2026년 3월 고1 학평 통합과학 11번 해설
11.
다음은 기체 A₂와 B₂의 화학 반응에 대한 자료이다. 반응을 완결시켰을 때 용기에 들어 있는 기체를 분자 모형으로 나타낸 것으로 가장 적절한 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.) [2.5점]
④
A₂ + B₂ → 2AB에서 A₂ 2개와 B₂ 2개가 반응해 AB 4개가 생기고 B₂ 2개가 남으므로(분자 2가지, 원자 A 4개·B 8개 보존), 정답은 ④이다.
핵심 개념
화학 반응에서 원자는 새로 생기거나 없어지지 않고 배열만 바뀌며, 화학 반응식의 계수 비는 반응하는 분자 수 비와 같다.
단서 따라가기
- 생성물은 기체 AB이다반응식을 맞추면 A₂ + B₂ → 2AB → A₂와 B₂는 1 : 1의 분자 수 비로 반응한다 반응식 확정
- 반응 전 그림: A₂ 2개, B₂ 4개A₂ 2개는 B₂ 2개와 반응해 AB 4개를 만들고, B₂ 2개는 반응하지 않고 남는다 반응 후 = AB 4개 + B₂ 2개
- 반응 완결 후 기체 분자는 2가지남는 반응물(B₂)과 생성물(AB)이 함께 있어야 한다 → A₂가 남거나 AB만 있는 그림은 제외 ④ (적절)
정답 근거
생성물이 AB이므로 반응식은 A₂ + B₂ → 2AB이고, A₂와 B₂는 1 : 1로 반응한다. 반응 전 용기에는 A₂ 2개, B₂ 4개가 있으므로 A₂ 2개가 B₂ 2개와 모두 반응하여 AB 4개가 생성되고 B₂ 2개가 남는다. 반응 후 원자 수는 A 4개, B 8개로 반응 전과 같고 분자는 AB와 B₂의 2가지이다. 이와 같은 그림은 ④이다.
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 원자 수(A 4개, B 8개)만 맞으면 된다고 생각해 생성물의 화학식이 AB라는 조건을 확인하지 않으면 고르게 된다.
생성물은 AB(A 1개와 B 1개가 결합)인데 이 그림의 분자는 AB₂ 모양이다. 또 분자가 1가지뿐이라 반응 후 기체 분자가 2가지라는 조건에도 맞지 않는다.
②
함정 A₂ 2개가 B₂ 2개와 반응해 AB가 2개만 생긴다고 계수 2를 빠뜨려 세면 고르게 된다.
원자 수가 A 2개, B 6개로 반응 전(A 4개, B 8개)과 다르다. 화학 반응에서 원자는 없어지지 않으므로 원자 수가 보존되지 않은 그림은 옳지 않다. 실제로는 AB 4개와 B₂ 2개가 있어야 한다.
③
함정 반응물이 모두 생성물로 바뀐다고 생각해 B₂가 남는다는 것을 놓치면 고르게 된다.
반응 전 B₂는 4개인데 A₂ 2개와 반응하는 B₂는 2개뿐이므로 B₂ 2개가 남아야 한다. 이 그림은 B 원자가 4개뿐이라 원자 수가 보존되지 않고, 분자도 1가지뿐이다.
⑤
함정 반응이 끝나도 반응물이 조금씩 섞여 남는다고 생각해 A₂가 남은 그림도 가능하다고 보면 고르게 된다.
A₂가 1개 남아 있어 반응이 끝나지 않은 상태이다. B₂가 충분히 남아 있으므로 반응을 완결시키면 A₂는 모두 반응해야 한다. 또 분자가 A₂, B₂, AB의 3가지라 조건에도 맞지 않는다.
이 문항이 묻는 능력
생성물의 화학식으로 반응식을 세우고, 반응 전 분자 수와 계수 비로 반응 후 생성물과 남는 반응물을 구해 분자 모형으로 나타내는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
생성물의 화학식으로 반응식의 계수를 맞춘다 → 그림에서 반응 전 분자 수를 센다 → 계수 비로 한쪽 반응물이 모두 소모될 때 생성물 수와 남는 반응물 수를 구한다 → 선지 그림의 원자 수 보존과 분자 종류를 함께 확인한다.
관련 개념
화학 반응식 계수 비 분자 모형 질량 보존 법칙
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