개념 한 쪽
무기화합물 세트는 산화물의 성질과 특유한 반응으로 물질을 가른다. 일산화탄소와 이산화탄소의 차이, 노란 불꽃과 흰 침전으로 염화나트륨 찾기, 탄화알루미늄에 물을 넣었을 때 생기는 기체, 이산화규소의 결합과 성질, 염기성 산화물 고르기, 색을 빼는 기체, 유리기구를 피해야 하는 반응, 탄소와 모래를 전기로에 넣었을 때 생기는 물질, 황의 동소체 확인법이 한 묶음으로 나온다.
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출제기준 단원 「무기화합물의 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 물질 특성 옳고 그름 | 1 | 이산화규소의 성질 서술 진위 판단 |
| 산 생성 반응물 선택 | 1 | 물과 반응해 산을 만드는 물질 고르기 |
| 탄소 산화물 성질 판정 | 1 | 일산화탄소·이산화탄소 성질 설명 중 잘못된 것 고르기 |
산화물은 금속 산화물이냐 비금속 산화물이냐로 갈린다. 비금속 산화물은 물과 반응해 산을 만든다. 이산화탄소는 물에 녹아 탄산을 만들고, 질소산화물은 물과 반응해 산을 만들어 산성비의 원인이 되며 자외선 아래에서 광화학 반응으로 지표 오존을 늘린다. 반대로 금속 산화물인 Na₂O와 MgO는 물과 반응해 염기를 만들므로 염기성 산화물이다. 「염기성 산화물을 고르라」는 문제에서는 금속 산화물을 찾는다.
이산화규소(SiO₂)는 규소와 산소가 공유결합으로 이어진 네트워크 고체다. 이온결합으로 이루어졌다고 적은 설명은 틀리고, 질산이나 황산 같은 일반 강산에는 침식되지 않지만 불산(HF)과는 휘발성 기체 SiF₄를 만들며 녹는다. 그래서 불산을 다루는 반응에서는 유리기구를 피한다.
탄소와 규소의 화합물도 같은 세트에 실린다. 탄화알루미늄에 물을 작용시키면 수산화알루미늄과 메탄 기체가 생긴다. 탄소와 모래(이산화규소)를 전기로에 넣어 가열하면 연마제로 쓰이는 카보런덤(규소카바이드, SiC)이 만들어진다. 사방황과 단사황 같은 동소체는 같은 원소로 이루어져 연소 생성물이 같으므로, 동소체임을 확인하려면 물리적 성질의 차이를 본다.
기체의 성질도 비교한다. 이산화탄소는 석회수와 반응해 탄산칼슘 침전을 만들어 석회수를 흐리게 하지만, 일산화탄소는 석회수와 반응하지 않고 유독하며 환원제로 작용한다. 염소는 물과 반응해 생긴 차아염소산(HClO)의 강한 산화력으로 유기물의 색소를 탈색한다. 소금에 진한 황산을 반응시키면 염화수소가 나오고, 여기에 이산화망간을 넣고 가열하면 염소가 나오며, 염소를 소석회에 흡수시키면 표백분이 얻어진다.
정성 분석은 불꽃 색과 침전을 겹친다. 나트륨은 노란색, 칼륨은 보라색, 구리는 청록색, 칼슘은 주홍색, 바륨은 초록색 불꽃을 낸다. 질산은 용액에서 흰색 침전이 생기면 염화 이온(AgCl)이 있다는 뜻이므로, 노란 불꽃과 흰 침전이 함께 나오면 염화나트륨이다.
출제 패턴은 네 가지다. ① 산화물 — 질소산화물은 산성비와 광화학 스모그의 원인이 되고, 이산화탄소는 물에 녹아 탄산을 만들며, Na2O와 MgO는 염기성 산화물이다. ② 규소 화합물 — SiO2는 공유결합 네트워크로 일반 산에는 침식되지 않지만 불산과 반응해 SiF4를 만든다. ③ 염소 계열 — 소금에 진한 황산을 반응시키면 염화수소가, 이산화망간을 넣고 가열하면 염소가 생기고, 염소를 소석회에 흡수시키면 표백분이 된다. ④ 정성 분석·특이 화합물 — 나트륨은 황색 불꽃을 내고 질산은 용액에서 흰 침전이 생기면 염화 이온이며, K4[Fe(CN)6]는 착화합물이고 사불화제논은 약 400℃의 높은 온도에서 만들어진다.
사방황, 단사황 등이 동소체임을 알아보기 위한 실험으로 가장 좋은 방법은 어느것인가?
정답 ③ · 이 문제는 사방황과 단사황과 같은 물질들이 동일한 원소로 이루어진 동소체임을 확인하는 방법을 묻고 있다. 동소체는 같은 원소로 구성되어 있으나 원자 배열이나 결합 방식이 달라 물리적 성질이 서로 다른 홑원소 물질이다.
동소체는 같은 원소로 이루어졌으므로 연소 시 생성물이 동일하며, 물리적 성질 차이를 확인하는 것이 핵심이다.
다음 중 CO와 CO2에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
정답 ② · 일산화탄소와 이산화탄소의 성질 차이 중 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. 이산화탄소는 석회수와 반응하여 탄산칼슘 침전을 생성하며 석회수를 뿌옇게 하지만, 일산화탄소는 석회수와 반응하지 않는다.
이산화탄소는 석회수와 반응하여 탄산칼슘을 생성하지만, 일산화탄소는 석회수와 반응하지 않는다.
불꽃 반응 결과 노란색을 나타내는 미지의 시료를 녹인 용액에 AgNO3 용액을 넣으니 백색침전이 생겼다. 이 시료의 성분은?
정답 ③ · 불꽃 반응 색상과 앙금 생성 반응을 종합하여 시료의 구성을 추론하는 문제이다. 불꽃 반응에서 특유의 노란색을 나타내는 양이온은 나트륨 이온(Na+)이다.
불꽃 반응 노란색은 나트륨(Na), 백색 침전은 염화은(AgCl)이므로 시료는 NaCl이다.
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