◈ Note

1. 용매에 대한 용해도 차를 이용한 분리

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시험대비 요점정리

04. 혼합물의 분리(2)

중2

과

학

Ⅴ. 물질의 특성

학원명     강사명

(1) 거름 : 용매에 녹지 않는 물질을 거름 장치로 걸러서 분리하는 방법 ⇨ 용매에 녹는 물질은 거름종이를 통과하고, 용매에 녹지 않는 물질은 거름종이 위에 남아 분리된다.

혼합물	용매	거름종이 위에 남는 물질	거름종이를 통과하는 물질
소금과 모래	물	모래	소금
나프탈렌과 염화 나트륨	물	나프탈렌	염화 나트륨
	에탄올	염화 나트륨	나프탈렌

(2) 추출 : 혼합물에서 특정 성분을 잘 녹이는 용매를 사용하여 그 성분을 분리하는 방법

□ ․ 향수 만들기	․ 녹차 우려내기

․ 나물의 쓴맛 제거하기	․ 드라이클리닝으로 세탁하기

2. 온도에 따른 용해도 차를 이용한 분리

(1) 재결정 : 불순물이 섞여 있는 고체를 용매에 녹인 후 용매를 증발시키거나 냉각하여 순수한 고체를 분리하는 방법

□ ․ 천일염에서 정제 소금 얻기

․ 불순물이 섞인 질산 칼륨에서 순수한 질산 칼륨 분리하기

(2) 분별 결정 : 온도에 따른 용해도 차가 큰 물질과 작은 물질이 섞여 있을 때, 높은 온도의 용매에 녹인 후 냉각하여 온도에 따른 용해도 차가 큰 물질을 먼저 석출시켜 분리하는 방법

□ ․ 질산 칼륨과 염화 나트륨 분리하기

․ 염화 나트륨과 붕산 분리하기

3. 크로마토그래피를 이용한 분리

◈ Note

(1) 원리 : 성분 물질이 용매를 따라 이동하는 속도가 다른 것을 이용하여 혼합물을 분리하는 방법

➀ 용매의 종류에 따라 분리되는 성분 물질의 수 또는 이동한 거리가 달라진다.

➁ 특징

․분리 방법이 간단하고, 분리하는 데 걸리는 시간이 짧다.

․매우 적은 양의 혼합물도 분리할 수 있다.

․성질이 비슷하거나 복잡한 혼합물도 한 번에 분리할 수 있다.

(2) 종이 크로마토그래피의 유의점

(3) 이용의 예 : 사인펜 잉크의 색소 분리, 운동선수의 도핑 테스트, 단백질 성분의 검출, 농약 성분 검출, 음식물에 첨가된 유해 물질 검출 등

4. 여러 가지 방법을 이용한 분리

혼합물 속에 포함된 각 성분 물질의 특성을 파악한 후 순서를 정하여 분리한다.

□ 철 가루, 톱밥, 소금, 모래, 나프탈렌의 혼합물 분리하기

시험대비 기출문제

04. 혼합물의 분리(2)

중2

과

학

Ⅴ. 물질의 특성

이름: 이  름      점수:  점    수

시험에 꼭! 나오는 문제

표는 몇 가지 고체 물질의 물과 에탄올에 대한 용해성을 나타낸 것이다.

물질	A	B	C	D
물	녹음	녹음	녹지 않음	녹지 않음
에탄올	녹지 않음	녹지 않음	녹음	녹음

물과 에탄올을 이용한 거름 장치로 분리할 수 없는 혼합물은?

① A와 C의 혼합물	② A와 D의 혼합물

③ B와 C의 혼합물	④ B와 D의 혼합물

⑤ C와 D의 혼합물

오른쪽 그림과 같은 실험 장치로 분리하기 어려운 혼합물은?

① 물과 식용유

② 모래와 소금

③ 소금과 나프탈렌

④ 모래와 설탕

⑤ 설탕과 나프탈렌

뜨거운 물에 녹차 티백(봉지)을 넣어두었더니 물의 색깔이 변한다. 이와 같은 원리로 설명할 수 없는 것은?

① 원유에서 휘발유를 얻어 낸다.

② 식물에서 천연 향료를 얻어 낸다.

③ 콩에서 지방 성분을 얻어 낸다.

④ 나물을 삶은 다음 물에 담가 아린 맛을 없앤다.

⑤ 덜 익은 감을 소금물에 담가 떫은맛을 없앤다.

염전에서 굵은 소금에 섞여 있는 불순물을 제거하는 방법으로 옳은 것은?

① 재결정	② 추출	③ 거름

④ 분별 증류	⑤ 증류

그래프는 염화 나트륨과 붕산의 용해도를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 ㉠과 ㉡에 알맞은 말을 각각 쓰시오.(단, 20 ℃에서 염화 나트륨과 붕산의 용해도는 각각 35와 5이다.)

염화 나트륨과 붕산을 각각 20 g씩 혼합한 후,  90 ℃의 물 200 g에 모두 용해시켰다. 이 용액을 다시 20 ℃로 냉각시키면 ( ㉠ )이 결정으로 ( ㉡ ) g만큼 석출된다.

[6～8] 그림은 분필을 이용하여 사인펜 잉크를 분리하는 장치이다.

이에 대한 특징으로 옳지 않은 것은?

① 장치나 방법이 간단하고 편리하다.

② 비슷한 성분 물질도 효과적으로 분리할 수 있다.

③ 거름종이를 이용하여 사인펜 잉크를 분리할 수 있다.

④ 양이 적고 복잡한 혼합물은 여러 번 실험해야 분리가 가능하다.

⑤ 용매에 대한 각 성분이 이동한 거리의 비는 물질의 특성이다.

이러한 혼합물의 분리 방법을 무엇이라 하는지 쓰시오.

이와 같은 방법으로 분리할 수 있는 예가 아닌 것은?

① 혈액 성분 분리

② 꽃잎 색소의 분리

③ 식물의 엽록소 분리

④ 운동 선수의 약물 복용 여부

⑤ 포도주의 물과 에탄올 분리

혼합물의 분리 방법과 그 예가 잘못 짝지어진 것은?

① 거름 - 모래와 질산 칼륨

② 분별 깔때기 - 식용유와 물

③ 분별 결정 - 물과 염화 나트륨

④ 분별 증류 - 물과 에탄올

⑤ 크로마토그래피 - 사인펜 잉크의 색소

매번 자주! 출제되는 문제

다음과 같은 특성을 갖는 혼합물의 분리 방법을 무 엇이라고 하는지 쓰시오.

∙온도에 따른 용해도 차를 이용한다.

∙붕산과 염화 나트륨 혼합물을 분리할 때 이용된다.

다음은 분필 가루와 염화 나트륨이 섞여 있는 혼합물을 분리하는 과정을 설명한 것이다. (가)거름종이 위와 (나)증발 접시에서 얻어지는 물질을 각각 쓰시오.

(가) 혼합물을 물에 녹인다.

(나) 깔때기에 거름종이를 밀착시키고 용액을 붓는다.

(다) 거른 용액을 증발 접시에 넣고 가열한다.

혼합물을 분리에 이용되는 거름 장치가 가장 옳게 설치된 것은?

①	②	③

④	⑤

물에 대한 용해도 차를 이용하여 분리할 수 없는 혼합물은?

① 모래와 소금

② 염화 나트륨과 아이오딘

③ 염화 나트륨과 나프탈렌

④ 나프탈렌과 아이오딘

⑤ 설탕과 나프탈렌

염화 나트륨과 나프탈렌의 혼합물을 분리하려고 한다. 이 혼합물을 물에 넣어 잘 저어 준 다음 해야 할 실험으로 가장 적당한 것은?

①	②	③

④	⑤

추출을 이용하여 분리할 수 없는 것은?

① 식초의 아세트산 분리하기

② 한약 달이기

③ 콩 속의 지방 분리하기

④ 녹차 우려내기

⑤ 잉크의 색소 분리하기

오른쪽 그래프는 온도에 따른 여러 가지 고체의 용해도를 나타낸 곡선이다. 분별 결정으로 분리하기 가장 쉬운 혼합물을 짝지으시오.

[17～18] 다음은 어떤 혼합물을 분리하는 과정이다.

20g의 염화 나트륨과 20g의 붕산이 섞인 혼합물이 있다. 범식이는 이 혼합물을 분리하기 위해서 더운물에 혼합물을 모두 녹인 다음, 냉각시키면서 석출되는 물질을 분리해 냈다.

범식이가 이 혼합물을 분리하는 데 이용한 물질의 성질을 쓰시오.

위 실험에서 이 혼합물을 냉각시킬 때 먼저 석출되는 물질을 쓰시오. (단, 온도에 따른 용해도 차이는 붕산이 염화 나트륨보다 크다.)

표는 염화 나트륨과 붕산의 용해도를 나타낸 것이다.

온도(℃)	0	20	40	60	80	100
염화 나트륨	35.7	36.3	36.6	37.3	38.4	39.8
붕산	2.8	4.9	8.9	14.9	23.5	38.0

염화 나트륨과 붕산을 100 ℃의 물 100 g에 각각 20 g씩 녹인 다음 온도를 20 ℃로 냉각시켰을 때 석출되는 물질과 그 양이 옳은 것은?

① 붕산 10 g	② 붕산 15.1 g

③ 염화 나트륨 16.3 g	④ 염화 나트륨 20 g

⑤ 붕산 10 g과 염화 나트륨 10 g

용해도 차를 이용하여 혼합물을 분리할 수 있는 경우가 아닌 것은?

① 붕산과 염화 나트륨     ② 식초에서 아세트산

③ 소금과 모래            ④ 질소와 산소

⑤ 공기와 암모니아

크로마토그래피를 이용하여 혼합물을 분리하는 것은 성분 물질의 어떤 특성을 이용한 것인가?

① 밀도 차이           ② 질량 차이

③ 농도 차이           ④ 용액에 대한 용해도 차이

⑤ 용매에 대한 이동 속도 차이

크로마토그래피로 사인펜 잉크의 색소를 각 성분별로 분리할 때 실험 장치를 가장 옳게 설치한 것은?

①	②	③

④	⑤

그림은 어떤 혼합물을 크로마토그래피로 분석한 결과이다.

물질 A~D 중 혼합물에 포함되어 있는 물질을 모두 쓰시오.

크로마토그래피로 혼합물을 분리하는 방법에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고르시오.

<보기>

ㄱ. 성분 물질의 성질에 따라 용매와 함께 이동하는 속도 차를 이용한다.

ㄴ. 한 번의 분리로 적은 양의 혼합물을 각 성분 물질로 분리하는 데 효과적이다.

ㄷ. 각 성분 물질과 용매가 올라간 높이의 비는 모두 같다.

ㄹ. 거름종이 위에 분리되는 색깔의 수는 성분 물질의 수는 최소 개수와 같다.

그림은 물을 이용한 수성펜 잉크의 크로마토그래피의 결과를 나타낸 것이다.

이에 대한 해석으로 옳은 것을 보기에서 모두 고르시오. (단, 혼합물은 모두 순물질로 분리되었다.)

<보기>

ㄱ. A와 C는 순물질이다.

ㄴ. B는 A, C, D가 섞여 있는 물질이다.

ㄷ. D는 A와 C가 섞여 있는 물질이다.

ㄹ. B의 성분은 최소한 3종류이다.

도핑 검사란 운동 선수들의 약물 복용 여부를 확인하는 검사를 말한다. 혼합물의 분리 방법 중 어떤 방법을 이용하는 것인가?

① 밀도 차이	② 분별 증류	③ 전기 분해

④ 거름	⑤ 크로마토그래피

그림은 철가루, 톱밥, 나프탈렌, 소금, 모래가 섞인 물질들을 분리하는 과정을 정리한 것이다. B 와 C 에 해당되는 물질이 무엇인지 순서대로 쓰시오.

이것까지 풀면! 100점 맞는 문제

오른쪽 그림은 암모니아와 공기의 혼합물을 분리하는 과정이다.

이 방법으로 분리할 수 있는 혼합물은?

① 원유 속의 가솔린 분리

② 질소와 산소의 혼합 공기

③ 수소와 산소의 혼합 공기

④ 뷰테인과 프로페인의 혼합 공기

⑤ 이산화 황이 섞인 공기

다음은 물질의 어떤 특성을 이용하여 혼합물을 분리한 것인가?

화장실에 암모니아 냄새가 많이 나서 물을 뿌렸더니 더 이상 냄새가 나지 않았다. 이것은 암모니아는 물에 녹고 공기는 녹지 않아 공기와 암모니아가 분리되었기 때문이다.

① 끓는점	② 녹는점	③ 밀도

④ 용해도	⑤ 흡착

그림은 콩 속의 지방을 분리하는 과정을 나타낸 것이다.

이러한 혼합물의 분리 방법을 무엇이라고 하는지 쓰시오.

거름, 재결정 및 분별 결정의 공통점으로 옳은 것은?

① 한 용매에 잘 녹는 고체와 녹지 않는 고체 혼합물의 분리 방법이다.

② 소량의 불순물이 섞여 있는 고체 혼합물을 분리하는 방법이다.

③ 성분 물질들의 용해도 차이를 이용하여 고체 혼합물을 분리하는 방법이다.

④ 섞여 있는 성분들의 양이 비슷하고 온도에 따른 용해도의 변화가 큰 물질과 작은 물질이 섞여 있는 고체 혼합물의 분리 방법이다.

⑤ 용매를 증발시킨 후 석출된 고체 혼합물을 분리하는 방법이다.

1. ⑤

어떤 용매에 잘 녹는 고체와 녹지 않는 고체가 섞여 있는 혼합물을 거름 장치로 분리할 수 있다.

C와 D는 물에는 둘 다 녹지 않고, 에탄올에는 둘 다 녹으므로 거름 장치를 이용하여 분리할 수 없다.

2. ①

그림은 거름 장치를 나타낸 것으로 어떤 용매에 잘 녹는 고체와 녹지 않는 고체가 섞여 있는 혼합물을 분리할 때 사용된다.

물과 식용유는 분별 깔때기로 분리할 수 있다.

3. ①

녹차를 우려내는 것은 추출에 해당한다. 원유에서 휘발유를 얻는 것은 분별 증류에 해당한다.

4. ①

소량의 불순물이 포함된 고체 물질을 높은 온도의 용매에 녹인 후 냉각해서 순수한 고체 결정을 얻는 방법을 재결정이라고 한다.

5. 붕산, 10g

20 ℃에서 염화 나트륨의 용해도는 35이므로 20 g은 여전히 다 녹아 있다.

20 ℃에서 붕산의 용해도는 5이므로 물 100 g에 붕산 5 g이 최대로 녹을 수 있으므로 물의 양이 200g일 때는 붕산 10 g이 최대로 녹을 수 있다. 따라서 20 ℃에서 염화 나트륨 20g 중 10g만 녹고, 나머지 10g은 결정으로 석출된다.

6. ④

크로마토그래피는 혼합물의 양이 적거나 복잡한 혼합물도 한 번에 분리할 수 있는 특징이 있다.

7. 크로마토그래피

8. ⑤

포도주에서 물과 에탄올은 분별 증류로 분리한다.

9. ③

물과 염화 나트륨은 끓는점 차이를 이용하여 증발시켜 얻는다.

10. 분별 결정

온도에 따른 용해도 차가 큰 고체와 온도에 따른 용해도 차가 작은 고체의 혼합물은 분별 결정으로 분리한다.

붕산은 온도에 따른 용해도 차가 크고, 염화 나트륨은 온도에 따른 용해도 차가 작다.

11. (가) 분필 가루 (나) 염화 나트륨

염화 나트륨은 물에 녹지만 분필 가루는 물에 녹지 않는다.

12. ②

깔때기의 긴 끝이 비커의 벽면에 닿게 하고, 깔때기의 유리 막대를 댄 후, 혼합 용액을 조금씩 흘려 준다.

13. ④

나프탈렌과 아이오딘은 모두 물에 녹지 않는다.

①, ②, ③, ⑤를 물에 녹이면 한 가지 고체는 물에 녹고 나머지 고체는 물에 녹지 않는다.

14. ②

염화 나트륨은 물에 녹고 나프탈렌은 물에 녹지 않으므로 거름 장치로 분리할 수 있다.

15. ⑤

잉크의 색소는 크로마토그래피로 분리한다.

① , ②, ③, ④는 모두 추출에 해당하는 예이다.

16. (가)와 (라)

(가)~(라) 중 온도에 따른 용해도 변화가 큰 (가)와 용해도 변화가 작은 (라)의 혼합물이 분별 결정으로 분리하기 가장 쉽다.

17. 온도에 따른 용해도 차이

염화 나트륨은 온도에 따른 용해도 차가 작고, 붕산은 온도에 따른 용해도 차가 크다.

18. 붕산

온도에 따른 용해도 차가 큰 붕산이 먼저 결정으로 석출된다.

19. ②

염화 나트륨이 80℃일 때 용해도가 38.4이고, 붕산은 23.5 이므로 각각 용매 100g에 녹인 20g은 모두 녹는다. 이 용액을 20℃로 냉각하면 염화 나트륨의 용해도가 36.3이고, 붕산의 용해도는 4.9이므로 붕산만 15.1g이 결정으로 석출된다.

20. ④

질소와 산소는 끓는점 차를 이용하여 분리한다.

21. ⑤

22. ①

크로마토그래피 장치를 할 때 점을 찍을 때는 작게 여러 번 찍고, 이 시료점이 용매에 잠기지 않게 하여 용매가 증발되는 것을 방지하기 위해 마개를 닫아 실험한다.

23. B, C, D

A~D 물질 중 이 물질들의 시료가 올라간 거리와 혼합물의 시료가 올라간 거리가 같으면 그 물질이 혼합물에 포함되어 있는 것이다.

24. ㄱ, ㄴ, ㄹ

각 성분 물질과 용매가 올라간 높이의 비가 다른 것을 이용하여 혼합물을 분리한다.

25. ㄱ, ㄴ, ㄹ

올라간 시료점이 한 개면 한 가지 성분으로만 된 순물질임을 알 수 있다.  B의 성분은 최소한 3종류임을 알 수 있다. 가장 높이 올라간 성분은 용매에 의한 이동 속도가 가장 빠른 것이다.

26. ⑤

27. B: 소금, C: 톱밥

B : 소금은 물에 녹아 거름종이를 통과한다.

C : 남은 고체를 물에 넣어 저으면 물보다 밀도가 작은 톱밥이 뜬다.

28. ⑤

암모니아는 물에 잘 녹고, 공기는 물에 잘 녹지 않는 성질을 이용하여 분리한 것이다.

이산화 황은 물에 잘 녹고, 공기는 물에 잘 녹지 않는다.

29. ④

30. 추출

콩 속의 지방 성분은 에테르에 녹아 나오므로 에테르를 증발시키면 지방을 분리할 수 있다.

31. ③

거름, 재결정, 분별 결정은 용해도 차를 이용하여 고체 혼합물을  분리하는 것이다.