3는 Y 주위에 비공유 전자쌍이 없는 평면 정삼각형 구조이다.

④ 비공유 전자쌍이 있는 X 주위에는 비공유 전자쌍을 포함하여 4개의 전자쌍이 있지만, Y 주위에는 비공유 전자쌍이 없고 3개의 공유 전자쌍이 있다.

⑤ 극성 물질의 액체 줄기에 대전체를 가까이 하면 대전체의 전기적 성질과 관계없이 액체 줄기는 대전체 쪽으로 휘어진다.

12

ㄱ. (가), (나)는 3원자 분자로 평면 구조이며, (다)는 평면 정삼각형으로 평면 구조이다.

ㄴ. 굽은 형의 (나)와 삼각뿔형의 (라)는 비대칭 분자 구조이므로 극성 분자이다.

ㄷ. NH3는 중심 원자 주위에 3개의 공유 전자쌍과 1개의 비공유전자쌍을 가지므로 (라)의 구조이고, NH4+는 공유 전자쌍만 4개이므로 (마)의 구조이다.

13

ㄱ. A 층이 위쪽에 있으므로 A의 밀도는 B보다 작다.

ㄴ. A에는 무극성 물질인 아이오딘이 녹았으므로 A는 무

극성 물질이고, B에는 이온 결합 물질인 황산 구리(Ⅱ)가

녹았으므로 B는 극성 물질이다.

ㄷ. 아이오딘이 무극성 물질이므로 무극성 용매인 헥세인

에 녹아서 보라색을 나타낸다.

14

X와 Y에서 중심 원자인 B와 C가 옥텟 규칙을 만족하고, B는 2개의 비공유 전자쌍이 있으며, C는 비공유 전자쌍이 없으므로 X는 굽은 형의 극성 분자이고, Y는 직선형의 무극성 분자이다.

ㄱ. CD2에서 C가 비공유 전자쌍 없이 옥텟 규칙을 만족하는 것은 CD2가 2개의 D와 2개의 2중 결합을 하는 직선형 분자이기 때문이다.

ㄴ. A2B에서 B는 2개의 단일 결합과 2개의 비공유 전자쌍이 있으므로 원자가 전자 수가 6인 16족 원소이고, CD2에서 D는 C와 2중 결합을 하므로 16족 원소이다.

ㄷ. I2는 무극성 물질이므로 무극성 용매인 Y에 용해된다.

15

A~C는 각각 CH4, NH3, H2O이다.

ㄱ. A는 무극성이므로 쌍극자 모멘트가 0이고, B는 극성

이므로 쌍극자 모멘트가 0보다 크다.

ㄴ. 중심 원자 주위에는 모두 4개의 전자쌍이 있으므로 옥

텟 규칙을 만족한다.

ㄷ. 비공유 전자쌍이 없는 A는 무극성 물질이고, 비공유

전자쌍이 있는 B와 C는 극성 물질이다. 그러므로 극성인

C에는 무극성인 A보다 극성인 B가 더 잘 녹는다.

16

ㄱ. (가)~(다)는 모두 전기 음성도 차이가 0보다 크므로 극성 공유 결합으로 이루어진 분자이다.

ㄷ. (가)는 무극성 분자이므로 ZF4이고, 원자 번호는 X>Y

이므로 (나)는 YF3, (다)는 XF2이다.

ㄴ. 전기 음성도 차이로 보아 X~Z의 원자 번호는 X>Y>Z 이고, (가)~(다)는 XF2, YF3, ZF4 중 하나이므로 (나)는 YF3이고, 극성 분자이므로 삼각뿔형의 입체 구조이다.

오답 체크

17

모범답안_(1) 사염화 탄소, 이유: 물이 극성 용매이므로 무극성 용매가 필요한데, 사염화 탄소는 무극성 물질이고, 메탄올은 극성 물질이다.

(2) 염화 구리(II), 이유: 아이오딘이 무극성 물질이므로 용질은 극성 물질이 필요하다. 염화 나트륨과 염화 구리(II)는 모두 이온 결합 물질로 극성 물질이지만, 염화 나트륨은 용해되었을 때 무색이고, 염화 구리(II)는 푸른색이므로 염화 구리(II)가 용해 여부를 확인하기 쉽다.

(1)극성, 무극성 (2)극성, 무극성, 무색, 푸른색

정답 키워드

문항	등급	채점 기준	배점(%)
(1)	A	물질을 옳게 고르고, 이유도 옳게 서술한 경우	100
	B	물질만 옳게 고르거나, 이유만 옳게 서술한 경우	50
(2)	A	물질을 옳게 고르고 이유도 옳게 서술한 경우	100
	B	물질만 옳게 고르거나, 이유만 옳게 서술한 경우	50

18

모범답안_ (1) (가)는 극성 분자이므로 전기장에서 다른 극과의 인력과 같은 극과의 반발력 때문에 일정한 방향으로 배열한다.

(2) NH3와 H2O, 이유: 극성 분자가 전기장에서 일정하게 배열하므로 극성 분자인 NH3와 H2O가 해당한다.

(1)전기장, 극성 (2)극성 분자

정답 키워드

문항	등급	채점 기준	배점(%)
(1)	A	전기장과 극성이라는 키워드를 넣어 정확하게 서술한 경우	100
	B	(가)는 극성 분자라는 설명이 빠진 경우	50
(2)	A	분자만 옳게 고르고, 이유도 옳게 서술한 경우	100
	B	분자만 옳게 고르거나 이유만 옳게 서술한 경우	50

19

모범답안_ 분자의 모양이 대칭 구조인 경우 쌍극자 모멘트 합이 0이 되므로 무극성 분자가 된다. 따라서 대칭 구조인 (다)가 무극성 분자이다.

대칭 구조, 쌍극자 모멘트 합

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	(다)를 고르고, 이유를 분자의 모양과 쌍극자 모멘트를 이용하여 옳게 서술한 경우	100
B	(다)를 골랐으나, 이유를 옳게 서술하지 못한 경우	30