Ⅱ. 화학 반응의 규칙성

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개념 확인 문제

물질의 변화에는 물질 고유의 성질이 변하지 않는 (     ) 변화와 성질이 전혀 다른 새로운 물질로 변하는 (     ) 변화가 있다.

보기에서 화학 변화에 해당하는 현상을 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 프라이팬 위의 달걀이 익는다. ㄴ. 주전자의 물이 끓는다. ㄷ. 도화지에 떨어뜨린 물감이 마른다. ㄹ. 종이의 색깔이 누렇게 변한다.

두 가지 이상의 물질이 결합하여 하나의 새로운 물질을 생성하는 화학 반응은 (       )이고, 하나의 물질이 두 가지 이상의 다른 물질로 나누어지는 화학 반응은 (      )이다.

보기에서 화합과 분해에 해당하는 화학 변화를 각각 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 물 → 수소 ＋ 산소 ㄴ. 철 ＋ 산소 → 산화 철 ㄷ. 황 ＋ 철 → 황화 철 ㄹ. 산화 구리 → 산소 ＋ 구리

물리 변화가 일어날 때는 물질의 성질이 변하지 않지만 화학 변화가 일어날 때는 물질의 성질이 변하는 이유를 원자나 분자의 배열로 설명하시오.

반응물질의 총 질량과 생성물질의 총 질량은 같다. 즉, 반응 전후에 질량이 변하지 않는다는 것을 (       ) 법칙이라고 한다.

질소([eqn: rm N _{2}])와 수소([eqn: rm H _{2}])가 화합하여 암모니아([eqn: rm NH _{3}])가 생성되는 반응을 모형으로 나타낸 것이다. 빈칸에 알맞은 모형을 그리시오.

질량 보존 법칙이 성립하는 이유는 화학 반응이 일어날 때 물질을 이루는 원자의 종류와 (      )가 변하지 않기 때문이다.

탄산수소 나트륨 [eqn: 84```` rm g]을 가열하여 완전히 분해시키면 물 [eqn: 9` rm ``g]과 이산화 탄소 [eqn: 22``` rm g]이 생성된다. 이때 함께 생성되는 탄산 나트륨의 양은 몇 [eqn: rm g]인지 구하고, 그 이유를 설명하시오.

일정 성분비 법칙에 따르면 화합물을 구성하는 성분 원소 사이에 일정한 (       )가 성립한다.

볼트([eqn: rm B]) 1개의 질량이 [eqn: rm 2```g], 너트([eqn: rm N]) 1개의 질량이 [eqn: rm 1```g]일 때 오른쪽 화합물([eqn: rm B _{2} N _{3}])에서 볼트와 너트의 질량비는?

마그네슘과 산소는 [eqn: 3`:2]의 질량비로 반응하여 산화 마그네슘이 된다. 산화 마그네슘 [eqn: 50``` rm g]을 얻으려고 할 때 필요한 마그네슘의 질량은?

화학식을 이용하여 화학 반응을 나타낸 식을 무엇이라고 하는가?

화학 반응식의 계수를 통해 화학 반응에서 반응물질과 생성물질의 (       )를 알 수 있고, 반응물질과 생성물질이 모두 기체인 경우 (        )를 알 수 있다.

질소와 산소가 반응하여 이산화 질소가 생성되는 반응을 나타낸 것이다. 빈칸에 알맞은 계수를 넣어 화학 반응식을 완성하시오.

[eqn: ㉠(``````````````) rm N _{2} `+`㉡(`````````````````)O _{2} ```` -> ````㉢(```````````````)NO _{2}]

과산화 수소([eqn: rm H _{2} O _{2}])가 분해되면 물([eqn: rm H _{2} O])과 산소([eqn: rm O _{2}])가 생성된다. 과산화 수소의 분해 반응을 화학 반응식으로 나타내시오.

대단원 마무리

물질 변화의 종류가 나머지 넷과 다른 것은?

① 못이 녹슨다.

② 물이 끓어 수증기가 된다.

③ 향수 냄새가 방 안에 퍼진다.

④ 철사를 구부려 둥근 모양을 만든다.

⑤ 탄산음료가 들어 있는 병의 뚜껑을 열었더니 음료에서 기포가 생긴다.

그림 (가)와 같이 장치하고 양초를 연소시켰다.

(나)와 (다)에서 각각 확인할 수 있는 물질을 쓰고, 이를 통해 양초에 일어난 물질의 변화를 설명하시오.

그림과 같이 철 가루와 황가루를 혼합하여 가열하였다.

(가)와 (나)에 대한 설명으로 옳은 것은?

① (가)에 자석을 가까이 하면 붙는 물질이 없다.

② (나)에 자석을 가까이 하면 철 가루가 끌려온다.

③ (가)에서는 화학 변화가 일어난다.

④ (나)에서는 화합에 의해 황화 철이 만들어진다.

⑤ (나)의 물질은 철과 황의 성질을 나타낸다.

그림은 탄산수소 나트륨을 시험관에 넣고 가열하여 생성되는 물질을 확인하는 실험이다.

위 실험 결과에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르면? (2개)

① A 안쪽에 파란색 염화 코발트 종이를 대어 보면 물이 생긴 것을 알 수 있다.

② B에 담긴 석회수의 변화로 산소가 발생함을 알 수 있다.

③ 반응이 일어나면 시험관에 담긴 고체의 질량이 줄어든다.

④ 탄산수소 나트륨을 가열하면 물리 변화가 일어난다.

⑤ 실험 결과로 보아 탄산수소 나트륨은 여러 가지 물질이 섞인 혼합물이다.

그림은 화학 반응을 모형으로 나타낸 것이다.

위 모형으로 나타낼 수 있는 반응은?

① 물에 전류를 흘려 준다.

② 강철솜을 토치로 가열한다.

③ 과산화 수소에 이산화 망가니즈를 넣는다.

④ 산화 수은을 시험관에 넣고 가열한다.

⑤ 빵을 구울 때 베이킹파우더를 넣는다.

그림은 물의 변화를 모형으로 나타낸 것이다.

(가)와 (나)에 대한 설명으로 옳은 것은?

① (가)는 화학 변화이다.

② (나)는 물리 변화이다.

③ (가)에서 분자의 배열이 변한다.

④ (나)에서 분자 자체는 변하지 않는다.

⑤ (가)와 (나) 모두 물의 고유한 성질이 변한다.

보기에서 화학 변화가 일어날 때 변하지 않는 것을 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 원자의 종류 ㄴ. 분자의 종류 ㄷ. 원자의 개수 ㄹ. 분자의 개수 ㅁ. 원자의 배열 ㅂ. 분자의 배열

그림은 염화 나트륨 수용액과 질산 은 수용액을 반응시킬 때 질량 변화를 알아보는 실험이다.

위 실험 결과에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 기체가 발생한다.

② 흰색 앙금인 질산 나트륨이 생성된다.

③ 질량이 반응 전보다 증가한다.

④ 밀폐된 공간에서 실험하면 질량이 반응 전보다 감소한다.

⑤ 반응물질의 총 질량과 생성물질의 총 질량은 같다.

그림은 탄산 칼슘과 염산을 밀폐된 병 속에서 반응시키면서 반응 전과 후의 질량 변화를 알아보는 실험이다.

(가)∼(다)의 질량 변화로 옳은 것은?

① (가) > (나) > (다)       ② (가) < (나) < (다)

③ (가) ＝ (나) ＝ (다)     ④ (가) ＝ (나) < (다)

⑤ (가) ＝ (나) > (다)

과산화 수소 [eqn: 68``` rm g]을 물과 산소로 완전히 분해하였다. 이때 촉매로 사용한 이산화 망가니즈의 양이 [eqn: 5``` rm g]이고, 분해 결과 [eqn: 36`` rm g]의 물이 생겼다면 발생한 산소의 질량은 몇 [eqn: rm g]인지 구하시오.

화학 반응이 일어나도 질량이 보존되는 이유로 옳은 것은?

① 반응 후 새로운 원자가 만들어지기 때문

② 반응 후 새로운 분자가 만들어지기 때문

③ 원자의 종류에 따라 크기와 질량이 다르기 때문

④ 물질을 이루는 원자의 종류와 개수가 변하지 않기 때문

⑤ 물질을 이루는 분자의 종류와 개수가 변하지 않기 때문

그래프는 [eqn: 10```%] 아이오딘화 칼륨 수용액 15방울이 들어 있는 시험관에 [eqn: 10```%] 질산 납 수용액의 양을 달리하여 넣었을 때 생성된 앙금의 높이를 나타낸 것이다. 질산 납 수용액을 일정량 이상 넣으면 앙금의 양이 더 이상 증가하지 않는 이유를 설명하시오.

그래프는 마그네슘을 연소시켜 산화 마그네슘을 생성할 때 반응하는 마그네슘과 산소의 질량 관계를 나타낸 것이다. 마그네슘 [eqn: 6``` rm g]을 연소시킬 때 생성되는 산화 마그네슘의 질량은 몇 [eqn: rm g]인가?

① [eqn: 2``` rm g]           ② [eqn: 4``` rm g]           ③ [eqn: 6``` rm g]

④ [eqn: 8``` rm g]           ⑤ [eqn: 10``` rm g]

일정 성분비 법칙이 성립하지 않는 경우는?

① 철 ＋ 황 → 황화 철

② 수소 ＋ 산소 물 → 물

③ 산소 ＋ 은 → 산화 은

④ 탄소 ＋ 산소 → 이산화 탄소

⑤ 암모니아 ＋ 물 → 암모니아수

화학 반응식에 대한 설명으로 옳은 것은?

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

① 반응물질은 물, 생성물질은 수소와 산소이다.

② 수소 분자 1개와 산소 분자 2개가 반응한다.

③ 반응 전후에 분자 수는 변하지 않는다.

④ 반응에 관여하는 수소 : 산소 : 수증기의 부피비는 [eqn: 2`:`1`:`2]이다.

⑤ 이 화학 반응식을 통해서는 질량 보존 법칙이 성립하는지 확인할 수 없다.

그림은 볼트([eqn: rm B])와 너트([eqn: rm N])로 어떤 화학 반응을 나타낸 것이다.

위 반응에 대한 설명으로 옳은 것은?(단, 볼트 1개의 질량은 [eqn: 3``` rm g], 너트 1개의 질량은 [eqn: 2``` rm g]이다.)

① 생성된 물질은 혼합물이다.

② 이 반응은 질량 보존 법칙이 성립하지 않는다..

③ 이 반응은 [eqn: rm B``+`2N` -> `BN _{2}]로 나타낸다.

④ 생성된 화합물에서 [eqn: rm B`:`N]의 질량비는 [eqn: 1`:`2]다.

⑤ 볼트 4개와 너트 4개가 반응하면  4개가 만들어진다.

정답과 해설

Ⅱ. 화학 반응의 규칙성

1. 물리, 화학   2. ㄱ, ㄹ   3. 화합, 분해   4. 화합 : ㄴ, ㄷ, 분해 : ㄱ, ㄹ   5. 해설 참조   6. 질량 보존   7.    8. 개수   9. [eqn: 53```` rm g], 질량 보존 법칙이 성립하므로 반응 전후 물질의 총 질량은 같기 때문이다.   10. 질량비   11. B : N = 4 : 3   12. [eqn: 30``` rm g]   13. 화학 반응식   14. 분자 수비, 부피비   15. ㉠ 1, ㉡ 2, ㉢ 2   16. [eqn: rm 2H _{2} `O _{2} ```` -> ````2H _{2} O`+`O _{2}]   17. ①   18. (나) 물, (다) 이산화 탄소, 양초와 다른 새로운 물질이 생성되었으므로 화학 변화가 일어났다.   19. ④   20. ①, ③   21. ②   22. ③   23. ㄱ, ㄷ   24. ⑤   25. ⑤   26. [eqn: 32``` rm g]   27. ④   28. 더 이상 반응할 아이오딘화 이온이 없기 때문이다.   29. ⑤   30. ⑤   31. ④   32. ③

5. [모범 답안] 물리 변화가 일어날 때는 분자의 배열만 변하므로 물질의 성질이 변하지 않지만, 화학 변화가 일어날 때는 원자가 재배열되면서 분자의 종류가 달라지므로 물질의 성질이 변한다.

9. 탄산수소 나트륨의 질량

= (탄산 나트륨 + 물 + 이산화 탄소)의 질량

12. 마그네슘 : 산소 : 산화 마그네슘 = 3 : 2 : 5 = 30 g : 20 g : 50 g

17. ② 물의 상태 변화, ③ 향수의 확산, ④ 철사의 모양 변화, ⑤ 기체의 용해도가 변하는 현상은 물질 고유의 성질이 변하지 않으므로 물리 변화이다. 그러나 못이 녹스는 현상은 철이 산소와 반응하여 성질이 전혀 다른 산화 철로 변하는 것이므로 화학 변화이다.

18. (나)에서 파란색 염화 코발트 종이가 붉게 변했으므로 물이 생성된 것을 확인할 수 있다. (다)에서 석회수가 뿌옇게 변했으므로 이산화 탄소가 생성된 것을 확인할 수 있다.

19. (가)에서는 철 가루와 황가루가 단순히 섞이는 물리 변화가 일어나 혼합물이 만들어진다. (나)에서는 철 가루와 황가루가 화합하여 새로운 물질을 만드는 화학 변화가 일어나 화합물인 황화 철이 만들어진다.

혼합물은 성분 물질의 성질이 변하지 않으므로 (가)의 물질은 철과 황의 성질을 나타낸다. 따라서 (가)에 자석을 가까이 하면 철 가루가 붙는다. 그러나 화합물은 성분 물질의 성질과 다른 새로운 성질을 나타내므로 (나)의 물질에 자석을 가까이 하면 아무것도 끌려오지 않는다.

20. 화합물인 탄산수소 나트륨을 가열하면 물, 이산화 탄소, 탄산 나트륨으로 분해된다. 이때 물의 생성은 염화 코발트 종이의 색깔 변화를 통해, 이산화 탄소의 발생은 석회수가 뿌옇게 흐려지는 것을 통해 알 수 있다. 반응 후 시험관에는 물과 이산화 탄소가 빠져나가고 탄산 나트륨만 남으므로 시험관에 담긴 고체의 질량은 반응 전보다 작다.

21. 모형은 두 가지 이상의 물질이 결합하여 하나의 새로운 물질을 생성하는 화합을 나타낸다.

② 강철솜을 토치로 가열하면 철이 공기 중의 산소와 반응하여 산화 철을 만드는 화합이 일어난다. 나머지 보기는 모두 분해가 일어나는 반응이다.

22. (가)는 물이 수증기로 변하는 물리 변화로, 분자의 배열이 달라진다. 따라서 물의 고유한 성질은 변하지 않는다. (나)는 물이 수소와 산소로 나누어지는 분해로, 화학 변화가 일어나 물질을 구성하는 분자의 종류가 달라진다. 따라서 물의 고유한 성질을 잃고 새로운 물질인 수소와 산소의 성질을 나타낸다.

23. 화학 변화가 일어날 때는 원자의 종류, 개수는 변하지 않고, 원자의 배열이 변한다. 또한, 원자의 배열이 달라지므로 물질을 구성하는 분자의 종류, 개수, 배열이 달라진다.

24. 염화 나트륨 수용액과 질산 은 수용액이 반응하면 흰색 앙금인 염화 은이 생성된다. 앙금이 생성되는 반응뿐만 아니라 모든 화학 반응에서는 항상 질량 보존 법칙이 성립한다.

25. 탄산 칼슘과 염산을 반응시키면 이산화 탄소가 발생한다. (나)는 밀폐된 공간이므로 이산화 탄소가 발생해도 질량 변화가 나타나지 않지만, (다)에서 뚜껑을 열면 발생한 이산화 탄소가 날아가므로 질량이 감소한다.

26. 촉매인 이산화 망가니즈는 자신은 변하지 않으면서 반응을 도와주는 물질이므로 반응의 질량 변화에 영향을 끼치지 않는다.

과산화 수소의 질량 = (물 + 산소)의 질량

68 g = 36 g + 산소의 질량

따라서 산소의 질량은 32 g이다.

27. 화학 반응이 일어날 때 질량이 보존되는 이유는 반응이 일어나도 물질을 이루는 원자의 종류와 개수가 변하지 않기 때문이다.

28. 아이오딘화 이온과 납 이온은 일정한 개수비로 반응하므로 아이오딘화 이온이 부족하면 납 이온이 많아도 앙금이 생기지 않는다.

29. 그래프에서 마그네슘과 산소는 3 : 2의 일정한 질량비로 반응한다. 따라서 마그네슘 6 g과 반응하는 산소의 양을 [eqn: x] g이라고 하면 다음과 같은 비례식이 성립한다.

3 : 2 = 6 : [eqn: x], [eqn: x] = 4

마그네슘 6 g과 산소 4 g이 반응할 때 질량 보존 법칙이 성립하므로 산화 마그네슘 10 g이 생긴다.

30. 황화 철, 물, 산화 은, 이산화 탄소 등의 화합물이 만들어질 때는 일정 성분비 법칙이 성립한다. 반면, 암모니아수 같은 혼합물이 만들어질 때는 성분 물질이 다양한 비율로 섞일 수 있으므로 일정 성분비 법칙이 성립하지 않는다.

31. 반응물질은 수소와 산소, 생성물질은 물이며, 수소 분자 2개와 산소 분자 1개가 반응하여 물 분자 2개가 생성된다. 반응 전후에 분자의 종류와 개수는 변하지만 원자의 종류와 개수는 변하지 않으므로 질량 보존 법칙이 성립하며, 반응물질과 생성물질이 모두 기체이므로 계수비는 부피비와 같다.

32. 이 반응은 B 1개와 N 2개가 결합하여 BN2 화합물을 만드는 반응이다. B 1개는 3 g, N 1개는 2 g이므로 BN2에서 B：N = 3 : 4의 질량비가 성립한다. 또한, BN2는 볼트 1개와 너트 2개의 비율로 결합하므로 볼트 4개와 너트 4개가 반응하면 BN2 2개가 만들어진다.