분자량이 비슷한데 어떤 분자끼리는 왜 훨씬 세게 붙어 있을까
화학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 아래 일곱 분자의 분자량과 끓는점을 보고 활동을 하세요. HF(분자량 20, 끓는점 19.5°C) · HCl(36.5, -85°C) · H₂O(18, 100°C) · H₂S(34, -60°C) · NH₃(17, -33°C) · PH₃(34, -88°C) · CH₄(16, -161°C). 예제: 물(H₂O)과 황화 수소(H₂S) (비교용: 플루오린화 수소(HF)와 염화 수소(HCl))
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A]에 일곱 분자를 적고, 각 분자의 H가 F·O·N 중 하나에 직접 붙어 있으면 '연결' 열에 O, 아니면 X를 적으세요.
- ②분자량이 비슷한 세 짝(H₂O–H₂S, HF–HCl, NH₃–PH₃)의 끓는점 차이를 구해 [칸 A]의 '차이' 열에 적으세요.
- ③'연결'이 O인 분자만 [칸 C]에, X인 분자만 [칸 D]에 나눠 적으세요.
- ④[칸 C] 무리와 [칸 D] 무리 중 끓는점이 대체로 높은 쪽을 [칸 E]에 적으세요.
- ⑤[칸 B]에 물 분자 하나를 그리고, 그 H에서 이웃 물 분자의 O를 향해 점선을 그어 두 분자를 이으세요.
- ⑥CH₄(분자량 16, 끓는점 -161°C)를 [칸 C]·[칸 D] 중 어디에 넣을지 정하고 그 이유를 [칸 E] 옆에 적으세요.
칸 A — 일곱 분자 · 연결(O/X) · 끓는점 차이 정리표
칸 B — 물 분자 사이를 점선으로 잇는 그림
칸 E — 끓는점이 높은 무리 · CH₄ 판단
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 C] 무리는 [칸 D]의 짝과 분자량이 비슷한데도 끓는점이 훨씬 높았습니다. 무엇이 이 분자들 사이에 특별히 강한 끌어당김을 만들었을지 여러분의 말로 설명하세요. (15점)
✎ 이 분자들은 H가 ___에 붙어 있어서 이웃 분자의 ___와 …
(2)이 높은 끓는점이 물·HF·NH₃라서 생긴 우연일까요, F·O·N에 H가 붙은 어떤 분자에서도 생기는 규칙일까요? 그런 H를 가진 다른 물질(예: 술의 알코올)을 직접 떠올려 확인한 결과와 함께 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 떠올린 물질 ___로 보니 …
(3)CH₄와 H₂O는 분자량이 16, 18로 거의 같은데 끓는점은 261°C나 차이 납니다. 무엇 때문에 이렇게 큰 차이가 생겼을지 쓰세요. (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 지워도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)
(2) 이름 붙이기 — 오늘 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 화학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 각 분자의 연결 여부와 끓는점 차이를 정확히 표시하고, 두 무리로 빠짐없이 나눔 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 무리 사이 끌어당김 차이에 이유를 붙였고, 다른 물질을 직접 떠올려 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
분자량이 비슷한데 어떤 분자끼리는 왜 훨씬 세게 붙어 있을까 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 이제 배운 용어를 사용해 정리해 봅시다.
1.수소 결합이란 무엇인지, 어떤 원자들 사이에서 형성되는지 포함하여 정의를 쓰시오.
2.분자량이 비슷한 HF와 HCl 중 끓는점이 더 높은 것을 쓰고, 그 까닭을 수소 결합으로 설명하시오.
3.H₂O, H₂S, H₂Se 중 분자 사이에 수소 결합을 형성하는 물질을 고르고 이유를 쓰시오.
4.다음 중 분자 사이에 수소 결합이 형성될 수 있는 물질을 모두 고르시오. (가) NH₃ (나) CH₄ (다) HF (라) PH₃
5.DNA 이중 나선에서 아데닌(A)–티민(T) 염기쌍과 구아닌(G)–사이토신(C) 염기쌍은 각각 몇 개의 수소 결합으로 짝을 이루는지 쓰시오.
정답
1. 전기 음성도가 큰 F, O, N에 결합한 H 원자와 이웃 분자의 F, O, N 원자 사이에 형성되는 강한 정전기적 인력.
2. HF. F가 전기 음성도가 커서 HF 분자끼리 수소 결합을 형성하므로, 분산력만 작용하는 HCl보다 끓는점이 훨씬 높다.
3. H₂O. O가 F, O, N에 속해 H와 수소 결합을 형성하지만, S·Se는 그렇지 않다.
4. (가), (다)
5. A–T: 2개, G–C: 3개