Ⅱ. 화학 반응의 규칙성

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개념 확인 문제

다음 몇 가지 현상을 물리 변화와 화학 변화로 구분하시오.

(가) 얼음의 융해      (나) 프로페인 가스의 연소

(다) 앙금의 생성      (라) 나무의 절단

물질을 구성하는 원자나 이온 사이의 결합이 끊어지고 새로운 결합이 생기는 변화를 무엇이라 하는지 쓰시오.

보기에서 화학 변화가 일어날 때 변하지 않는 것을 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 물질의 성질 ㄴ. 물질의 상태 ㄷ. 원자의 종류 ㄹ. 원자의 개수 ㅁ. 원자 사이의 결합

그림은 물을 전기 분해했을 때의 변화를 모형으로 나타낸 것이다.

이 변화가 물리 변화와 화학 변화 중 무엇에 해당하는지 쓰시오.

알루미늄은 산소와 반응하여 산화 알루미늄이 된다. 이는  화합, 분해, 치환 중 무엇에 해당하는지 쓰시오.

다음 빈칸에 알맞은 말을 쓰시오.

(1) 두 종류 이상의 물질이 결합하여 새로운 한 종류의 물질로 되는 반응은 (     )이다.

(2) 앙금 생성 반응은 화학 반응의 종류 중 (    )에 해당하는 반응이다.

(3) 한 종류의 (     )이 두 종류 이상의 물질로 나누어지는 화학 변화는 분해이다.

다음 각 반응이 분해, 화합, 치환 중 무엇에 해당하는지 쓰시오.

(1) 금속 나트륨과 염소가 반응하여 염화 나트륨이 생성된다.

(2) 산화 수은(Ⅱ)을 가열하면 수은과 산소 기체가 생성된다.

(3) 질산 은 수용액에 구리를 넣으면 은과 질산 구리(Ⅱ) 수용액이 생성된다.

다음 빈칸에 알맞은 말을 쓰시오.

(1) 화학 반응의 결과로 기체가 소모되거나 발생하여도 물질을 구성하는 원자나 이온의 (    )만 달라질 뿐 원자나 이온이 새로 생기거나 없어지지 않는다.

(2) 앙금이 생성되는 반응에서 반응 전후의 질량은 항상 (     ).

(3) 반응물질이나 생성물질이 기체인 경우, 열린 공간에서 반응이 일어나면 반응 전후의 질량은 (     ).

앙금 생성 반응에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 반응물질을 이루는 이온들이 섞일 때 재배열되지 않는다. ㄴ. 반응 전후에 물질의 총 질량이 다르다. ㄷ. 반응 전후에 물질의 종류가 다르다.

염화 나트륨([eqn: rm NaCl]) 수용액 [eqn: 5.9` rm g]과 질산 은([eqn: rmAgNO _{3}]) 수용액 [eqn: 17` rm g]을 섞어 모두 반응시켰더니, 흰색 앙금인 염화 은이 [eqn: 14.4`RMg] 생겼다. 이때 물속에 녹아 있는 질산 나트륨의 질량은 얼마인지 구하시오.

그림은 암모니아가 생성되는 반응을 나타낸 모형이다.

질소 기체 [eqn: 28`RMg]과 수소 기체 [eqn: 6`rmg]이 반응할 때 생성되는 암모니아의 질량을 구하시오. (단, 원자의 상대적인 질량은 질소 원자 = 14, 수소 원자 =1이다.)

일정 성분비 법칙에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 화합물과 혼합물에서 모두 성립한다. ㄴ. 화합물을 이루는 성분 원소의 부피비는 항상 일정하다. ㄷ. 화합물을 이루는 성분 원소 사이에는 일정한 질량비가 성립한다.

철 [eqn: 7`rmg]과 황 [eqn: 4`rmg]이 섞은 후 가열하면 황화 철 [eqn: 11`rmg]이 생성된다. 철 [eqn: 14`rmg]과 황 [eqn: 14`rmg]을 섞은 후 가열할 때, 생성되는 황화 철의 질량과 반응 후 남는 물질의 질량을 각각 구하시오.

기체와 기체 반응에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 모든 화학 반응식에서 계수비는 부피비와 같다. ㄴ. 온도와 압력이 일정할 때, 반응하는 기체와 생성되는 기체의 부피 사이에는 간단한 정수비가 성립한다. ㄷ. 온도와 압력이 일정할 때, 모든 기체는 같은 부피 속에 같은 개수의 분자가 들어 있다.

볼트(B) 3 개와 너트(N) 15 개를 이용하여 어떤 화합물 모형을 만들었더니 화합물 모형을 3개 만들고, 너트 3 개가 남았다. 이 화합물의 화학식을 쓰시오.

다음은 질소와 산소의 반응을 나타낸 화학 반응식이다.

[eqn: rm N _{2} `+`O _{2} ` -> `2NO]

(1) 생성물질에서 일산화 질소 기체의 총 분자 수는 산소 기체의 총 분자 수의 몇 배인지 쓰시오.

(2) 반응하는 질소 기체와 산소 기체의 부피비를 구하시오.

화학 반응식에서 반응물질과 생성물질 사이에 놓이는 부호를 쓰시오.

다음은 구리가 공기 중의 산소와 결합하여 산화 구리(Ⅱ)를 생성하는 연소 반응식과 반응식을 해석한 표이다. 빈칸에 알맞은 말을 쓰시오.

[eqn: rm 2Cu`+`O _{2} ` -> `2CuO]

구분	구리 질량	반응한 산소 질량	산화 구리(Ⅱ) 질량
1	[eqn: 0.4` rm g]	[eqn: (``````````````)` rm g]	[eqn: 0.5` rm g]
2	[eqn: 1.0` rm g]	[eqn: 0.25` rm g]	[eqn: 1.25` rm g]
3	[eqn: 1.6` rm g]	[eqn: (``````````````)` rm g]	[eqn: (``````````````)` rm g]

다음은 프로페인([eqn: RMC _{3} H _{8}])의 연소 반응식과 반응식을 해석하여 나타낸 표이다. 빈칸에 알맞은 말을 쓰시오.

[eqn: rm C _{3} H _{8} `+`5O _{2} ` -> `3CO _{2} `+`4H _{2} O]

구분	반응물질		생성물질
	[eqn: rm C _{3} H _{8}]	[eqn: 5 rm O _{2}]	[eqn: 3 rm CO _{2}]	[eqn: rm 4H _{2} O]
분자 수	1	( )	3	( )
탄소 원자 수	3	0	( )	0
수소 원자 수	( )	0	0	( )
산소 원자 수	0	( )	( )	( )

나트륨과 염소가 반응하여 염화 나트륨이 생성되는 화학 반응식을 완성하시오.

[eqn: (``````````````) rm Na`+`(``````````````)` -> `2NaCl]

대단원 마무리

보기에서 물리 변화와 화학 변화를 잘못 분류한 것을 고르고, 옳게 고치시오.

	<보 기>
ㄱ. 젖은 빨래가 마른다. - 물리 변화 ㄴ. 밥에 나물을 넣고 비빔밥을 만든다. - 화학 변화 ㄷ. 모닥불을 피운다. - 화학 변화

우리 주변에서 볼 수 있는 다음 몇 가지 현상에서 공통점은 무엇인지 서술하시오.

․고드름이 녹는다.

․각설탕을 곱게 갈아 가루로 만든다.

․소금을 물에 녹여 소금물을 만든다.

다음 모형이 나타내는 변화에 해당하는 현상의 예는?

① 드라이아이스를 공기 중에 두고 일정 시간이 지나면 사라진다.

② 김치를 따뜻한 곳에 두면 김치 맛이 빨리 변한다.

③ 베이킹파우더를 넣고 빵을 구우면 빵이 부풀어 오른다.

④ 물을 분해하면 수소와 산소로 분해된다.

⑤ 철 가루와 황가루를 섞어 가열하면 황화 철이 된다.

다음은 공기 중의 질소와 수소를 반응시켜 암모니아를 만드는 반응을 화학 반응식으로 나타낸 것이다.

[eqn: rm N _{2} `+`3H _{2} ` -> `2NH _{3}]

암모니아의 생성 반응은 화합, 분해, 치환 중 무엇에 해당하는지 쓰시오.

과산화 수소([eqn: rmH _{2} O _{2}])는 촉매를 넣지 않아도 물([eqn: RMH _{2} O])과 산소 기체([eqn: RMO _{2}])가 되는 반응이 일어난다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 분해 반응의 예이다. ㄴ. 반응 전후에 물질의 성질이 변하지 않는다. ㄷ. 화학 반응식은 [eqn: RM2H _{2} O _{2} ` -> `2H _{2} O``+`O _{2}]이다.

그림은 탄산 칼슘과 묽은 염산을 밀폐 용기 속에서 반응시키면서 반응 전후의 질량을 측정하는 실험이다.

이 실험에 대한 설명으로 옳은 것은 어느 것인가?

① 이 반응은 물리 변화이다.

② 탄산 칼슘과 묽은 염산이 반응하면 산소 기체가 발생한다.

③ (나)의 질량은 (가)의 질량보다 작다.

④ (다)의 질량이 (나)의 질량보다 작은 것은 반응 후 기체가 공기 중으로 빠져 나가기 때문이다.

⑤ 일정 성분비 법칙이 성립함을 확인할 수 있다.

다음은 염화 바륨 수용액과 황산 나트륨 수용액을 혼합할 때 일어나는 반응을 화학 반응식으로 나타내는 것이다.

[eqn: RMBaCl _{2} `+`Na _{2} SO _{4} ` -> `BaSO _{4} `+`2NaCl]

염화 바륨의 질량과 황산 나트륨의 질량을 합한 값과 같은  것은?

① 황산 바륨의 질량

② 염화 나트륨의 질량

③ 염화 바륨의 질량 ＋ 황산 바륨의 질량

④ 황산 바륨의 질량 ＋ 염화 나트륨의 질량

⑤ 황산 나트륨의 질량 ＋ 염화 나트륨의 질량

그림은 열린 용기에 물질을 넣고 반응시켰을 때 용기의 총 질량의 변화를 나타낸 것이다.

반응 시간(분)

질

량

위와 같은 화학 반응의 예와 그 종류를 옳게 짝지은 것은?

화학 반응                        종류

①     구리＋산소 → 산화 구리(Ⅱ)               화합

②     산화 구리(Ⅱ) → 구리＋산소               분해

③  질산 은＋구리 → 질산 구리(Ⅱ)＋은           치환

④        수소＋산소 → 수증기                  분해

⑤ 염화 나트륨＋질산 은 → 염화 은＋질산 나트륨  치환

구리를 질산 은 수용액에 넣었더니 질산 구리(Ⅱ) 수용액이 생성되면서 은이 석출되었다. 이때 반응 전후에 질량은 어떻게 변하는지 서술하시오.

열린 공간에서 탄산 칼슘이 주성분인 조개껍데기와 염산과의 반응 전후에 물질의 총 질량은 어떻게 변하는지 서술하시오.

닫힌 용기에서 산화 수은(Ⅱ)을 가열하면 반응 전후에 물질의 총 질량은 어떻게 변하는지 서술하시오.

강철솜을 가열하면 반응 후 질량이 증가하고, 앙금 생성 반응은 반응 전후에 질량이 변하지 않으며, 산화 납(Ⅱ)을 공기 중에서 가열하면 반응 후 질량이 감소한다. 이러한 질량의 변화를 질량 보존 법칙의 성립 여부와 관련지어 각각 서술하시오.

표는 철과 황을 반응시킬 때 철의 질량에 따른 황화 철의 질량 변화를 측정하여 나타낸 것이다.

철(g)	0.7	1.4	2.1	2.8
황화 철(g)	1.1	2.1	3.3	4.3

황화 철을 이루는 철과 황의 질량비로 옳은 것은?

① [eqn: 4`:`7]     ② [eqn: 7`:`4]    ③ [eqn: 7`:`11]   ④ [eqn: 7`:`18]   ⑤ [eqn: 11:`7]

청정한 숲이 많은 지역에 사는 사람들이 호흡하며 내쉰 이산화 탄소와 차가 많은 대도시에 사는 사람들이 내쉰 이산화 탄소에서 성분 원소인 탄소와 산소의 질량비는 어떻게 다를지 예상하여 쓰고, 그 이유를 서술하시오.

산불을 끄고 난 후에도 잔불이 남아 있으면 흙을 덮어 잔불을 끈다. 이러한 현상을 일정 성분비 법칙과 관련지어 서술하시오.

오른쪽 그림은 볼트(B)와 너트(N)를 이용하여 만든 화합물 모형이다.

(1) 볼트와 너트 각각 15 개를 이용하여 최대로 만들 수 있는 화합물 모형의 개수를 구하시오.

(2) (1)에서 남는 모형과 개수를 구하시오.

다음 화학 반응식에서 잘못된 부분을 찾아 옳게 고쳐 쓰시오.

[eqn: rm H _{2} `+`Cl _{2} ```` -> ````H _{2} Cl _{2}]

다음은 프로페인의 연소 반응식을 나타낸 것이다.

[eqn: rm C _{3} H _{8} `+`(`````````)`O _{2} ```` -> ````3CO _{2} ````+``4H _{2} O]

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 이산화 탄소는 반응물질 중 하나이다.

② 빈칸에 들어갈 산소의 계수는 5이다.

③ 프로페인은 탄소와 산소로 구성된다.

④ 반응에 참여하는 총 수소 원자의 수는 4개이다.

⑤ 프로페인 분자 1개가 연소하면 7개의 물 분자가 생성된다.

산소([eqn: rmO _{2}])가 충분한 조건에서 탄소([eqn: RMC])를 연소시키면 이산화 탄소([eqn: RMCO _{2}]) 기체가 발생하고, 산소가 부족한 조건에서 연소시키면 일산화 탄소([eqn: RMCO]) 기체가 발생한다. 탄소와 산소의 반응을 각각 화학 반응식을 나타내고, 반응하는 탄소원자와 산소 원자의 개수를 비교하시오.

그림은 어떤 화학 반응을 모형으로 나타낸 것이다.

위 반응을 화학 반응식으로 옳게 나타낸 것은?

① [eqn: rm A _{2} `+`B _{6} ``` -> ```A _{2} B _{6}]	② [eqn: rm A _{2} +3B _{2} `` -> ``2AB _{3}]

③ [eqn: rm 2A+B _{6} ``` -> ```2AB _{3}]	④ [eqn: rm 2A`+`3B _{2} ``` -> ```A _{2} B _{6}]

⑤ [eqn: rm 2A`+`3B _{2} ``` -> ```2AB _{3}]

그림은 염화 수소 기체가 생성되는 반응을 모형으로 나타낸 것이다.

위 모형에서 (가)와 (나)에 들어갈 모형을 그리시오.

정답과 해설

Ⅱ. 화학 반응의 규칙성

1. 물리 변화 : (가), (라), 화학 변화 : (나), (다)   2. 화학 변화   3. ㄷ, ㄹ   4. 화학 변화   5. 화합   6. (1) 화합 (2) 치환 (3) 화합물   7. (1) 화합 (2) 분해 (3) 치환   8. (1) 배열 (2) 같다(일정하다) (3) 감소한다   9. ㄷ   10. 8.5 g   11. 34 g   12. ㄷ   13. 22 g, 철 6 g   14. ㄱ, ㄴ, ㄷ   15. BN4   16. (1) 2배 (2) 1 : 1   17. 화살표   18. ㉠ 0.1, ㉡ 0.4, ㉢ 2.0   19. ㉠ 5, ㉡ 4, ㉢ 3, ㉣ 8, ㉤ 8, ㉥ 10, ㉦ 6, ㉧ 4   20. 2, Cl2   21. ㄴ, 물리 변화   22. 물리 변화가 일어나는 현상의 예이다.   23. ①   24. 화합   25. ㄱ, ㄷ   26. ④   27. ④   28. ①   29. 반응 전후에 질량은 변하지 않는다.   30. 반응 후 질량이 감소한다.   31. 반응 전후에 질량은 변하지 않는다.   32. 해설 참조   33. ②   34. 질량비는 같다, 이산화 탄소를 이루는 탄소와 산소의 질량비는 항상 일정하기 때문이다.   35. 해설 참조   36. (1) 5개 (2) B, 10개   37. H2 + Cl2 → 2HCl   38. ②   39. 해설 참조   40. ⑤   41. 해설 참조

21.  ㄴ. 밥에 나물을 넣고 만든 비빔밥은 밥과 나물의 혼합물이므로, 물리 변화에 해당한다.

22. 고드름이 녹는 것은 얼음의 융해, 각설탕을 곱게 갈아 가루로 만든 것은 모양의 변화, 소금을 물에 녹여 소금물을 만든 것은 용해이다. 따라서 모두 물리 변화에 해당하는 현상이다.

23. 물질의 상태 변화에 따라 분자 배열이 달라지는 모형으로, 물리 변화를 나타낸다.

① 드라이아이스는 승화성 물질로 공기 중에 놓아 두면 기체가 되어 일정 시간이 지나면 사라지게 된다.

24. 질소와 수소가 화합하여 암모니아가 되는 반응을 나타낸다.

25. 과산화 수소는 물과 산소로 분해된다.

ㄴ. 분해 반응은 화학 변화로 반응 후 생성된 물과 산소는 과산화 수소의 성질과 다르다.

26. 탄산 칼슘과 묽은 염산이 반응하면 이산화 탄소 기체가 발생한다. 이 반응이 닫힌 용기에서 일어나면 반응전후 질량의 변화가 없지만, 열린 용기에서 일어나면 발생한 기체가 공기 중으로 날아가므로 반응 후 질량이 감소한다. 그러나 발생한 기체의 질량을 고려하면 반응 전후 물질의 총 질량은 같으므로 질량 보존 법칙이 성립함을 확인할 수 있다.

27. 화학 반응이 일어날 때 원자의 종류와 개수는 변하지 않으므로 반응 전후 물질의 총 질량은 같다.

28. 구리 가루를 열린 용기에 넣고 가열하면 공기 중의 산소와 화합하여 산화 구리(Ⅱ)가 생성된다. 반응하는 구리와 산소의 질량비는 일정하므로 구리가 모두 반응할 때까지 생성물질의 질량이 증가하며, 구리가 모두 반응한 이후에는 질량이 일정하게 유지된다.

29. 치환 반응이 일어날 때 반응 전후 물질의 총 질량은 변하지 않는다.

30. 탄산 칼슘과 염산이 반응하면 이산화 탄소 기체가 발생한다. 따라서 열린 공간에서는 반응한 기체가 공기 중으로 날아가므로 반응 후 질량이 감소한다.

31. 산화 수은(Ⅱ)을 가열하면 수은과 산소로 분해된다. 닫힌 공간에서는 기체의 출입이 없으므로 반응 전후 물질의 총 질량은 변하지 않는다.

32. [모범 답안] ▪ 강철솜을 가열하면 산소와 반응하여 산화 철(Ⅱ)이 되며, 결합한 산소의 질량만큼 반응 후 질량이 증가한다. 이때 산소의 질량을 고려하면 반응 전후 물질의 총 질량은 같으므로 질량 보존 법칙이 성립한다.

▪ 앙금 생성 반응이 일어날 때 반응 전후 물질의 총 질량은 같으므로 질량 보존 법칙이 성립한다.

▪ 산화 납(Ⅱ)을 공기 중에서 가열하면 납과 산소 기체로 분해되며, 발생한 산소 기체가 공기 중으로 날아가므로 반응 후 질량이 감소한다. 이때 산소의 질량을 고려하면 반응 전후 물질의 총 질량은 같으므로 질량 보존 법칙이 성립한다.

33. 황화 철의 질량에서 철의 질량을 빼면 철과 결합한 황의 질량은 구할 수 있다.

34. 이산화 탄소는 탄소 원자 1개와 산소 원자 2개로 이루어진 화합물로 일정 성분비 법칙이 성립한다.

35. [모범 답안] 일정 성분비 법칙에 의하면 화합물을 구성하는 원소는 일정한 질량비가 성립하며, 성분 원소가 부족하면 반응이 일어나지 않는다. 따라서 잔불이 남아 있을 때 흙을 덮으면 산소의 공급을 막을 수 있으므로 불을 끌 수 있다.

36. BN3는 볼트 1개와 너트 3개로 이루어진다. 따라서 볼트와 너트 15개로 BN3를 최대 5개 만들 수 있고, 이때 볼트 10개가 남는다.

37. 화학 반응식에서 반응물질과 생성물질을 이루는 원자의 종류와 개수가 같아야 한다.

38. ① 이산화 탄소는 생성물질이다.

③ 프로페인은 탄소와 수소로 이루어진 화합물이다.

④ 반응에 참여하는 수소 원자의 총 개수는 8개이다.

⑤ 프로페인 1분자가 연소하면 4개의 물 분자가 생성된다.

40. ①, ②, ③ A2는 A 원자 2개로 이루어진 분자를 의미하며, B6는 B 원자 6개로 이루어진 분자를 의미하므로 모형에서 반응물질에 해당하는 화학식이 아니다.

④ A2B6는 A 원자 2개와 B 원자 6개로 이루어진 분자를 의미하므로 모형에서 생성물질에 해당하는 화학식이 아니다.

41. [모범 답안]

(가)                 (나)

[해설] 수소 기체와 염소 기체가 반응하여 염화 수소 기체가 생성되는 반응을 모형으로 나타내면 다음과 같다.