원자·분자의 구조·결합, MO이론, 혼성화, 착물 전자배치, 상태변화 및 기체법칙
📚 키워드
원자·이온 반지름, 양자수, 결합차수(BO), σ/π 결합수, sp³ 혼성, 벤젠 π-MO, 산화수, 결정장 안정화 에너지(CFSE), 증기압·클라우지우스–클라페이론, 부분압력(Kp), 끓는점 비교, 상전이
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부산대 일반화학 2022-2 중간 기출문제 (정답 포함)
1. 시험 정보
| 학교/과목 | 부산대 |
| 시험명 | 2022-2 중간 |
| 문항수/형식 | 서술형 12문제 |
| 교수명 | |
| 정답/해설 | ✅ 있음 |
| 파일형식 | - |
2. 출제 범위 & 키워드
📚 키워드
원자·이온 반지름, 양자수, 결합차수(BO), σ/π 결합수, sp³ 혼성, 벤젠 π-MO, 산화수, 결정장 안정화 에너지(CFSE), 증기압·클라우지우스–클라페이론, 부분압력(Kp), 끓는점 비교, 상전이
3. 기출 미리보기
1. 원자, 이온 반지름 크기 비교
2. 수소 원자의 3d 오비탈에서 가능한 양자수 고르기
4. 자료 보기
[기출 문제]
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1. 원자, 이온 반지름 크기 비교
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[정답]
1) 원자·이온의 반지름 크기 비교
• 주기: →로 갈수록 작아짐 (유효핵전하↑).
• 족: ↓로 갈수록 커짐 (껍질수↑).
• 이온: 양이온 < 중성원자 < 음이온.
• 동전자(isoelectronic)종: 핵전하가 작을수록 큼.
예) O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺.
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2) 수소 원자 3d 오비탈의 가능한 양자수
• n=3, l=2 (d), m_l=-2,-1,0,+1,+2, m_s=\pm\frac12.
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3) O₂, O₂⁺, N₂, N₂⁺의 결합차수(BO)
MO 이론 결과:
• O₂ : BO = 2 (반자화성)
• O₂⁺ : BO = 2.5
• N₂ : BO = 3
• N₂⁺ : BO = 2.5
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4) 분자의 σ·π 결합 개수 규칙
• 단일결합: 1σ
• 이중결합: 1σ + 1π
• 삼중결합: 1σ + 2π
• 방향족(예: 벤젠): C–C, C–H의 σ는 합계 12개, **π 전자 6개(=π결합 3개에 해당)**가 환상으로 비편재화.
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5) sp³ 탄소 원자 수 판단법
• sp³: 사면체(109.5°), 단일 σ 네 개를 만드는 탄소(알칸·알코올의 포화 C).
• sp²: 평면 120°(이중결합 C, 벤젠).
• sp: 선형 180°(삼중결합 C, –C≡C–).
→ 주어진 구조식에서 단일결합 4개인 C의 개수를 세면 됨.
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6) 벤젠의 결합/반결합 분자 오비탈 개수
• p 오비탈 6개 → π-MO 6개 형성 = 결합성 3개(1개 비축퇴 + 2개 이중축퇴), 반결합성 3개(동일한 축퇴 패턴).
• π전자 6개가 결합성 3개를 꽉 채움.
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7) Cr(CO)₆에서 Cr의 산화수
• CO는 중성 리간드.
• 복합체 전체 전하 0 → Cr의 산화수 = 0.
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8) 고스핀 Co²⁺(d⁷) 정팔면체 착물의 CFSE
• 고스핀 d⁷(Oh): t_{2g}^5 e_g^2.
• CFSE = 5(-0.4\Delta_o)+2(+0.6\Delta_o)= -0.8\Delta_o.
• (전자쌍 형성은 t_{2g}에서 2쌍 → 필요 시 + 2P를 더해 총 안정화 에너지 표시)
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9) 고체 I₂가 기체로 상전이할 때(승화) 용기 압력
• 고체가 남아 있는 한: P = 그 온도에서의 I₂ 증기압.
• 모두 기화했다면: P = \dfrac{nRT}{V} (이상기체).
• 문제에 \Delta H_{sub}, P_1,T_1 등이 주어지면
\displaystyle \ln\frac{P_2}{P_1}=-\frac{\Delta H_{sub}}{R}\left(\frac1{T_2}-\frac1{T_1}\right) (클라우지우스–클라페이론)으로 P_2 계산.
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10) 암모니아 생성에서 NH₃ 부분압력
반응: \mathrm{N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3}
• 초기 P_{N2}^0, P_{H2}^0, 생성도 \xi (몰변화)라면
P_{N2}=P_{N2}^0-\xi,\quad
P_{H2}=P_{H2}^0-3\xi,\quad
P_{NH3}=2\xi
• K_p(T)=\dfrac{(P_{NH3})^2}{P_{N2}\, (P_{H2})^3}.
→ 이 식으로 \xi 풀고 P_{NH3}=2\xi 가 답.
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11) 분자들의 끓는점 비교 원칙
1. 상호작용 세기: 이온성 > 수소결합 > 쌍극자–쌍극자 > 분산력.
2. 분자량/표면적↑ → 분산력↑ → 끓는점↑.
3. 가지많이 분지 → 표면적↓ → 끓는점↓(같은 분자량끼리).
4. 극성↑, H-결합 가능(–O–H, –N–H, –F–H) → 크게↑.
5. 동족체: 같은 족에서 분자량↑ → 보통↑.
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12) 상전이(phase transition) 핵심 문장
• 물질이 고체⇄액체⇄기체 상태를 바꾸는 과정(융해, 응고, 기화, 응축, 승화, 승화역).
• 상전이점에서 온도는 일정, 잠열(ΔH_fus, ΔH_vap, ΔH_sub)만 출입.
• 가열곡선: 온도상승 구간(열용량) ↔ 수평구간(상전이, 잠열) 교대.
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작성자 아내왕자님
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