◈ Note

1 기체 반응 법칙

시험대비 요점정리

03. 기체 사이의 반응과 화학 반응식

중3

과

학

Ⅱ. 화학 반응의 규칙성

학원명     강사명

(1) 기체 반응 법칙 : 일정한 온도와 압력에서 기체들이 반응하여 새로운 기체가 생성될 때 각 기체의 부피 사이에는 간단한 정수비가 성립한다.

□ 수소 : 산소 : 수증기 ＝ 2 : 1 : 2

염소 : 수소 : 염화 수소 ＝ 1 : 1 : 2

질소 : 수소 : 암모니아 ＝ 1 : 3 : 2

(2) 아보가드로 법칙 : 온도와 압력이 같을 때 모든 기체는 같은 부피 속에 같은 수의 분자가 들어 있다.

(3) 부피비와 분자 수비의 관계 : 모든 기체는 같은 부피 속에 같은 수의 분자가 들어 있으므로 각 기체의 부피비는 분자 수비와 같다.

구분	수증기 생성 반응	암모니아 생성 반응
모형	수소 산소 수증기	질소 수소 암모니아
부피비	2 : 1 : 2	1 : 3 : 2
분자 수비	2 : 1 : 2	1 : 3 : 2

2 화학 반응식    화학식을 사용하여 화학 반응을 나타낸 식

구분	화학 반응식을 나타내는 방법	□ 물 생성 반응
1단계	•반응물질을 왼쪽에, 생성물질을 오른쪽에 쓰고, 그 사이에 화살표(→)를 넣는다. •반응물질이나 생성물질이 여러 개인 경우 ‘+’ 기호로 연결한다.	수소 + 산소 → 물
2단계	•반응물질과 생성물질을 화학식으로 나타낸다.	H2 +O2 → H2O
3단계	•반응 전후에 원자의 종류와 개수가 같도록 계수를 맞춘다. •단, 계수비는 간단한 정수비가 되어야 하며, 계수가 1인 경우 생략한다.	• 산소 원자의 개수를 맞춘다. ➡ H2 +O2 → 2H2O • 수소 원자의 개수를 맞춘다. ➡ 2H2 +O2 → 2H2O

3. 화학 반응식을 통해 알 수 있는 것

(1) 반응물질과 생성물질의 종류

(2) 반응물질과 생성물질을 이루는 분자의 종류와 개수

(3) 반응물질과 생성물질을 이루는 원자의 종류와 개수

(4) 화학 반응식의 계수비 = 분자 수비 = 부피비(기체의 경우)

(5) 반응물질과 생성물질의 질량 관계

시험대비 기출문제

03. 기체 사이의 반응과 화학 반응식

중3

과

학

Ⅱ. 화학 반응의 규칙성

이름: 이  름      점수:  점    수

시험에 꼭! 나오는 문제

그림은 일정한 온도와 압력에서 수소 기체와 산소 기체가 반응하여 수증기가 생성될 때의 부피 관계를 나타낸 것이다.

수소 기체 70 mL와 산소 기체 60 mL를 반응시킬 때 생성되는 수증기의 부피는?

① 30 mL	② 35 mL	③ 50 mL

④ 70 mL	⑤ 130 mL

그림은 일정한 온도와 압력에서 질소 기체와 수소 기체가 반응하여 암모니아 기체가 생성될 때의 부피 관계를 나타낸 것이다.

질소 기체 30 mL와 수소 기체 100 mL를 반응시킬 때 (가) 남는 기체의 종류, (나) 남는 기체의 부피, (다) 생성되는 암모니아 기체의 부피를 옳게 짝지은 것은?

	(가)	(나)	(다)
①	질소 기체	5 mL	20 mL
②	질소 기체	10 mL	30 mL
③	질소 기체	10 mL	40 mL
④	수소 기체	20 mL	30 mL
⑤	수소 기체	10 mL	60 mL

표는 일정한 온도와 압력에서 기체 A와 B의 부피를 다르게 하여 반응시켰을 때 생성된 기체 C의 부피를 나타낸 것이다.

실험	반응 기체의 부피(mL)		생성 기체의 부피(mL)	남은 기체의 부피(mL)
	A	B	C
1	10	40	20	B, 10
2	40	60	40	A, 20

이 반응에서 기체의 부피비(A : B : C)는?

① 1：1：1	② 1：2：2	③ 1：3：2

④ 2：3：2	⑤ 2：1：3

그림은 일정한 온도와 압력에서 수소 기체와 산소 기체가 반응하여 수증기가 생성되는 반응을 모형으로 나타낸 것이다.

위 반응 모형에 대해 옳게 해석한 사람을 모두 고른 것은?

∙ 현주 : 각 기체 1 부피 속에 들어 있는 분자의 수는 같다.

∙ 지윤 : 각 기체 1 부피 속에 들어 있는 원자의 수는 같다.

∙ 지혜 : 반응 전후 분자의 종류와 수는 같다.

∙ 태윤 : 반응 전후 원자의 종류와 수는 같다.

∙ 종호 : 반응 전후 물질의 총 질량은 같다.

① 현주, 지혜	② 현주, 태윤

③ 지윤, 태윤, 종호	④ 지윤, 지혜

⑤ 현주, 태윤, 종호

25 ℃, 1기압에서 산소 기체 10 mL 속에 들어 있는 산소 분자의 개수가 100개라면, 온도와 압력이 같을 때 질소 기체 60 mL 속에 들어 있는 질소 분자의 개수는?

① 100개	② 600개	③ 1200개

④ 1800개	⑤ 알 수 없다.

다음은 물이 수소 기체와 산소 기체로 분해되는 반응을 화학 반응식으로 나타낸 것이다.

[eqn: rm { 2H_2 O~ -> ~2H_2~ + O_2 }]

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 반응물질의 총 원자 수는 6개이다.

② 반응 전후에 총 분자 수는 변하지 않았다.

③ 생성물질의 총 분자 수는 3개이다.

④ 반응 전후에 원자 수는 변하지 않았다.

⑤ 생성된 수소 기체와 산소 기체의 부피비는 2 : 1이다.

다음은 질소와 수소가 반응하여 암모니아가 생성되는 반응을 화학 반응식으로 나타낸 것이다. ㉠, ㉡, ㉢ 에 알맞은 계수를 쓰시오.(단, 1인 경우도 생략하지 않고, 1로 쓴다.)

[eqn: rm (~㉠~)N _{2} +(~㉡~)H _{2} ```` -> ````(~㉢~)NH _{3}]

매번 자주! 출제되는 문제

표는 일정한 온도와 압력에서 질소 기체와 수소 기체의 부피를 다르게 하여 반응시켰을 때 생성된 암모니아 기체의 부피를 나타낸 것이다.

실험	반응 기체의 부피(mL)		생성 기체의 부피(mL)	남은 기체의 부피(mL)
	질소	수소	암모니아
1	10	40	㉠	수소, 10
2	50	60	40	질소, 30
3	40	150	80	㉡

㉠, ㉡에 알맞은 값을 쓰시오.

다음 화학 반응 중 기체 반응 법칙이 성립하는 경우를 모두 고르면?

① 철 + 산소 → 산화 철(Ⅱ)

② 구리 + 산소 → 산화 구리(Ⅱ)

③ 수소 + 산소 → 수증기

④ 질소 + 수소 → 암모니아

⑤ 탄소 + 산소 → 이산화 탄소

그림은 일정한 온도와 압력에서 수소 기체와 산소 기체가 반응하여 수증기가 생성되는 반응을 원자 모형으로 나타낸 것이다.

이 모형은 돌턴의 원자설 중 어느 것에 어긋나는가?

① 원자의 종류가 같으면 크기와 질량이 같다.

② 물질은 더 이상 쪼갤 수 없는 원자로 되어 있다.

③ 한 원자는 다른 종류의 원자로 변하지 않는다.

④ 원자는 화학 반응 중에 새로 만들어지거나 없어지지 않는다.

⑤ 서로 다른 원자들이 일정한 개수비로 결합하여 화합물을 만든다.

다음 글에서 설명하는 것은?

∙아보가드로가 처음 제안하였다.

∙물질의 성질을 가진 가장 작은 입자이다.

∙모든 기체는 온도와 압력이 일정할 때 같은 부피

속에 같은 수가 들어 있다.

① 원소	② 원자	③ 분자

④ 화합물	⑤ 혼합물

돌턴의 원자설, 기체 반응 법칙, 아보가드로 법칙에 어긋나지 않게 수증기의 합성 반응을 모형으로 옳게 나타낸 것은?(단, 온도와 압력은 일정하다.)

①
②
③
④
⑤

그림은 일정한 온도와 압력에서 질소 기체와 수소 기체가 반응하여 암모니아 기체가 생성될 때의 부피 관계를 나타낸 것이다.

질소 분자 50개와 수소 분자 120개를 반응시킬 때 반응하지 않고 남는 분자의 종류와 개수를 옳게 나타낸 것은?

① 질소, 10개	② 질소, 20개	③ 수소, 20개

④ 수소, 40개	⑤ 없다.

다음 화학 반응식을 통해서 알 수 없는 것은?

H2 + Cl2 → 2HCl

① 반응물질의 종류

② 반응물질의 원자 수

③ 반응물질의 분자 수

④ 생성물질의 원자 수

⑤ 생성물질의 분자의 크기

그림은 질소와 수소가 반응하여 암모니아가 생성되는 반응을 모형으로 나타낸 것이다.

위 반응을 화학 반응식으로 옳게 나타낸 것은?

① N2 ＋ 3H2 → 2NH3

② N ＋ 3H → NH3

③ 2N ＋ 6H → N2H6

④ N2 ＋ 6H → 2NH3

⑤ 2N ＋ 3H2 → 2NH3

화학 반응식을 옳게 나타낸 것은?

①[eqn: rm 4Fe+2O_2 ~→~ 2Fe_2 O_3]

②[eqn: rm 2CuO+C ~→~ 2Cu+CO_2]

③[eqn: rm 3HgO ~→~ 2Hg+O_2]

④[eqn: rm 2H_2 O_2 ~→~ 2H_2 O`+`2O_2]

⑤[eqn: rm CaCO_3 `+`3HCl ~→~ CaCl_2 `+`H_2 O `+` CO_2]

이것까지 풀면! 100점 맞는 문제

돌턴의 원자 모형으로는 기체 반응 법칙을 설명할 수 없다. 다음 중 기체 반응 법칙을 설명하기 위해 제안된 법칙은?

① 보일 법칙

② 샤를 법칙

③ 질량 보존 법칙

④ 아보가드로 법칙

⑤ 일정 성분비 법칙

수소 기체와 질소 기체가 반응하면 암모니아 기체가 생성된다. 온도와 압력이 같은 수소 기체 10 mL, 질소 기체 10 mL, 암모니아 기체 10 mL가 각각 다른 용기에 들어 있다. 세 기체에서 서로 같은 값을 가지는 것은?

① 질량	② 밀도

③ 원자 수	④ 분자 수

⑤ 분자의 크기

다음 분자식 중 가장 많은 원자를 포함하고 있는 것은?

① C₂H₄	② 2NH₃	③ 3CO₂

④ 4H₂O	⑤ 5H₂

다음 화학 반응식 중 치환 반응인 것은?

① [eqn: rm C+O _{2} ` -> `CO _{2}]

② [eqn: rm Fe+S` -> `FeS]

③ [eqn: rm 2HgO` -> `2Hg+O _{2}]

④ [eqn: rm 2AgNO _{3} +Cu` -> `Cu(NO _{3} `) _{2} `+`2Ag]

⑤ [eqn: rm 2NaHCO _{3} ` -> `Na _{2} CO _{3} `+`H _{2} O`+`CO _{2}]

메테인(CH4)의 연소 반응을 화학 반응식으로 나타내는 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 반응물질과 생성물질의 이름을 알아낸다.

② 반응의 전 과정을 화학식, +, → 기호로 나타낸다.

③ 반응물질은 →의 왼쪽에, 생성물질은 →의 오른쪽에 쓴다.

④ 반응 전후 원자 수가 종류별로 같도록 계수를 조정한다.

⑤ 메테인 연소 반응의 화학 반응식은 CH4 + 2O2 → CO2 +H2O이다.

다음은 철이 산소와 화합하는 반응식을 나타낸 것이다. 빈칸에 들어갈 화학식을 쓰시오.

[eqn: rm 4Fe````+``(``````~~)``` -> ````2Fe _{2} O _{3}]

정답과 해설

Ⅱ- 03 기체 사이의 반응과 화학 반응식

1. ④

부피비는 수소 : 산소 : 수증기 = 2 : 1 : 2 = 70 mL : 35 mL : 70 mL이다. 따라서 수소 기체 70 mL와 산소 기체 35 mL가 반응하여 수증기 70 mL가 생성되고, 산소 기체 15 mL가 반응하지 않고 남는다.

2. ⑤

부피비는 질소 : 수소 : 암모니아 = 1 : 3 : 2 = 30 mL : 90 mL : 60 mL이다. 따라서 질소 기체 30mL와 수소 기체 90mL가 반응하여 암모니아 기체 60 mL가 생성되고, 수소 기체 10 mL가 반응하지 않고 남는다.

3. ③

실험 1에서 기체 B가 10 mL 남았으므로 기체 A 10 mL와 기체 B 30 mL가 반응하여 기체 C 20 mL가 생성되었다. 따라서 부피비는 A : B : C = 10 : 30 : 20 = 1 : 3 : 2이다.

4. ⑤

수소와 산소 1부피 속에 들어 있는 원자는 2개이고, 수증기 1부피 속에 들어 있는 원자는 3개이다. 반응이 일어나면 원자들이 재배열되어 새로운 분자가 생성되지만, 원자의 개수는 변하지 않으므로 물질의 총 질량은 변하지 않는다.

5. ②

아보가드로 법칙에 의하면 온도와 압력이 같을 때 모든 기체는 같은 부피 속에 같은 수의 분자를 포함한다. 따라서 산소 기체 10 mL 속에 산소 분자가 100개 들어 있으므로 질소 기체 10 mL 속에도 질소 분자가 100개 들어 있다.

6. ②

② 반응 전 분자 수는 2개이고, 반응 후 총 분자 수는 3개이다.

⑤ 기체인 경우 화학 반응식의 계수비는 부피비와 같으므로 생성되는 수소 기체와 산소 기체의 부피비는 2 : 1이다.

7. ㉠ 1, ㉡ 3, ㉢ 2

먼저 질소의 개수를 맞춘 후, 수소의 개수를 맞추면 된다.

8. ㉠ 20, ㉡ 수소, 30

실험 2에서 질소 기체 30 mL가 남았으므로 질소 기체 20 mL와 수소 기체 60 mL가 반응하여 암모니아 기체 40 mL가 생성되었다. 따라서 부피비는 질소 : 수소 : 암모니아 = 1 : 3 : 2이다.

실험 1에서 질소 : 수소 : 암모니아 = 1 : 3 : 2 = 10 mL : 30 mL : 20 mL이므로 ㉠은 20이다.

실험 3에서 질소 : 수소 : 암모니아 = 1 : 3 : 2 = 40 mL : 120 mL : 80 mL이므로 수소 기체 120 mL만 반응에 참여하고, 나머지 30 mL는 반응하지 않고 남는다.

9. ③, ④

기체 반응 법칙은 기체 사이의 반응에서만 성립한다. 구리, 철, 탄소는 기체 상태가 아니다.

10. ②

돌턴의 원자설에 따르면 원자는 더 이상 쪼개지지 않아야 하는데 산소 원자가 반으로 쪼개졌다.

11. ③

12. ⑤

돌턴의 원자설에 어긋나지 않으려면 원자가 쪼개지지 않아야 하고, 기체 반응 법칙을 만족하려면 수소 : 산소 : 수증기 = 2 : 1 : 2의 부피비가 성립해야 한다. 또 아보가드로 법칙을 만족하려면 같은 부피 안에 같은 수의 분자를 포함해야 한다.

13. ①

아보가드로 법칙에 의하면 같은 온도와 압력일 때 같은 부피 안에 같은 수의 분자를 포함하므로 기체의 부피비는 분자 수비와 같다. 따라서 부피비와 분자 수비는 질소 : 수소 = 1 : 3이므로 질소 분자 40개와 수소 분자 120개가 반응하여 암모니아를 생성하고, 질소 분자 10개가 반응하지 않고 남는다.

14. ⑤

화학 반응식으로 분자의 종류와 수, 원자의 종류와 수는 알 수 있지만, 분자의 크기나 질량, 원자의 크기나 질량은 알 수 없다.

15. ①

화학 반응식에서 계수는 분자 수비와 같다.

16. ②

① [eqn: rm 4Fe+3O _{2} ` -> `2Fe _{2} O _{3}]

③ [eqn: rm 2HgO` -> `2Hg+O _{2}]

④ [eqn: rm 2H _{2} O _{2} ` -> `2H _{2} O`+`O _{2}]

⑤ [eqn: rm CaCO _{3} `+2`HCl` -> `CaCl _{2} `+`H _{2} O`+`CO _{2}]

17. ④

18. ④

아보가드로 법칙에 의하면 같은 온도와 압력일 때 같은 부피 안에 같은 수의 분자를 포함하므로 세 기체에서 분자 수가 같다.

①, ② 각 기체를 이루는 원자의 종류와 수가 다르므로 세 기체의 질량이 다르고, 밀도도 다르다.

19. ④

① 2 + 4 = 6

② 2 × (1 + 3) = 8

③ 3 × (1 + 2) = 9

④ 4 × (2 + 1) = 12

⑤ 5 × 2 = 10

20. ④

반응물질을 구성하는 성분의 일부만 바뀌는 화학 반응을 치환 반응이라고 한다.

④ 질산 은의 은과 구리가 자리를 바꾸므로 치환 반응에 해당한다.

21. ⑤

⑤ 화학 반응 전후 수소 원자의 개수가 같아야 하므로 H2O의 계수는 2가 되어야 한다.

CH4 + 2O2 → CO2 +2H2O

22. 3O2