고2·3 화학Ⅰ의 「분자의 구조와 성질」 단원은 분자가 어떤 모양을 하는지, 그리고 그 모양과 결합의 성질이 분자의 극성을 어떻게 정하는지를 다룹니다. 아래 20문항으로는 전자쌍 수 세기, 결합각 비교, 분자 모양 구분, 결합의 극성과 분자의 극성 판단이 각각 어느 정도 자리 잡았는지 확인합니다.
📝 분자의 구조와 성질 시험지 — 20문항, 정답·해설은 뒤쪽 별지
이름
날짜
점수/100
배점 · 20문항 · 한 문항 5점 · 100점 만점 · 권장 풀이 시간 30분 · 기본·보통·심화가 섞여 나옵니다(정답·해설은 별지).
‘PDF 만들기’를 누르면 화면과 같은 문제로 A4 PDF 파일이 내려받아지고, 폰에서도 됩니다. 같은 학년·같은 과목 문제는 하루에 한 번 만들어지고, 그날은 같은 문제가 다시 나옵니다. 인쇄물 맨 위에 이름·날짜·점수 칸이 함께 찍힙니다.
원장 한마디
20문항은 전자쌍 수 세기, 결합각 비교, 분자 모양 구분, 극성 판단으로 나뉘어 있습니다. 저는 한 번에 다 맞히는 것보다 어느 덩어리에서 틀리는지 보는 쪽이 쓸모 있다고 봅니다.
풀 때는 답지를 닫아 두십시오. 막히면 한참 붙들고 있다가, 그래도 안 되면 번호에 표시만 하고 넘어갑니다. 채점이 끝나면 틀린 번호만 따로 적어 두세요. 그리고 몇 주 지나 시험이 가까워졌을 때 그 번호만 다시 풀어 보십시오. 그 사이 잊어버렸다면 바로 그때가 다시 풀 때입니다.
맞힌 문항도 한두 개는 소리 내어 설명해 보게 하세요. 옆에서 조금 거들어야 말이 나온다면 아직 자기 것이 아닙니다.
— 수학의 신호 원장
시험지에서 뽑아 본 문제
2주기 원소인 C, N, O, F 중 전기 음성도가 가장 큰 원소는? ① C ② N ③ O ④ F정답 · ④ F — 같은 주기에서는 원자 번호가 클수록 유효 핵전하가 커져 전기 음성도가 대체로 커진다. 2주기 원소 중 F의 전기 음성도가 가장 크다.
표는 2주기 원소의 전기 음성도이다. 이 자료로 볼 때, 다음 결합 중 극성이 가장 큰 것은? 원소 | Li | Be | B | C | N | O | F 전기 음성도 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 두 원자의 전기 음성도 차이가 클수록 공유 전자쌍이 한쪽으로 더 치우쳐 결합의 극성이 커진다. ① C–N ② N–O ③ C–O ④ C–F정답 · ④ C–F — 전기 음성도 차는 C–N 0.5, N–O 0.5, C–O 1.0, C–F 1.5이다. 차이가 가장 큰 C–F 결합의 극성이 가장 크다.
다음 중 분자 내 공유 전자쌍 수와 비공유 전자쌍 수가 서로 같은 것은? (단, 비공유 전자쌍 수는 분자 전체의 합이다.) ① CH₄ ② NH₃ ③ H₂O ④ HCN정답 · ③ H₂O — H₂O는 공유 전자쌍 2개, 비공유 전자쌍 2개(O 원자의 2쌍)로 같다. CH₄는 4개와 0개, NH₃는 3개와 1개, HCN은 4개(H–C 1개와 C≡N 3개)와 1개이다.
메테인(CH₄)과 수증기(H₂O)의 혼합 기체 0.5 mol에 들어 있는 비공유 전자쌍이 모두 0.6 mol일 때, 이 혼합 기체에 들어 있는 극성 분자의 질량(g)을 단위와 함께 쓰시오. (H₂O의 분자량은 18이다.)정답 · 5.4 g — CH₄는 비공유 전자쌍이 0개, H₂O는 분자당 2개이다. H₂O를 x mol이라 하면 2x = 0.6이므로 x = 0.3 mol이고, 극성 분자는 H₂O뿐이므로 질량은 0.3 mol × 18 g/mol = 5.4
시험지는 같은 단원의 기본·보통·심화 문항을 섞어 20개로 냅니다. 위 문제는 그 가운데 몇 개를 옮겨 놓은 것입니다.
분자의 구조와 성질, 핵심 흐름
이 단원의 출발점은 전자쌍입니다. 중심 원자 둘레의 전자쌍 무리(공유 전자쌍과 비공유 전자쌍을 모두 포함) 수를 세고, 그 구성에 따라 분자 모양이 정해집니다. 이때 이중 결합이나 삼중 결합은 전자쌍 하나처럼 한 방향으로 셉니다. 중심 원자의 전자쌍이 4개일 때 비공유 전자쌍이 0개, 1개, 2개로 늘면 결합각은 109.5°, 107°, 104.5°로 작아지고 모양도 달라집니다.
모양 다음에는 극성으로 이어집니다. 먼저 두 원자의 전기 음성도 차로 결합의 극성을 보고, 다음으로 분자 모양이 대칭인지를 봅니다. CCl₄, CO₂, BF₃처럼 대칭이면 쌍극자 모멘트가 상쇄되어 무극성이고, NH₃나 H₂O처럼 상쇄되지 않으면 극성 분자입니다.
분자의 구조와 성질에서 헷갈리는 곳
결합의 극성과 분자의 극성 CCl₄는 극성 결합을 가지지만 무극성 분자입니다. 결합이 극성이라는 사실만으로 분자를 극성이라 답하면 틀리므로 모양이 대칭인지 함께 봐야 합니다.