2023년 9월 고1 학평 (2015 교육과정) 통합과학 8번 해설
8.
다음은 다양한 탄소 골격 모형을 보며 학생 A, B, C가 나눈 대화 내용이다. 제시한 내용이 옳은 학생만을 있는 대로 고른 것은? [2점]
- ① A
- ② C
- ③ A, B
- ④ B, C
- ⑤ A, B, C
③
탄소 원자가 전자 수 4(A 옳음), 사슬·가지·고리 모양 골격 가능(B 옳음), 모형에 3중 결합이 있어 공유 전자쌍은 최대 3개(C 틀림) → 정답 ③.
핵심 개념
탄소는 원자가 전자가 4개여서 최대 4개의 원자와 공유 결합할 수 있고, 탄소끼리 단일·2중·3중 결합을 하며 다양한 모양의 골격을 만든다.
단서 따라가기
- 학생 A: 탄소의 원자가 전자 수는 4탄소(원자 번호 6)는 원자가 전자가 4개여서 다른 원자와 공유 결합을 4개 형성한다 학생 A (옳음)
- 학생 B: 사슬 모양, 가지 모양, 고리 모양 / 탁자 위 사슬·가지·육각형 고리 모형탄소는 다른 탄소와 연속해서 결합하여 다양한 모양의 탄소 골격을 만든다 학생 B (옳음)
- 학생 C: 공유 전자쌍 최대 2개 / 탁자 위 탄소 2개가 3중 결합한 모형두 탄소 원자 사이에는 단일·2중·3중 결합이 가능하여 공유 전자쌍은 최대 3개이다 학생 C (틀림 — 최대 3개)
정답 근거
학생 A: 탄소의 원자가 전자 수는 4이므로 옳다. 학생 B: 탄소는 다른 탄소 원자와 결합하여 사슬 모양, 가지 모양, 고리 모양의 골격을 만들 수 있으므로 옳다. 따라서 옳은 학생은 A, B이고 정답은 ③이다. (학생 C는 두 탄소 원자 사이에 3중 결합이 가능하여 공유된 전자쌍의 수가 최대 3이므로 틀리다.)
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 고리 모양 골격을 탄소의 성질이 아닌 특수한 경우로 여겨 B의 진술을 의심하기 쉽다.
A는 옳지만, 탄소는 사슬·가지·고리 모양 골격을 모두 만들 수 있으므로 B도 옳은데 빠졌다.
②
함정 2중 결합만 기억하고 3중 결합을 떠올리지 못해 공유 전자쌍이 최대 2개라고 생각하기 쉽다.
두 탄소 원자 사이에는 3중 결합이 가능하므로 공유 전자쌍은 최대 3개여서 C는 틀리고, 옳은 A, B가 빠졌다.
④
함정 원자가 전자 수(4)를 전자 껍질 수나 전체 전자 수(6)와 혼동하고, 3중 결합을 떠올리지 못하는 실수가 겹친 경우이다.
B는 옳지만, 탄소의 원자가 전자 수는 4이므로 A가 빠졌고, 공유 전자쌍은 최대 3개이므로 C는 틀리다.
⑤
함정 그림 속 2중 결합 모형만 보고 3중 결합 모형(탄소 2개가 세 줄로 연결된 모형)을 지나치기 쉽다.
A, B는 옳지만, 두 탄소 원자 사이 공유 전자쌍은 3중 결합에서 3개까지 가능하므로 C는 틀리다.
이 문항이 묻는 능력
탄소의 원자가 전자 수와 결합 방식을 바탕으로 탄소 골격의 다양성에 관한 진술의 참·거짓을 판단하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
각 학생의 진술을 탄소의 원자가 전자 수, 골격 모양, 결합 종류 중 어디에 해당하는지 분류 → 그림 속 모형(고리, 2중·3중 결합)과 대조해 진술의 참·거짓 판정
관련 개념
원자가 전자원자의 전자 배치에서 가장 바깥 전자 껍질에 들어 있으며 화학 결합에 참여하는 전자이다. 같은 족 원소는 원자가 전자 수가 같아 화학적 성질이 비슷하며, 1·2족과 13~17족 원소의 원자가 전자 수는 족 번호의 끝자리와 같고 18족 원소는 0으로 본다.
공유 결합비금속 원소의 원자들이 전자를 내놓아 전자쌍을 만들고, 이 전자쌍을 서로 공유하여 형성되는 화학 결합이다. 물(H₂O), 산소(O₂) 등이 대표적이며, 원자들은 공유한 전자쌍을 통해 비활성 기체와 같은 전자 배치를 이룬다. 두 원자가 전자쌍 1개를 공유하면 단일 결합, 2개를 공유하면 2중 결합이다.
탄소 화합물 원자가 전자 공유 결합 탄소 골격 3중 결합
'원자가 전자' 개념이 나온 다른 기출
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