Ⅲ-1. 화학 결합

08. 이온 결합

정답과 해설

[정답] ⑤

ㄴ. 화합물 X를 분해했을 기체 [eqn: rmA _{2}]와 [eqn: rmB _{2}]가 생성되었으므로 A와 B는 비금속 원소이다. 따라서 화합물 X는 비금속 원소인 A와 B의 공유 결합으로 이루어져 있으며, A와 B는 전기 음성도가 다르므로  극성 공유 결합을 이룬다.

해설

ㄷ. 생성된 기체의 몰수 비가 [eqn: rmA _{2}] : [eqn: rmB _{2}] = 1 : 2이므로 화합물 X에 포함된 원자 수의 비도 A : B = 1 : 2이다. 따라서 X에서 성분 원소의 비 [eqn: rm {B```원자```수} over {A```원자```수}]=2이다.

ㄱ. 화합물을 전기 분해하면 (+)극에서 전자를 잃는 산화 반응이 일어난다.

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[정답] ①

화학 결합에 전자가 관여한다는 것은 전기 분해로 알 수 있으며, 공유 결합 화합물에 관한 실험이므로 실험 제목은 물의 전기 분해이다.

해설

[정답] ②

H2O은 2가지 원소로 이루어진 화합물이므로, 전기 분해와 같은 화학적 방법으로 분해하여 구성 원소의 비를 알아낼 수 있다.

해설

② H2O을 전기 분해할 때 생성되는 H2와 O2는 모두 무극성 분자이므로 물에 녹지 않는다. 유리관 양쪽에 수용액을 가득 채운 후, 콕을 닫고 전원 장치를 사용하여 전류를 흘려주면 전기 분해가 되고, 생성된 H2([eqn: g])와 O2([eqn: g])가 각각 유리관에 모이게 된다. 전기 분해가 끝나면 유리관 내 수면의 높이 변화를 통해 포집된 H2([eqn: g])와 O2([eqn: g])의 부피를 측정한다. 따라서 (나)는 ㄴ, (다)는 ㄱ, (라)는 ㄷ이다.

[정답] ⑤

실험Ⅰ은 물의 전기 분해 장치이고, Ⅱ는 NaCl 용융액의 전기 분해 장치이다. 따라서 실험Ⅰ과 Ⅱ를 통해 화합물의 전기 분해를 수행하려는 것이다.

해설

[정답] ②

표는 A~D의 바닥 상태 전자 배치에 해당하므로 A는 [eqn: RM _{ 8}RMO], B는 [eqn: rm _{11} rm Na], C는 [eqn: rm _{12} rm Mg], D는 [eqn: rm _{17} rm Cl]에 해당한다.

해설

ㄴ. BD([eqn: s])는 NaCl, CA([eqn: s])는 MgO이다. 이때 [eqn: RMB ^{+}]는 [eqn: rm Na ^{+}]이고, [eqn: rm C ^{2+}]는 [eqn: rm Mg ^{2+}]으로서 네온(Ne)의 전자 배치를 하며 전자껍질 수는 같지만, 유효 핵전하가 [eqn: rm Mg ^{2+}]이 [eqn: rm Na ^{+}]보다 크므로 양이온의 반지름은 [eqn: RMB ^{+}]([eqn: rm Na ^{+}])가 [eqn: rm C ^{2+}]([eqn: rm Mg ^{2+}])보다 크다.

ㄱ. CA는 MgO로서 이온 결합 물질이므로 고체 상태에서는 이온들이 자유롭게 움직일 수 없으므로 전기 전도성이 나타나지 않는다. B는 금속 Na이므로 금속 결합 물질의 경우 자유 전자가 존재하므로 고체 상태에서도 전기 전도성이 나타난다. 따라서 CA([eqn: s])는 B([eqn: s])보다 전기 전도성이 크지 않다.

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ㄷ. [eqn: rmAD _{2}]는 [eqn: rm OCl _{2}]로서 비금속 원소의 화합물이므로 공유 결합 물질에 해당한다.

[정답] ④

④ 공유 결합성 물질인 설탕과 아세트산은 액체 상태에서 전기 전도성이 없고, 이온 결합성 물질인 염화 나트륨과 산화 철은 액체 상태에서 전기 전도성이 있다.

해설

[정답] ④

고체 염화 나트륨([eqn: rmNaCl])은 이온 결합 물질에 해당하므로 상온에서 대부분 고체로 존재하며, 이온 사이의 정전기적 인력에 의해 결합되어 있어 녹는점이 높다. 따라서 높은 온도에서 가열하여 용융액으로 만든 후 전기 분해해야 한다.

해설

[정답] ④

금속 원소의 종류에 따라 불꽃 반응의 색깔이 다른지 확인하기 위해서는 비금속 원소의 종류는 같고 금속 원소의 종류가 다른 화합물에 대해 실험해야 하므로 보기 중에 [eqn: rm LiCl], [eqn: rm KCl], [eqn: rmCaCl _{2}], [eqn: rm CuCl _{2}]를 사용할 수 있다.

해설

불꽃 반응의 색깔이 비금속 원소의 종류에 따라 다르지 않다는 것을 확인하기 위해서는 금속 원소의 종류는 같고 비금속 원소의 종류가 다른 화합물에 대해 실험해야 하므로 보기 중에 [eqn: rm NaF], [eqn: rm NaI], [eqn: rm NaBr]을 사용할 수 있다. 따라서 두 조건을 만족하는 것은 ④의 [eqn: rm KCl]과 [eqn: rm NaBr]이다.