BOOK 2정답친해완자 화학Ⅱ정답친해(화Ⅱ)_1-1단원(1~23).indd 114. 10. 28. 오후 5:29 002정답친해4 바로알기② PH3은 전기 음성도가 큰 F, O, N 원자를 포함하지 않으므로, 수소 결합을 하지 않는다.ㄱ. HCl와 O2：분자량이 비슷하여 분산력의 크기가 비슷하지만 HCl는 극성 분자이므로 쌍극자 - 쌍극자 힘이 존재하여 분자 사이에 작용하는 힘이 더 크다. ➡ HCl>O2ㄴ. H2O과 H2S：H2O은 H2S에 비해 분자량이 작지만 수소 결합을 하기 때문에 분자 사이에 작용하는 힘이 더 크다. ➡ H2O>H2S바로알기ㄷ. Cl2와 Br2：둘 다 무극성 분자이므로 분자량이 큰 Br2의 분산력이 더 크다. ➡ Cl2F2：Cl2와 F2은 모두 무극성 물질로 분자량이 클수록 분산력이 크므로 Cl2의 끓는점이 더 높다.ㄴ. HF>HCl：HF는 HCl보다 분자량이 작지만 수소 결합을 하므로 끓는점이 높다.ㄷ. NH3>PH3：NH3는 PH3보다 분자량이 작지만 수소 결합을 하므로 끓는점이 높다.ㄹ. PH3>SiH4：PH3과 SiH4은 분자량이 비슷하여 분산력의 크기가 비슷한데, PH3은 극성 물질이므로 쌍극자 ‑ 쌍극자 힘이 작용하여 무극성 물질인 SiH4보다 끓는점이 높다.01 분자량이 비슷한 경우 분자 사이에 작용하는 힘의 크기는 분산력<쌍극자 ‑ 쌍극자 힘<수소 결합 순이고, 분자 사이에 작용하는 힘이 클수록 물질의 끓는점이 높다.바로알기② 분산력은 무극성 분자뿐만 아니라 극성 분자 사이에서도 작용한다.ㄴ. 분자 사이에 작용하는 힘이 클수록 끓는점이 높다. 따라서 분자 사이에 작용하는 힘은 (가)<(나)<(다)<(라)<(마) 순이다.ㄷ. 25 *C보다 끓는점이 낮은 물질은 25 *C에서 기체로 존재하므로, (가), (나), (다), (라)는 25 *C에서 기체이다.바로알기ㄱ. (가)가 (다)보다 끓는점이 낮으므로 분산력은 (가)가 (다)보다 작다.1 -2⑴ 분자 사이에 작용하는 힘이 클수록 물질의 끓는점이 높다. 따라서 분자 사이에 작용하는 힘은 AB>C 3 ⑴ × ⑵ ◯ ⑶ × ⑷ ◯대.표.자.료4 1 A：B=3：2 2 A：C=2：1 3 ⑴ × ⑵ ◯ ⑶ ◯ 4 45 cm대표 자료 분석35~36쪽정답친해(화Ⅱ)_1-1단원(1~23).indd 614. 10. 28. 오후 5:29 Ⅰ. 다양한 모습의 물질007[다른 풀이] ⑵, ⑶ 일정한 온도에서 콕을 열기 전후에 Ne의 압력과 부피의 곱은 일정하므로 0.5기압\1 L=PNe×2 L, PNe=0.25기압이 된다. 콕을 열기 전후에 Ar의 압력과 부피의 곱도 일정하므로 1.5기압×1 L=PAr×2 L, PAr=0.75기압이 된다. 혼합 기체의 전체 압력은 성분 기체의 부분 압력의 합과 같으므로 PT=PNe+PAr=0.25기압+0.75기압=1기압이다. 온도가 높아지면 기체 분자의 평균 운동 에너지가 증가하여 평균 운동 속력이 빨라진다.3 -2일정한 온도에서 기체의 분자량이 작을수록 기체 분자의 평균 운동 속력이 빨라진다. 3 -3⑴ (가)에서 T1일 때 기체 분자의 평균 운동 속력이 가장 느리므로 평균 운동 에너지는 가장 작다. ⑵ 질량분자량=몰수, 분자 수=몰수×6.02×1023개/몰이므로 같은 질량일 경우 분자량이 작을수록 분자 수가 많다. 분자량이 A>B>C 순이므로 기체 1 g의 분자 수가 가장 많은 것은 분자량이 가장 작은 C이다.⑶ T2에서 B의 평균 운동 속력이 A보다 빠르므로, T1에서도 B의 평균 운동 속력이 A보다 빠르다. ⑷ T2에서 C의 평균 운동 속력이 B보다 빠르므로, T3에서도 C의 평균 운동 속력이 B보다 빠르다.4 -1, 2 기체의 확산 속도비는 일정한 시간 동안 움직인 거리의 비로 구할 수 있으므로, (가)에서 A와 B의 확산 속도비는 A：B=36t：24t=3：2이고, (나)에서 A와 C의 확산 속도비는 A：C=40t：20t=2：1이다.⑶ 아보가드로 법칙에 의하면 일정한 온도와 압력에서 같은 부피에는 기체의 종류에 관계없이 같은 개수의 기체 분자가 들어 있다. 따라서 같은 페트병에 들어 있는 공기의 몰수1=공기의 질량공기의 평균 분자량2와 이산화 탄소의 몰수1=이산화 탄소의 질량이산화 탄소의 분자량2가 같으므로 페트병에 들어 있는 공기의 몰수를 알면 실험에서 구한 이산화 탄소의 질량을 이용하여 이산화 탄소의 분자량을 계산할 수 있다.1 -2이산화 탄소의 분자량은 이상 기체 방정식을 이용하여 다음 식으로 계산할 수 있다.M=wRTPV=이산화 탄소의 질량\기체 상수(R)\실험실 온도실험실 기압\물의 부피=(w2-w1+w3)\R\(273+27) K1 atm\V=1.75 g\0.08 atm.c1L/mol.c1K\300 K1 atm\1.00 L =42 g/mol1 -3ㄱ. 공기의 질량이 크게 계산되면 이산화 탄소의 질량도 크게 계산되므로 이산화 탄소의 분자량이 크게 측정된다.ㄷ. (다)에서 페트병에 물이 조금 남아 있으면 물의 부피(V)가 작게 측정되므로 이산화 탄소의 분자량이 크게 측정된다.바로알기ㄴ. (나)에서 페트병 밖으로 이산화 탄소가 새어 나가면 페트병 속 이산화 탄소의 질량이 작게 측정되므로 이산화 탄소의 분자량이 작게 측정된다.2 -1콕을 열기 전 Ne의 압력은 대기압에 비해 0.5기압(=38 cmHg)만큼 작으므로 Ne의 압력은 0.5기압이다. 또한 Ar의 압력은 대기압에 비해 0.5기압(=38 cmHg)만큼 크므로 Ar의 압력은 1.5기압이다. 2 -2기체의 분자 수(몰수)는 압력과 부피의 곱에 비례하므로 Ne과 Ar의 분자 수비는 Ne：Ar=0.5기압\1 L：1.5기압\ 1 L=0.5：1.5=1：3이다. 즉, 분자 수는 Ar이 Ne의 3배이다.2 -3⑴ Ne과 Ar의 분자 수비가 1：3이므로 몰수비도 1：3이다. 따라서 Ne의 몰 분율은 1/4=0.25이고, Ar의 몰 분율은 3/4=0.75이다.⑵ 콕을 열고 충분한 시간이 지난 후 혼합 기체의 전체 압력은 대기압과 같아지므로 1기압이다.⑶ 각 기체의 부분 압력은 몰 분율과 전체 압력의 곱이므로 Ne의 부분 압력은 0.25\1기압=0.25기압, Ar의 부분 압력은 0.75\1기압=0.75기압이다.문제 분석하기3 -1T1T2T3ABC분자 운동 속력(m/s) 분자 운동 속력(m/s)기체 BT2500500100010001500150020002500분자 수분자 수(가)(나)온도가 높을수록 빠른 속력을 가지는 분자 수의 비율이 커진다. → 온도가 높을수록 기체의 평균 운동 속력이 빠르다. → 온도는 T1B>C이다.정답친해(화Ⅱ)_1-1단원(1~23).indd 714. 10. 28. 오후 5:29 008정답친해ㄴ. 기체의 몰수는 일정하고 부피는 실험 1>실험 2>실험 3 순이므로, 기체의 밀도는 실험 1<실험 2<실험 3 순이다.바로알기ㄱ. 기체의 부피는 압력에 반비례하는데, J자관 속에 들어 있는 기체에는 대기압도 작용하므로 기체의 부피는 ‘ 대기압+수은 기둥의 높이 차(h)에 해당하는 압력’에 반비례한다.02 ㄱ. 온도가 같은 (가)와 (나)를 비교하면 보일 법칙에 의해 1기압×V1=2기압×V2이므로, V1=2V2이다.ㄴ. 압력이 같은 (가)와 (다)를 비교하면 샤를 법칙에 의해 V1273 K=V3546 K 이므로, V3=2V1이다.V1=2V2이므로 부피는 V3>V1>V2 순이다. ㄷ. 2기압, 546 K에서의 부피를 V4라고 하면, 압력이 2기압으로 같은 (나)와 비교할 때 샤를 법칙에 의해 V2273 K=V4546 K이므로 V4=2V2이다.ㄴ. A와 C는 온도가 같으며, 같은 종류의 기체이므로 기체 분자의 평균 속력이 같다.바로알기ㄷ. B가 C보다 부피가 크므로 기체 분자 사이의 평균 거리는 B가 C보다 멀다.4 -3⑴ A와 B의 확산 속도비는 3：2이고, 확산 속도는 분자량의 제곱근에 반비례하므로 vAvB=5MBMA =32 에 의해 분자량의비는 MA：MB=4：9이다.⑵ A와 C의 확산 속도비는 2：1이고, 확산 속도는 분자량의 제곱근에 반비례하므로 vAvC=5MCMA =21 에 의해 분자량의 비는 MA：MC=1：4이다. 한편, (나)에서 콕을 열기 전 기체의 밀도는 분자량에 비례하므로 밀도는 C가 A의 4배이다.⑶ (가)에서 A 대신 C로 실험할 경우 확산 속도는 C가 B보다 느리므로 흰 연기는 현재보다 왼쪽에서 최초로 생성된다.4 -4(나)에서 C 대신 분자량이 A의 9배인 D로 실험할 경우vAvD=5MDMA =49/1=3이므로 확산 속도는 A가 D의 3배이다.따라서 흰 연기는 A로부터 45 cm1=60 cm×3/42 떨어진 위치에서 최초로 생성된다.내신 만점 문제01 ④ 02 ㄱ, ㄴ, ㄷ 03 ③ 04 ② 05 ③ 06 ㄴ, ㄷ 07 ③ 08 ③ 09 ④ 10 ③ 11 ⑤ 12 600 mmHg 13 ② 14 ⑤ 15 ㄱ, ㄴ 16 ⑤ 17 ⑤ 18 ① 19 ⑤ 20 ⑤ 21 ① 22 ④ 23 ㄷ 24 ④ 25 ③ 26 ㄴ 27 해설 참조 28 해설 참조37~43쪽문제 분석하기 01실험수은 기둥의 높이 차 h(mm)기체 X의 부피(mL)기체의 압력P1V1=P2V21024대기압=760 mmHg760 mmHg\24mL=일정2380(가)V2=16 mL(ㄷ)대기압+380 mmHg=1140 mmHg760 mmHg\24 mL=1140 mmHg\V23(나)P2=1520mmHg(ㄷ)8대기압+P2760 mmHg\24 mL=(760 mmHg+P2)\8 mL수은을 더 넣으면 수은 기둥의 높이 차가 커지며 기체의 부피는 감소한다. 이때 기체의 압력=대기압+수은 기둥의 높이 차에 의한 압력이다.J자관에서 양쪽 수은 기둥의 높이가 같을 때(h=0) 기체의 압력은 대기압과 같다.일정한 온도에서 일정량의 기체의 압력과 부피를 곱한 값은 일정하다.문제 분석하기030T1T2압력(기압)ACB부피 ( )L압력이 일정할 때 일정량의 기체의 부피는 온도가 높을수록 증가하므로 서로 다른 온도에서 기체의 압력과 부피 관계 그래프를 그리면, 온도가 높아 부피가 큰 그래프가 위쪽에 위치한다. ➡ ㄱ. B와 C는 압력이 같지만 부피가 다르므로 온도가 다른 조건이며, B의 부피가 더 크므로 온도는 T1B>C 순이다. ㄴ. 각 기체의 몰수비는 A：B：C=4：1：9이므로 기체의 몰수는 C가 B의 9배이다.바로알기ㄷ. 기체 분자의 평균 운동 에너지가 가장 큰 것은 절대 온도가 가장 높은 B이다.08 보일-샤를 법칙1PVT=k2과 아보가드로 법칙(V=kn)에 의해 PVnT=k, P1V1n1T1=P2V2n2T2 의 식이 성립한다.고정 장치를 풀기 전 부피를 V라고 하면, (가)의 절대 온도는 273 K(0 *C)이고, (나)의 절대 온도는 546 K(273 *C)이므로 1기압\V1몰\273 K=1기압\Vn(나)\546 K, n(나)=0.5몰이다. 한편, (다)는 몰수와 압력이 모두 (가)의 2배이므로1기압\V1몰\273 K=2기압\V2몰\T(다), T(다)=273 K(0 *C)이다.ㄱ. 고정 장치를 풀면 실린더 속 기체의 압력이 외부 압력과 같아질 때까지 부피가 변하므로 (다)의 기체의 압력은 1기압이 된다. 고정 장치를 풀었을 때 (가)의 부피를 V(가)라고 하면 1기압\V(가)1몰\273 K=1기압\V(다)2몰\273 K, V(다)=2V(가)이다.ㄴ. 기체의 몰수는 (가) 1몰, (나) 0.5몰, (다) 2몰이다.바로알기ㄷ. 온도가 273 K(0 *C)으로 모두 같아지므로 기체 분자의 평균 운동 에너지는 모두 같다.바로알기ㄱ, ㄷ. (가)와 (나)는 모두 온도가 일정한 조건에서 일어나는 변화이므로 기체 분자의 평균 운동 에너지와 평균 운동 속력이 일정하다.05 ㄱ. 온도가 일정할 때 일정량의 기체의 부피는 압력에 반비례하므로, (가)에서 기체의 압력은 P1이 P2보다 작다.ㄴ. 압력과 온도가 일정할 때, 기체의 부피는 몰수에 비례한다. (나)에서 기체 A와 B의 질량은 같고, 같은 온도에서 기체의 부피, 즉 몰수는 A가 B보다 크므로 기체의 분자량1=기체의 질량기체의 몰수2은A가 B보다 작다.바로알기ㄷ. 기체의 압력은 P2가 P1보다 크다. (나)에서 압력이 P1에서 P2가 되면 기체의 부피가 감소하므로 A와 B의 기울기는 모두 작아진다.ㄴ. 보일-샤를 법칙에 의해 P1V1T1=P2V2T2의 식이 성립한다.A와 B에 해당하는 값을 식에 대입하여 B에서의 온도(TB)를 구하면 다음과 같다.1기압\8.2 L400 K=1/2기압\16.4 LTB, TB=400 KA와 B에서의 온도가 같으므로 A와 B에서 기체 분자의 평균 운동 속력도 같다.ㄷ. A와 C에 해당하는 각각의 값을 보일 ‑ 샤를 법칙의 식에 대입하여 C에서의 온도(TC)를 구하면 다음과 같다.1기압\8.2 L400 K=1/4기압\16.4 LTC , TC=200 K기체 분자의 평균 운동 에너지는 절대 온도에 비례하는데, A에서의 절대 온도가 C에서의 2배이므로 A에서 기체 분자의 평균 운동 에너지는 C에서의 2배이다.07 이상 기체 방정식 PV=nRT에서 n=PVRT 이므로 기체의문제 분석하기064321ABC02V1V11압력1기압부피 ( )L( )ㄱ. 이상 기체 방정식을 이용하여 기체의 부피를 구할 수 있다.V1=nRTP=0.25 mol\0.082 atm.c1L/mol.c1K\400 K1기압 =8.2 L1/4기압1/2기압문제 분석하기09압력(기압)0.5RTPVT1T2(가)0200400600800n=PVRT =0.5실제 기체는 온도가 높을수록 이상 기체에 가깝게 행동한다.→ T_1일 때보다 T_2일 때 이상 기체에 가까우므로 온도는 T_1A 6CO2( g) + 6H2O( l) 또한, O2의 몰수는 이상 기체 방정식 PV=nRT에서 n=PVRT =30기압\0.82 L0.082 atm.c1L/mol.c1K\300 K=1 mol이다. ㄱ, ㄴ. 0.1몰의 C6H12O6과 반응하는 O2의 몰수는 0.6몰이므로 반응 전과 후 각 물질의 몰수는 다음과 같다. C6H12O6(s) + 6O2( g) 6CO2( g) + 6H2O( l) 반응 전 0.1 1.0 0 0 반응 시 -0.1 -0.6 +0.6 +0.6반응 후 0 0.4 0.6 0.6반응 후 O2는 0.4몰이 남고, CO2와 H2O은 각각 0.6몰이 생성된다. 기체는 반응 전에 O2 1몰이 있었고, 반응 후에 CO2 0.6몰과 O2 0.4몰이 있으므로, 반응 전후에 용기 속 기체의 몰수는 같다.ㄷ. 반응 전 O2 1몰의 압력이 30기압이므로 발생한 CO2 0.6몰이 나타내는 부분 압력은 18기압1P=nRTV =0.6 mol\0.082 atm.c1L/mol.c1K\300 K0.82 L=18 atm2이다.20 바로알기⑤ 기체 분자 운동론의 가정에 의하면 기체 분자 사이에는 인력과 반발력이 작용하지 않는다.21 ㄱ. 같은 온도에서 기체의 평균 운동 속력이 C>B>A이므로 기체의 분자량은 A>B>C이다. 따라서 질량이 같을 때 분자 수가 가장 많은 기체는 분자량이 가장 작은 C이다.바로알기ㄴ. 기체 분자의 평균 운동 에너지는 절대 온도에 비례하는데, 온도가 모두 같으므로 기체 A, B, C의 평균 운동 에너지는 모두 같다.ㄷ. 기체 분자의 평균 운동 속력은 C가 A보다 크지만, 기체 분자의 운동 속력 분포에서 C가 A보다 작은 값을 나타내기도 한다.문제 분석하기실린더의 단면적이 모두 같으므로 기체의 부피는 실린더 바닥에서 피스톤까지의 길이(피스톤의 높이)에 비례한다.223h4h피스톤기체 A기체 B기체 Cㄷ. 이상 기체 방정식 PV=nRT에서 온도가 일정할 때 기체의 몰수는 압력과 부피의 곱에 비례하므로, 몰수비는 A：B：C=2기압\3h：2기압\4h：3기압\4h=3：4：6이다. 따라서 기체 분자의 몰수가 가장 많은 것은 C이다.문제 분석하기23추AB추피스톤동일한 실린더에 기체가 들어 있을 때 피스톤의 높이가 같으므로 부피가 같고, 추의 질량이 같으므로 기체의 압력도 같다. ➡ 기체의 몰수가 같다.같은 몰수의 기체가 분출되는 속도는 피스톤이 바닥에 닿을 때까지 걸린 시간에 반비례한다. ➡ 분출 속도비는 A:B=2:1이다.정답친해(화Ⅱ)_1-1단원(1~23).indd 1214. 10. 28. 오후 5:29 Ⅰ. 다양한 모습의 물질013온도가 일정한 조건에서 기체의 몰수는 압력과 부피의 곱에 비례하는데, 콕을 열면 A2와 B2의 부피는 같다. 따라서 기체의 몰수는 각 기체의 부분 압력에 비례하므로, A2를 모두 반응시켰을 때 부분 압력의 변화는 다음과 같다. A2( g) + 2B2( g) ?@A 2AB2( g)반응 전 1.2 4 0반응 시 -1.2 -2.4 +2.4______________________________________반응 후 0 1.6 2.4A2가 모두 반응하면 B2가 남고, 남은 B2의 부분 압력은 1.6기압이다. 이때 생성된 기체 AB2의 부분 압력은 2.4기압이다.●모범 답안●⑴ 온도가 일정할 때 기체의 몰수는 압력과 부피의 곱에 비례한다. 따라서 콕을 열기 전 기체 A의 몰수：기체 B의 몰수=2기압\3 L：10기압\2 L=3：10이다.⑵ B2：1.6기압, AB2：2.4기압채점 기준배점⑴ 몰수비를 원리를 포함하여 옳게 서술한 경우50 %⑵ 남아 있는 기체의 부분 압력을 옳게 구한 경우50 %●모범 답안●피스톤은 오른쪽으로 이동한다. 콕을 열면 기체 분자의 평균 운동 속력이 빠른 B가 A보다 더 빠르게 분출되므로 콕을 닫았을 때 실린더에 남아 있는 기체 분자 수는 A가 B보다 많기 때문이다. 채점 기준배점피스톤의 이동 방향과 그 이유를 옳게 서술한 경우100 %피스톤의 이동 방향만 옳게 쓴 경우50 %바로알기① 플라스크의 콕을 열기 전 충분한 시간 동안 방치하므로 염화 수소 기체와 암모니아 기체의 압력이 같아져 용액의 농도가 달라도 관계 없다.② 같은 시간 동안 염화 수소 기체는 20 cm를 이동했고, 암모니아 기체는 30 cm를 이동했으므로 확산 속도비는 염화 수소：암모니아=20：30=2：3이다.③ 온도가 같으므로 암모니아 기체와 염화 수소 기체의 평균 분자 운동 에너지는 같다.⑤ 온도가 높아지면 기체 분자의 평균 운동 에너지가 커져 확산 속도가 빨라지므로 흰 연기가 최초로 생성되는 시간이 짧아진다. 그러나 암모니아 기체와 염화 수소 기체의 평균 운동 속력이 같은 비율로 빨라지므로 흰 연기가 최초로 생성되는 위치는 변하지 않는다.25 ㄱ. 양쪽 콕을 동시에 열었다가 닫았을 때 피스톤이 오른쪽으로 이동하였으므로, 확산 속도는 N2가 A보다 빠르다. 기체의 확산 속도는 분자량이나 밀도의 제곱근에 반비례하므로 기체의 밀도는 A가 N2보다 크다.ㄴ. He은 N2보다 분자량이 작아 확산 속도가 더 빠르므로, A 대신 He을 사용하면 피스톤은 왼쪽으로 이동한다.바로알기ㄷ. 콕을 열면 A와 N2의 압력이 같아질 때까지 피스톤이 움직이게 된다. 따라서 기체의 압력은 A와 N2가 같다.ㄴ. 기체의 확산 속도는 분자량이나 밀도의 제곱근에 반비례한다. H2의 확산 속도가 X의 4배이므로vXvH2 =5dH2dX t=1/4, dH2：dX=1：16이다. 따라서 X의 밀도는 H2의 16배이다.바로알기ㄱ. vXvH2 =5MH2MX t=52MX =1/4이므로, MX=32이다.ㄷ. 실린더의 온도를 높이면 두 기체 모두 분자의 운동 속력이 빨라지므로 피스톤은 이동하지 않는다.문제 분석하기26고정 장치를 풀면 피스톤은 H2와 X의 압력이 같아질 때까지 움직인다. 온도와 압력이 일정할 때 기체가 차지하는 부피는 몰수에 비례하므로 고정 장치를 푼 후 각 기체의 몰수비는 H2：X=4：1이다.50 cm50 cm진공진공80 cm20 cmH2X고정 장치H2XH22기압X2기압문제 분석하기28피스톤기체 A기체 B분자 운동 속력분자 수기체 A기체 B콕콕(나)(가)기체 분자의 평균 운동 속력：AB콕을 열면 기체 분자의 평균 운동 속력이 빠른 B가 A보다 분출 속도가 빠르므로 일정 시간 동안 용기를 빠져나간 기체 분자 수가 더 많다. 문제 분석하기콕을 열면 전체 부피는 5 L가 되므로 각 기체의 부분 압력은 다음과 같다.•A2：2기압\3 L=PA2\5 L, PA2=1.2기압•B2：10기압\2 L=PB2\5 L, PB2=4기압27A22기압3 L콕B210기압2 L정답친해(화Ⅱ)_1-1단원(1~23).indd 1314. 10. 28. 오후 5:29 014정답친해4 ⑴ 물은 표면 장력이 크기 때문에 소금쟁이와 같은 가벼운 곤충들이 물 위에 뜰 수 있다.⑵ 낮에는 해풍이 불고, 밤에는 육풍이 부는 것은 바닷물의 비열이 육지의 비열보다 크기 때문에 나타나는 현상이다.⑶ 겨울철에 호수나 강의 물이 표면부터 어는 현상은 얼음의 밀도가 물의 밀도보다 작기 때문이다.⑷ 식물의 뿌리에서 흡수된 물이 물관을 따라 잎까지 올라가는 현상은 모세관 현상으로 설명할 수 있다.1 ⑴ 이온 결정은 양이온과 음이온이 정전기적 인력에 의해 규칙적으로 배열된 결정으로, 반대 전하를 띠는 이온들이 인접해 있다. 따라서 외부 충격에 의해 이온들이 밀리면 같은 전하를 띠는 이온끼리 반발하여 쉽게 부스러진다.⑵ 분자 결정은 공유 결합으로 이루어진 분자들이 분자 사이의 인력에 의해 규칙적으로 배열된 결정으로, 다른 결정에 비해 구성 입자 간 결합력이 상대적으로 약하다. 따라서 녹는점과 끓는점이 매우 낮다.⑶ 원자 결정은 원자들이 연속적으로 공유 결합을 하여 규칙적으로 배열된 결정으로 매우 단단하다. 대부분의 원자 결정은 고체 상태와 액체 상태에서 모두 전기를 통하지 않지만, 흑연은 예외적으로 고체 상태에서 전기를 통한다.⑷ 금속 결정은 금속 양이온과 자유 전자 사이의 정전기적 인력에 의한 금속 결합으로 이루어진 결정이다. 금속 결정은 자유 전자를 가지고 있어 금속 광택이 나타나고, 열전도성과 전기 전도성 및 전성(펴짐성)과 연성(뽑힘성)이 모두 크다.2 ⑴ (가)는 염화 나트륨(NaCl)으로, 양이온인 Na+과 음이온인 Cl- 사이의 정전기적 인력에 의해 형성된 이온 결정이다. (나)는 다이아몬드(C)로, 탄소 원자 사이의 공유 결합에 의해 형성된 원자 결정이다.⑵ 이온 결정인 염화 나트륨은 액체 상태와 수용액 상태에서 이온들의 이동이 자유롭기 때문에 전기 전도성이 있지만, 원자 결03액체와 고체개념 확인 문제47쪽1 굽은, 수소 2 비열 3 높 4 크 5 <, > 6 표면 장력 7 모세관A 1 ⑴ \ ⑵ ◯ ⑶ \ ⑷ ◯ 2 ⑴ 결합 A：수소 결합, 결합 B：공유 결합 ⑵ 결합 A ⑶ 결합 B 3 ⑴ \ ⑵ \ ⑶ ◯ 4 ⑴ ㄷ ⑵ ㄱ ⑶ ㄴ ⑷ ㄹ개념 확인 문제51쪽1 결정성 2 비결정성 3 이온 4 분자 5 원자 6 금속B 1 ⑴ \ ⑵ ◯ ⑶ ◯ ⑷ ◯ 2 ⑴ (가) 이온 결정 (나) 원자 결정 ⑵ (가) 3 ⑴ 8개 ⑵ Cs+：1개, Cl-：1개1 ⑴ 물은 얼음보다 밀도가 크다. 따라서 부피가 같은 경우 물은 얼음보다 질량이 크다.⑵ 물은 수소 결합을 하여 분자 사이의 인력이 크기 때문에 다른 물질보다 비열이 크다. 따라서 같은 양의 열에너지를 가할 때 다른 물질에 비해 온도가 쉽게 높아지지 않는다.⑶ 물은 수소 결합을 하여 분자 사이의 인력이 크기 때문에 분자량이 비슷한 메테인보다 녹는점과 끓는점이 높다.⑷ 물은 수소 결합을 하여 분자 사이의 인력이 크기 때문에 표면 장력이 크다. 또, 물은 수소 결합으로 인해 응집력과 부착력이 크므로 다른 액체에 비해 모세관 현상이 잘 나타난다.2 ⑴ 결합 A는 물 분자 사이의 수소 결합이고, 결합 B는 물 분자를 이루는 수소 원자와 산소 원자 사이의 공유 결합이다. 분자 사이의 수소 결합은 원자 사이의 공유 결합보다 결합의 세기가 약하므로, 결합 A는 결합 B보다 끊어지기 쉽다.⑵ 물의 상태가 변할 때 끊어지는 부분은 물 분자 사이의 결합인 결합 A이다.⑶ 물이 수소와 산소로 분해될 때 끊어지는 부분은 원자 사이의 결합인 결합 B이다.⑴ BC 구간에서 수소 결합의 일부가 끊어지면서 얼음이 물로 상태가 변하므로 수소 결합의 수가 감소한다.⑵ CD 구간의 기울기가 AB 구간의 기울기보다 작으므로, 물은 얼음보다 비열이 크다.⑶ DE 구간의 길이가 BC 구간의 길이보다 길므로, 물의 기화열은 얼음의 융해열보다 크다.문제 분석하기3-100100ABC가열 시간(분)DE온도 ( )C기화길이가 길수록 상태 변화에 필요한 열에너지가 크다.➡ 융해열<기화열융해물기울기가 클수록비열이 작다.➡ 비열：얼음<물얼음정답친해(화Ⅱ)_1-1단원(1~23).indd 1414. 10. 28. 오후 5:29 Ⅰ. 다양한 모습의 물질015결합 A는 물 분자 사이의 수소 결합이고, 결합 B는 물 분자를 이루는 수소 원자와 산소 원자 사이의 공유 결합이다. 원자 사이의 결합은 분자 사이의 결합보다 강하므로, 결합 A는 결합 B보다 결합력이 작다.1 -2⑴ 얼음은 물보다 밀도가 작다. 따라서 질량이 같을 때 얼음이 물보다 부피가 크다.⑵ 물은 0 *C에서 온도가 높아질 때 4 *C까지는 밀도가 커지지만, 4 *C 이후에는 밀도가 작아진다. 이는 4 *C에서 물 분자 사이의 평균 거리가 가장 가까워 물의 부피가 가장 작기 때문이다.⑶ 얼음이 물로 변할 때 수소 결합이 끊어지므로, 결합 A의 수가 감소한다.⑷ 0￣4 *C 사이에서 물의 밀도가 증가하는 것은 수소 결합이 끊어져 부피가 감소하기 때문이다. 즉, 결합 A가 끊어지기 때문이다.정인 다이아몬드는 모든 원자가 전자가 공유 결합에 참여하므로 전기 전도성이 없다.1 ⑴, ⑵ 물질의 상태는 온도와 압력에 따라 변할 수 있다. 물질의 상태 변화 중 융해는 고체가 열에너지를 흡수하여 액체로 상태가 변하는 현상이고, 기화는 액체가 열에너지를 흡수하여 기체로 상태가 변하는 현상이다.⑶ 물질에 압력을 가하면 부피가 줄어들어 분자 사이의 거리가 가까워지면서 인력이 커지므로 기체는 액체로, 액체는 고체로 상태가 변한다. 단, 물은 예외적으로 얼음에 압력을 가하면 물이 된다.⑴ 온도가 높을수록 분자의 평균 운동 에너지가 커지므로, 분자의 평균 운동 에너지는 AB이므로 A가 B보다 끓는점이 높고, 분자 사이의 인력이 크다.ㄷ. 비열이 큰 물질은 가열되거나 냉각될 때 온도 변화가 크지 않으므로 가열 시간이나 냉각 시간에 따른 온도 변화를 나타내는 그래프의 기울기가 작다. 기체 상태와 액체 상태에서의 기울기로 보았을 때 B가 A보다 기울기의 절댓값이 모두 작으므로 기체 상태와 액체 상태의 비열은 모두 B가 A보다 크다.14 ㄱ. 분자 사이의 인력은 물질의 끓는점에 비례하므로 끓는점이 가장 높은 C의 분자 사이의 인력이 가장 크다.ㄴ. C는 B보다 끓는점이 높고, 비열과 기화열이 모두 크므로 25 *C 액체 10 g을 가열하여 모두 기화시킬 때 필요한 에너지는 C가 B보다 크다. ㄷ. 일정한 질량의 액체를 일정한 열량으로 가열할 때 비열이 작을수록 온도 변화가 크게 나타난다. 따라서 액체 10 g을 일정한 열량으로 가열할 때 끓는점 아래에서 온도 변화는 비열이 가장 작은 A가 가장 크다.ㄴ. 물에 비누를 녹인 비눗물의 표면 장력이 물보다 작으므로 비누가 물의 표면 장력을 감소시킨다는 것을 알 수 있다.ㄹ. 액체의 표면 장력이 클수록 액체 방울의 모양이 둥글므로, 상온에서 세 가지 액체를 각각 한 방울씩 아크릴판 위에 떨어뜨리면 물방울의 모양이 가장 동그랗다.바로알기ㄷ. 액체의 표면 장력이 클수록 표면적을 늘리기 어려우므로 같은 온도일 때 물은 벤젠보다 표면적을 늘리기 어렵다.16 ㄱ. 유리관이 가늘수록 물기둥은 점점 더 올라가고, 수은 기둥은 점점 더 내려간다.ㄴ. 주어진 자료는 모세관 현상을 나타내는 것으로, 휴지의 한쪽 끝을 물에 대었을 때 물이 휴지에 스며들어 올라가는 현상을 설명할 수 있다.ㄷ. 물 분자와 유리관 사이의 인력인 부착력이 물 분자 사이의 인력인 응집력보다 크기 때문에 물이 유리관 벽면을 타고 올라간다.17 (가)는 분자 결정, (나)는 이온 결정, (다)는 원자 결정에 해당한다.ㄱ. 분자 결정과 원자 결정을 이루는 원자 사이의 결합은 공유 결합이다.바로알기ㄴ. 이온 결정과 원자 결정은 고체 상태에서 전기 전도성이 없지만, 원자 결정 중 흑연은 예외적으로 고체 상태에서 전기 전도성이 있다.ㄷ. 드라이아이스는 분산력에 의해 결정을 이루므로 결정을 이루는 입자, 즉 분자 사이의 인력이 작다.문제 분석하기19Cl-Cs+(가)(나)(다)ㄱ. (가)는 단순 입방 격자, (나)는 체심 입방 격자, (다)는 염화 세슘의 결정 구조로 단순 입방 격자 2개가 겹쳐 있는 구조이다.ㄴ. (나)의 단위 세포는 2개의 입자로 이루어져 있다.➡ 1/8입자\꼭짓점 수 8+중심의 1입자 =2(개)1/8입자1입자1/8입자ㄷ. Cs+의 수：1(개)Cl-의 수：1/8입자\꼭짓점 수 8=1(개)문제 분석하기20온도냉각 시간AB기체 물질을 냉각시킬 때 액화가 일어나는 동안에는 온도가 일정하게 유지되며, 이때의 온도는 끓는점과 같다. A가 B보다 수평한 구간의 온도가 높으므로 끓는점은 A>B이다.기체 상태인 구간에서 그래프의 기울기의 절댓값이 A>B이므로, 비열은 AB이므로, 비열은 A ⑵ < ⑶ > B 3 ⑴ \ ⑵ \ ⑶ ◯ ⑷ ◯ 4 ⑴ 0.5 m ⑵ 180 ⑶ 100.26 *C화학1-2정답(25~39).indd 2914. 10. 28. 오후 5:30 030정답친해⑵ π=CRT에서 용액의 삼투압은 용액의 몰 농도와 절대 온도에 비례하므로, 0.1 M 포도당 수용액보다 0.2 M 포도당 수용액의 삼투압이 더 크다.2 π=CRT에서 몰 농도 C=nV 이므로 π=nVRT이고, 몰수n=wM이다. 따라서 용액의 부피 V=0.1 L, 용질의 질량 w=20 g, 분자량 M=20000, 절대 온도 T=300 K, 기체 상수 R=0.082 atm·L/mol·K을 대입하면 다음과 같다.π=20200000.1\0.082\300=0.246(atm)3 π=CRT에서 몰 농도 C=nV이므로 π=nVRT이고, 몰수 n=wM이므로 πV=nRT=wMRT, M=wRTV이다. 따라서삼투압 π=4.92\10-4 atm, 용액의 부피 V=1 L, 용질의 질량 w=1 g, 기체 상수 R=0.082 atm·L/mol·K, 절대 온도 T=300 K을 대입하면 다음과 같다.M=1\0.082\3004.92\10-4\1=500002 ⑴ 충분한 시간이 지난 후 수은 방울이 오른쪽으로 이동하였으므로 증기 압력은 A가 B보다 크다. ⑵ 용액의 농도가 진할수록 증기 압력이 작다. A가 B보다 증기 압력이 크므로 농도는 B가 A보다 크다.⑶ A가 B보다 증기 압력이 크므로 증발 속도도 A가 B보다 크다.3 ⑴ 용액의 끓는점 오름은 용액의 몰랄 농도에 비례한다. ⑵ 용액의 어는점 내림은 용액의 몰랄 농도에 비례하므로 용액의 몰랄 농도가 클수록 어는점이 낮다. 포도당 수용액의 어는점 내림은 0.2 m 수용액이 0.1 m 수용액보다 크므로, 어는점은 0.2 m 수용액이 0.1 m 수용액보다 낮다.⑶ 용매의 질량(W), 용질의 질량(w), 끓는점 오름(ΔTb)이나 어는점 내림(ΔTf), 몰랄 오름 상수(Kb)나 몰랄 내림 상수(Kf)를 이용하여 용액에 녹아 있는 용질의 분자량(M)을 구할 수 있다. M=1000\w\KbDTb\W=1000\w\KfDTf\W⑷ 자동차의 냉각수에 부동액을 넣으면 냉각수의 어는점이 낮아지므로 추운 겨울철에도 냉각수가 잘 얼지 않는다.4 ⑴ 어는점 내림 ΔTf=Kf\m에서 ΔTf=0.93 *C, Kf=1.86 *C/m이므로 0.93 *C=1.86 *C/m\m이다. 따라서 몰랄 농도 m=0.5 m이다.⑵ X의 분자량을 M이라고 하고 어는점 내림을 이용하여 분자량을 구하면 다음과 같다.M=1000\w\KfDTf\W=1000\9.0 g\1.86 *C/m0.93 *C\100 g=180⑶ 끓는점 오름 ΔTb=Kb\m에서 Kb=0.52 *C/m, m=0.5 m이므로 ΔTb=0.52 *C/m\0.5 m=0.26 *C이다. 따라서 Tb′=100 *C+0.26 *C=100.26 *C이다.1 ⑴ 반투막은 크기가 작은 물 분자는 통과하지만 크기가 큰 용질 입자는 통과하지 못하므로 반투막을 사이에 두고 물과 설탕물을 넣으면 설탕물의 물 분자도 반투막을 통해 물 쪽으로 이동한다. 그러나 물에서 설탕물 쪽으로 물 분자가 더 많이 이동하므로 물보다 설탕물의 수면이 더 높아진다.개념 확인 문제92쪽1 삼투 2 삼투압 3 몰, 절대 4 입자 수C / D 1 ⑴ \ ⑵ ◯ 2 0.246 atm 3 50000대.표.자.료1 1 설탕물 A<설탕물 B<물 2 ⑴ \ ⑵ ◯ ⑶ ◯ 3 ㄱ대.표.자.료2 1 (가) 100.26(*C) (나) -1.86(*C) 2 A：180, B：60 3 ⑴ ◯ ⑵ \ ⑶ \ 4 ②대.표.자.료3 1 ⑴ ◯ ⑵ \ ⑶ \ 2 ⑴ ◯ ⑵ \ 3 20a대.표.자.료4 1 (가)<(나)<(다) 2 (가)<(나)<(다) 3 ⑴ ◯ ⑵ \ ⑶ ◯ 대표 자료 분석93~94쪽문제 분석하기1 -1h1h2설탕물 A수은수은설탕물 B물증발 속도：설탕물 A<물증기 압력：설탕물 A<물증발 속도：설탕물 B<물증기 압력：설탕물 B<물화학1-2정답(25~39).indd 3014. 10. 28. 오후 5:30 Ⅰ. 다양한 모습의 물질031⑶ 몰랄 농도는 A 수용액이 B 수용액보다 작으므로 같은 온도에서 증기 압력은 A 수용액이 B 수용액보다 크다.2 -4A 수용액과 B 수용액을 혼합하면 A의 몰수는 0.05 mol1=9.0 g180 g/mol2, B의 몰수는 0.1 mol1=6.0 g60 g/mol2이고, 물의질량은 200 g이므로 혼합 용액의 몰랄 농도는 (0.05+0.1) mol0.2 kg=0.75 m이다. 혼합 용액의 끓는점 오름 ΔTb=0.52 *C/m\ 0.75 m=0.39 *C이므로 혼합 용액의 끓는점은 100.39 *C이다. ⑴ 액체의 끓는점은 외부 압력과 증기 압력이 같은 온도로, 액체의 증기 압력이 1기압인 온도를 의미한다. 따라서 A의 끓는점은 B보다 낮다.⑵ 분자 사이의 인력이 클수록 끓는점이 높다. A는 B보다 끓는점이 낮으므로 분자 사이의 인력이 더 작다.⑶ 용액의 끓는점 오름은 ΔTb=Kb\m이고, 용액 X와 Y의 몰랄 농도는 같으므로 용액 X와 Y의 끓는점은 A와 B의 몰랄 오름 상수에 비례함을 알 수 있다. 용매의 끓는점은 A가 B보다 낮지만 A에 C 1 g을 녹인 용액 X의 끓는점이 B에 C를 1 g 녹인 용액 Y보다 높으므로 몰랄 오름 상수(Kb)는 A가 B보다 크다.3 -2⑴ 용액의 몰랄 농도는 용매 1 kg에 들어 있는 용질의 몰수를 의미하므로 X와 Y의 경우 용매의 양이 같고, 용질의 종류와 질량이 같으므로 가열하기 전 X와 Y의 몰랄 농도는 같다.⑵ 끓는점에서 증기 압력은 외부 압력과 같으므로 X와 Y의 증기 압력은 같다.3 -3C의 분자량을 M으로 두면 ΔTb=Kb\m에서 0.26 *C=0.52 *C/m\aM0.1 m이다. 따라서 M=20a이다.물의 증기 압력을 h mmHg라고 하면, 설탕물 A의 증기 압력은 (h-h1) mmHg이고, 설탕물 B의 증기 압력은 (h-h2) mmHg이다. 따라서 물의 증기 압력이 가장 크고, h1>h2이므로 설탕물 A의 증기 압력은 설탕물 B의 증기 압력보다 작음을 알 수 있다. 1 -2⑴ 증기 압력은 설탕물 A가 설탕물 B보다 작으므로, 용매의 증발 속도는 설탕물 A가 설탕물 B보다 느리다.⑵ 용액의 농도가 진할수록 용액의 증기 압력 내림이 커지므로 증기 압력이 작다. 설탕물 B는 설탕물 A보다 증기 압력이 크므로 몰랄 농도는 0.1 m보다 작다.⑶ 용액의 증기 압력이 작을수록 끓는점이 높으므로, 설탕물 A의 끓는점이 설탕물 B의 끓는점보다 높다. 1 -3ㄱ. 농도가 진할수록 설탕물의 증기 압력이 작아지므로 수은 기둥의 높이 차인 h2가 커진다.바로알기ㄴ. 같은 액체인 경우 증기 압력은 액체의 양과 관계없이 일정한 값을 나타낸다. 따라서 h2가 변하지 않는다.ㄷ. 두 용액의 농도가 같아지면 증기 압력이 같아지므로 수은 기둥의 높이가 같아져 h2=0이 된다.2 -1(가) A 수용액의 어는점 내림 ΔTf=Kf\m에서 0.93 *C=1.86 *C/m\m이므로 몰랄 농도는 0.5 m이다. 따라서 끓는점 오름 ΔTb=Kb\m에서 ΔTb=0.52 *C/m\ 0.5 m=0.26 *C이므로, A 수용액의 끓는점은 100.26 *C이다.(나) B 수용액의 끓는점 오름 ΔTb=Kb\m에서 0.52 *C= 0.52 *C/m\m이므로 몰랄 농도는 1 m이다. 따라서 어는점 내림은 ΔTf=Kf\m=1.86 *C/m\1 m=1.86 *C이므로 B 수용액의 어는점은 -1.86 *C이다.2 -2A의 분자량을 MA라고 두고 A 수용액의 어는점 내림ΔTf=Kf\m을 이용하면 MA=1000\w\KfΔTf\W=1000\9.0\1.860.93\100=180이다. B의 분자량을 MB라고 두고 B 수용액의 끓는점 오름 ΔTb =Kb\m을 이용하면 MB=1000\w\KbΔTb\W=1000\6.0\0.520.52\100=60이다. 2 -3⑴ A 수용액의 어는점 내림 ΔTf=Kf\m에서 0.93 *C=1.86 *C/m\m이므로 몰랄 농도는 0.5 m이다.⑵ B 수용액의 끓는점 오름 ΔTb=Kb\m에서 0.52 *C =0.52 *C/m\m이므로 몰랄 농도는 1 m이다. B 수용액에서 물의 질량은 100 g이므로 용액에 포함된 B의 몰수는 0.1몰이다.문제 분석하기3 -11.00AB온도( C)시간(분)증기 압력(기압)온도 ( )C용액 X : A 100 g+C 용액 Y : B 100 g+C ΔTb=Kb\m에서 몰랄 농도가 같을 때 Kb가 클수록 끓는점 오름이 커진다. ➡ Kb：A>B(가)(나)같은 온도에서 증기 압력은 A>B이다.증기 압력이 1기압이 될 때의 온도가 끓는점이다. ➡ 끓는점은 A(나)이다.바로알기ㄱ. 끓는점에서 증기 압력은 외부 압력과 같으므로 (가)와 (나)의 증기 압력은 같다.ㄷ. (가)의 몰랄 농도는 약 1.22 m이고, (나)의 몰랄 농도는 1 m이므로 몰랄 농도는 (가)가 (나)보다 크다.05 ㄱ. B 수용액의 증기 압력은 (760-h2) mmHg이고, A 수용액의 증기 압력은 (760-h1-h2) mmHg이다.ㄴ. A 수용액의 증기 압력이 B 수용액보다 작고, 증기 압력이 작을수록 용액의 끓는점이 높으므로 끓는점은 A 수용액이 B 수용4 -2물에서 포도당 수용액 쪽으로 물 분자가 더 많이 이동하므로 충분한 시간이 지나면 깔때기관 속 수면이 높아지는데, 이때 삼투압이 클수록 수면이 더 높아진다. 4 -3⑴ 0.1 M 포도당 수용액의 삼투압 π=0.1\R\300 =30R(기압)이다.⑵ 0.2 M 포도당 수용액의 삽투압 π=0.2\R\300=60R (기압)이고, 0.3 M 포도당 수용액의 삼투압 π=0.3\R\300 =90R(기압)이므로 삼투압은 (나)가 (다)의 2/3이다.⑶ 삼투압은 절대 온도에 비례하므로 온도를 높이면 수면이 더 높아진다.01 ㄱ. (가)에서 A와 B의 부피는 같은데, A가 B보다 질량이 크므로 밀도는 A>B이다. ㄴ. (나)에서 B가 A보다 질량이 크므로 증발 속도는 A>B이다. 따라서 증기 압력은 A>B이다.바로알기ㄷ. 증기 압력이 클수록 끓는점이 낮으므로 기준 끓는점은 A(나)이다.17 ㄱ. 삼투압은 용액의 몰 농도에 비례하므로 B 수용액의 몰 바로알기ㄷ. 추가로 녹인 용질의 질량이 1.5 g일 때 수용액 속 용질의 몰수는 (가)는 3.0MA+1.5MB, (나)는 4.5MB+1.5MA로, MB=3MA를 대입하면 수용액 속 용질의 몰수는 (가)>(나)이다. DTf?m이므로, 어는점은 (가)<(나)이다.11 ㄴ. 같은 질량의 용질을 녹였을 때 어는점 내림은 Y 수용액이 X 수용액의 3배이므로 용액의 몰랄 농도는 Y 수용액이 X 수용액의 3배임을 알 수 있다.ㄷ. 용액의 몰랄 농도는 Y 수용액이 X 수용액의 3배이므로 용질의 몰수는 Y가 X의 3배이다. 따라서 X：Y=6 g180 g/mol：6 gMY g/mol=1：3에 의해 MY =60이다.[다른 풀이] Y의 분자량은 Kf를 먼저 구한 후, 다음과 같이 구할 수 있다.M=1000\w\KfΔTf\W=1000\6 g\3a *C/m3a\100 g=60바로알기ㄱ. 용액의 어는점 내림은 ΔTf=Kf\m이므로 X 수용액의 경우 a *C=Kf\6 g180 g/mol0.1 kg이다. 따라서 Kf=3a *C/m이다.② t2는 물의 어는점으로 압력이 커지면 낮아진다.③ t3는 삼중점의 온도로 물의 어는점인 0 *C(t2)보다 높다. 실제로 물의 삼중점의 온도는 0.01 *C이다.④ t4는 물의 끓는점으로 압력이 커지면 높아진다. 액체의 끓는점은 압력의 영향을 받으며, 압력이 커지면 끓는점은 높아진다.⑤ t5-t4는 용액의 끓는점과 물의 끓는점의 차이이므로 용액의 끓는점 오름에 해당한다. 용액의 끓는점 오름은 용액의 몰랄 농도에 비례하므로 t5-t4는 용액의 몰랄 농도에 비례한다.바로알기① t1은 용액의 어는점이다. 용액의 어는점 내림은 용액의 몰랄 농도에 비례하므로, 용액의 몰랄 농도가 클수록 용액의 어는점이 낮다.문제 분석하기12t1t2t3t4t510압력(기압)온도( C)물의 상평형 그림용액의 끓는점 오름용액의 증기 압력내림비휘발성, 비전해질 용질을 녹인 수용액의 상평형 그림물의 어는점(0 *C)용액의 어는점용액의 어는점내림용액의 끓는점물의 끓는점(100 *C)화학1-2정답(25~39).indd 3414. 10. 28. 오후 5:30 Ⅰ. 다양한 모습의 물질035●모범 답안●(나)>(다)>(가), 깔때기관 속과 수조 안의 용액의 농도 차이가 클수록 삼투압이 크게 나타나 수면의 높이 차가 커진다.채점 기준배점순서와 이유를 모두 옳게 서술한 경우100 %순서만 옳게 쓴 경우40 %ㄱ. 설탕은 극성 용매인 물에 잘 용해되는 극성 분자이고, 아이오딘은 물에 잘 용해되지 않는 무극성 분자이다.ㄴ. (가)는 설탕 분자가 물 분자에 둘러싸여 안정화되어 녹는 현상, 즉 수화되는 모습이다.바로알기ㄷ. (나)에서 아이오딘 분자와 물 분자 사이의 인력이 아이오딘 분자 사이의 인력보다 작아 용해가 일어나지 않는다.02 ㄴ. (나)에 녹아 있는 포도당의 몰수는 0.1 mol/L\0.5 L =0.05 mol이므로, 포도당의 질량은 0.05 mol\180 g/mol =9 g이다.농도는 A 수용액의 2배이다. 두 수용액의 부피가 같기 때문에 용질의 몰수는 B가 A의 2배가 되고 각 물질의 분자량을 MA, MB로 두면 1：2=0.01MA：0.04MB의 식이 성립한다. 따라서 분자량은 B가 A의 2배이다. ㄷ. 물이 반투막을 통과하여 깔때기관 안으로 들어가므로 A 수용액과 B 수용액의 몰 농도는 모두 처음보다 감소하였다.바로알기ㄴ. 삼투압은 용액의 몰 농도에 비례하므로 초기 몰 농도는 B 수용액이 A 수용액의 2배이다. 18 묽은 용액의 증기 압력, 끓는점, 어는점, 삼투압은 용질의 입자 수에 따라 변한다. 순수한 물에 비해 용액의 증기 압력은 작아지고, 끓는점은 높아지며, 어는점은 낮아진다. 또한 삼투압은 크게 나타나므로, 용매에 비해 용액이 더 큰 값을 갖는 것은 끓는점(ㄴ)과 삼투압(ㄹ)이다.19 ●모범 답안●⑴ 설탕물의 증기 압력이 물의 증기 압력보다 작기 때문이다.⑵ h는 증가한다. 설탕물의 농도가 진할수록 증기 압력이 작아져 물과 설탕물의 증기 압력 차가 커지기 때문이다.채점 기준배점⑴증기 압력으로 옳게 서술한 경우50 %설탕물의 증발 속도가 물의 증발 속도보다 느리기 때문이라고 서술한 경우30 %⑵h의 변화를 옳게 쓰고, 그 이유를 증기 압력 차이로 옳게 서술한 경우50 %h의 변화만 옳게 쓴 경우20 %문제 분석하기• 같은 질량을 같은 부피의 물에 녹인 경우 화학식량이 작을수록 용질의 몰수가 크므로 용액의 몰 농도는 포도당 수용액>설탕물>녹말 수용액 순이다.• 깔때기관을 사이에 둔 두 용액의 농도 차이가 클수록 삼투압이 커진다.20포도당수용액설탕물설탕물반투막녹말수용액녹말수용액포도당수용액깔때기관(가)(나)(다)포도당 수용액보다 설탕물의 농도가 더 작다. ?A 깔때기관에서 물이 빠져나간다. ?A 깔때기관 속 수면이 낮아진다.녹말 수용액보다 포도당 수용액의 농도가 더 크다. ?A 깔때기관 속으로 물이 들어간다. ?A 깔때기관 속 수면이 높아진다.녹말 수용액보다 설탕물의 농도가 더 크다. ?A 깔때기관 속으로 물이 들어간다. ?A 깔때기관 속 수면이 높아진다.용액의 농도 차가 (나)>(다)이므로 높이 차는 (나)>(다)이다.1 j 2 < 3 극성 4 무극성 5 용액 6 용매 7 8 9 몰 분율 10 몰랄 농도 11 몰랄 농도 12 삼투압() 13 CRT 14 입자 수중단원 핵심 정리100쪽1000a1000d-aMw10adMw 중단원 마무리 문제101~104쪽01 ③ 02 ㄴ, ㄷ 03 ② 04 ② 05 ⑤ 06 ③ 07 ④ 08 ② 09 ㄱ 10 ③ 11 ④ 12 ② 13 ⑤ 14 ⑤ 15 ③ 16 ㄱ, ㄷ문제 분석하기01아이오딘물 분자설탕물 분자와 설탕 분자 사이에 강한 인력이 작용하여 물 분자가 설탕 분자를 둘러싼다. ➡ 설탕은 물에 잘 녹는다.설탕은 분자 사이의 인력이 비교적 약하고, 물과 인력이 강하게 작용하는 -OH(하이드록시기)가 있는 극성 분자이다.물 분자는 물 분자끼리, 아이오딘 분자는 아이오딘 분자끼리 따로 존재한다. ➡ 아이오딘은 물에 잘 녹지 않는다.무극성 분자(가)(나)화학1-2정답(25~39).indd 3514. 10. 28. 오후 5:30 036정답친해05 1.5 M A 수용액에 녹아 있는 A의 질량은 60a g(=1.5 mol/L\a L\40 g/mol)이다. 한편, 밀도가 1.06 g/mL인 1.5 m A 수용액 0.1 L에서 용액의 질량은 106 g(=1.06 g/mL \100 mL)이다. 1.5 m 수용액은 용매 1000 g에 용질 1.5 mol, 즉 A 60 g(=40 g/mol\1.5 mol)이 녹아 있는 것이므로 용액 1060 g 속 A의 질량은 60 g이고, 용액 106 g 속 A의 질량은 6 g이다. 따라서 혼합 수용액에 녹아 있는 A의 질량은 (60a+6) g이고, 퍼센트 농도는 60a+6600\100=10a+1(%)이다. ㄱ. (가)에서 NaOH의 질량을 y로 두면 y100 g\100=4 %, y=4 g이므로 몰수는 4 g40 g/mol=0.1 mol이다.ㄴ. 혼합 용액 속에 포함된 NaOH의 몰수는 0.2 mol로, 질량은 0.2 mol\40 g/mol=8 g이므로 (나)에서 NaOH의 질량은 0.8 g(=8 g-4 g-3.2 g)이다.바로알기ㄷ. (나)에서 0.2 m NaOH 수용액에 녹아 있는 NaOH의 질량은 0.8 g이어야 하므로 0.8 g40 g/mol용매의 질량=0.2 m, 용매의 질 량은 100 g(=0.1 kg)이다. 따라서 x는 100 g+0.8 g=100.8 g이다.농도가 서로 다른 A￣C 수용액의 증기 압력은 C>B>A 순이ㄷ. (나)에서 취한 100 mL에 들어 있는 포도당의 몰수는 0.1 mol/L\0.1 L=0.01 mol이고, 용액의 부피는 1 L이므로 용액의 몰 농도는 0.01 M이다.바로알기ㄱ. (가)에 녹아 있는 포도당의 질량은 0.1 g100 g\1000 mL\1.0 g/mL=1.0 g이므로 포도당의 몰수는 1180 mol이고, (나)에 녹아 있는 포도당의 몰수는 0.05 mol이다. 따라서 수용액에 녹아 있는 포도당의 몰수, 즉 분자 수는 (나)가 (가)보다 많다.ㄱ. (가)의 용액 10 mL에 증류수만 더 가해서 (나) 용액을 만들었으므로, (가) 용액 10 mL와 (나) 용액 1 L에 들어 있는 KOH의 몰수는 같다.ㄴ. 농도가 0.1 M인 (가) 용액에 증류수를 넣어 1/100로 묽혔으므로, (나) 용액의 몰 농도는 1.0\10-3 M이다.바로알기ㄷ. (가) 용액의 몰 농도는 0.1 M이고, (나) 용액의 몰 농도는 1.0\10-3 M이다. 따라서 (나) 용액의 몰 농도는 (가) 용 액의 몰 농도의 1/100이다.04 ㄴ. (나)에 증류수를 가하여 부피를 200 mL로 만들면 용질의 몰수는 변하지 않고, 용액의 부피만 (가)의 2배가 되므로 몰 농도는 (가)의 1/2이 된다.바로알기ㄱ. (나)에서 용질의 몰수는 변하지 않고, 용액의 부피만 1/2이 되었으므로 몰 농도는 (나)가 (가)의 2배이다. 그러나 몰랄 농도는 용매 1 kg 속에 녹아 있는 용질의 몰수인데, 용질의 몰수는 변하지 않지만 물만 50 mL가 증발되므로 물의 질량은 (가)가 (나)의 2배보다 크다. 따라서 몰랄 농도는 (나)가 (가)의 2배보다 크다.ㄷ. (가)에 NaOH 4 g을 더 녹인 수용액의 부피는 100 mL가 아니므로 (가)와 (나)의 몰 농도는 같지 않다.문제 분석하기06(가)(나)4 % NaOH 수용액100 g0.2 m NaOH 수용액NaOH 3.2 g과 증류수 첨가혼합0.2 M NaOH 수용액1 LgNaOH 0.2 mol =8 g➡ (4 g+(나)의 NaOH질량+3.2 g)=8 gNaOH 4 g=0.1 molx=NaOH의 질량+용매의 질량문제 분석하기(가) KOH 5.6 g을 소량의 증류수에 녹인 후 1 L 부피 플라스크에 넣고 눈금선까지 증류수를 가한다.(나) 과정 (가)의 용액 10 mL를 취하여 1 L 부피 플라스크에 넣고 눈금선까지 증류수를 가한다.03KOH의 화학식량은 56이므로 KOH 5.6 g은 0.1 mol1=5.6 g56 g/mol2이다. 따라서 이 용액의 몰 농도는 0.1 M1=0.1 mol1 L2이다.과정 (가) 용액의 몰 농도는 0.1 M이고, 이 용액을 1/100로 묽혔으므로 (나) 용액의 몰 농도는 1.0\10-3 M이다.문제 분석하기07수은ABC수은 기둥의 높이：A>B>C ➡수은 기둥 위의 용액의 증기 압력：C>B>A수은 기둥 위에 넣은 용액의 증기 압력에 의해 나타나는 현상이다.화학1-2정답(25~39).indd 3614. 10. 28. 오후 5:30 Ⅰ. 다양한 모습의 물질037바로알기ㄷ. A와 B에 용질 C가 같은 질량만큼 첨가되므로 X와 Y에서 용질의 몰 분율은 같다. 증기 압력 내림은 순수한 용매의 증기 압력에 비례하므로 증기 압력이 큰 X의 증기 압력 내림이 Y보다 크다. 따라서 순수한 용매 A와 B의 증기 압력 차이보다 용액인 X와 Y의 증기 압력 차이가 더 작으므로 h2는 h1보다 작다.11 요소 18 g은 18 g60 g/mol=0.3 mol이므로 요소 18 g이 물 100 g에 녹아 있는 용액의 몰랄 농도는 0.3 mol0.1 kg=3 m이고, 이 용액의 끓는점 오름은 1.56 *C이므로 물의 몰랄 오름 상수(Kb)는 다음과 같다.ΔTb=Kb\m ➡ 1.56 *C=Kb\3 m ∴ Kb=0.52 *C/m포도당 18 g이 물 100 g에 녹아 있는 용액의 끓는점 오름은 0.52 *C이므로 포도당의 분자량을 M으로 두면 ΔTb=Kb\m에서 0.52 *C=0.52 *C/m\18 gM0.1 kg , M=180이다.요소 6 g은 6 g60 g/mol=0.1 mol이고, 포도당 9 g은 9 g180 g/mol=0.05 mol이다. 따라서 요소 6 g과 포도당 9 g을 물 100 g에녹인 용액의 몰랄 농도는 0.15 mol0.1 kg=1.5 m이고, ΔTb=0.52*C/m\1.5 m=0.78 *C이므로 이 용액의 끓는점은 100.78 *C이다.[다른 풀이] 포도당의 분자량은 다음과 같이 구할 수 있다.M=1000\w\KbΔTb\W=1000\18 g\0.52 *C/m0.52 *C\100 g=180ㄴ. 용액의 끓는점 오름이 0.26 *C이므로 0.26 *C=0.52 *C/m \m, m=0.5 m이다. 물 100 g에 용질 3.0 g을 녹인 수용액의 몰랄 농도가 0.5 m이므로 용질의 분자량을 M으로 두면 3.0 gM0.1 kg=0.5 m, M=60이다.다. 용액의 농도가 진할수록 증기 압력 내림이 커지므로 각 수용액의 농도는 A>B>C 순이다.ㄱ, ㄷ. 용액의 농도가 진할수록 끓는점 오름과 어는점 내림이 커지므로 끓는점은 A>B>C 순이고, 어는점은 C>B>A 순이다.바로알기ㄴ. 증기 압력은 B 수용액이 C 수용액보다 작다.08 ㄷ. 끓는점은 액체의 증기 압력과 대기압이 같아질 때의 온도로, 기준 끓는점에서 각 수용액의 증기 압력은 모두 같다.바로알기ㄱ. 수용액의 농도가 묽을수록 증발이 잘 일어나므로 남아 있는 수용액의 양이 적을수록 초기에 수용액의 증발이 잘 일어나며 농도가 묽다는 것을 알 수 있다. 따라서 수용액의 농도는 B>A> C 순이다.ㄴ. 용액의 농도가 진할수록 증기 압력 내림이 커지므로 증기 압력은 B 수용액이 C 수용액보다 작다.바로알기ㄴ. 몰 분율 x에서 (나)의 증기 압력은 PB′로 순수한 용매의 증기 압력 PB와의 차이가 증기 압력 내림이다. 따라서 (나)의 증기 압력 내림은 PB-PB′이다.ㄷ. 기준 끓는점에서 외부 압력은 1기압이므로 용액의 증기 압력은 (가)와 (나)에서 모두 1기압이다.문제 분석하기09용액의 증기 압력0.50PCPB1(가) 용매 A+용질 C용질의 몰 분율PBPA(나) 용매 B+용질 Cㄱ. 용질의 몰 분율이 0일 때 증기 압력=순수한 용매의 증기 압력：A>B ➡ 끓는점：B>A용질의 몰 분율이 1일 때 용질 C의 증기 압력이 0이므로 C는 비휘발성 물질이다.x에서용액의 증기압력 내림=PB-PB′문제 분석하기10수은ABh1(가)수은XYh2(나)ㄱ. 수은 기둥의 높이는 A가 B보다 낮다.➡ 증기 압력：A>B➡ 끓는점：B>A두 용액의 증기 압력 차이ㄴ. 용매의 증기 압력>용액의 증기 압력∴ 증기 압력：A>X, B>Y문제 분석하기12100.26ABC100.00가열 시간온도 ( )C여전히 용액이 끓는다.용액이 끓기 시작한다. ➡ B, C에서 용액의 증기 압력은 대기압과 같은 1기압이다.끓기 전 ➡ 증기 압력은 대기압보다 작다.화학1-2정답(25~39).indd 3714. 10. 28. 오후 5:30 038정답친해ㄴ. A에 0.10 M 포도당 수용액 200 mL를 사용하면 A와 B의 농도 차가 더 커지므로 삼투압도 더 커진다. 따라서 A와 B의 수면의 높이 차는 더 커진다.바로알기ㄷ. 삼투압은 용액의 몰 농도와 절대 온도에 비례하므로 두 용액을 같은 온도로 가열하면 A와 B의 수면의 높이 차는 증가한다.16 ㄱ. 반투막을 사이에 두고 농도가 다른 두 수용액을 가득 채우면 농도가 낮은 용액 쪽에서 농도가 높은 용액 쪽으로 용매 분자가 더 많이 이동하게 된다. 따라서 용액의 농도는 A 수용액이 B 수용액보다 크다.ㄷ. 삼투압은 용액의 몰 농도와 절대 온도에 비례하므로 온도를 높여 주면 삼투압이 증가하여 l이 더 커진다.바로알기ㄴ. (나)에서 두 수용액의 몰 농도는 같으나 A 수용액이 B 수용액보다 부피가 크므로 용액 속 용질 입자 수는 A가 B보다 많다.1 ㄱ. (가)의 질량은 100 mL\0.96 g/mL=96 g이고, A의 질량은 24 g이므로 퍼센트 농도는 24 g96 g\100=25 %이다. ㄴ. (나) 110 g에서 B의 질량이 20 g이므로 용매인 물의 질량은 90 g이다. 따라서 (나)의 몰랄 농도는 20 g60 g/mol0.09 kg=13 mol0.09 kg=10027 m이다. 바로알기ㄷ. (가)의 몰 농도는 24 g46 g/mol0.1 L m5.22 M이고, (나)의 몰 농도는 20 g60 g/mol110 g1.1 g/mL\1 L1000 mL m3.33 M이다. 따라서 몰 농도는 (가)가 (나)보다 크다.2 1.0\10-3 M의 NaOH 수용액을 만들기 위해서 0.10 M의 수용액을 먼저 제조한 후 이를 1/100로 희석시키는 과정이다.바로알기ㄱ. A에서는 용액이 끓기 전이므로 증기 압력이 대기압보다 작고, B는 끓는점이므로 B와 C에서는 증기 압력이 대기압과 같다. ➡ 증기 압력：A(가)이므로 Kb는 B가 A보다 크다.ㄷ. A의 끓는점은 T1이고, 0.05 m일 때 (가)의 끓는점은 T2이므로 0.05 m에서 (가)의 끓는점 오름은 (T2-T1) *C이다.14 ㄱ. 용액의 어는점 내림은 용액의 몰랄 농도에 비례한다.용질의 질량이 같을 때 용액의 어는점 내림은 (나)가 (가)보다 크므로 몰랄 농도는 (나)가 (가)보다 크다. 따라서 용질의 질량은 같고, 용질의 몰수는 (나)가 (가)보다 크므로 분자량은 A가 B보다 크다.ㄴ. w1일 때 용액의 어는점 내림은 (나)가 (가)보다 크므로 몰랄 농도는 (나)가 (가)보다 크다. 따라서 증기 압력은 (가)가 (나)보다 크다.ㄷ. (가)와 (나)에서 용매는 물로 서로 같고, (가)는 w2, (나)는 w1일 때 두 용액의 어는점이 같으므로 몰랄 농도도 같다. 따라서 (가)는 w2, (나)는 w1일 때 두 용액의 끓는점은 같다.15 ㄱ. 용액의 양에 관계없이 A가 B보다 농도가 크므로 삼투에 의해 저농도인 B에서 고농도인 A로 용매가 더 많이 이동하게 된다. 따라서 A의 수면은 높아지고, B의 수면은 낮아진다.문제 분석하기1300.050.10T1T2(가) 용매 A + 용질 C(나) 용매 B + 용질 C용액의 농도(m)끓는점 ( )CΔTb(끓는점 오름)=Kb\m에서 몰랄 농도가 같을 때 Kb가 클수록 끓는점 오름이 커지므로 Kb는 그래프의 기울기에 해당한다. ➡ Kb：B>A0.05 m일 때 용액 (가)의 끓는점 오름=(T2-T1) *CA의 끓는점B의 끓는점수능 실전 문제1 ③ 2 ㄱ, ㄷ 3 ⑤ 4 ② 5 ⑤ 6 ㄱ 7 ⑤ 8 ⑤106~107쪽화학1-2정답(25~39).indd 3814. 10. 28. 오후 5:30 Ⅰ. 다양한 모습의 물질039ㄷ. 요소 수용액보다 포도당 수용액의 전체 질량이 작으므로 두 수용액에 각각 50 g의 물을 더 넣으면 상대적으로 포도당 수용액에 들어 있는 물 분자의 몰 분율이 더 증가한다.6 ㄱ. ΔTb=Kb\m이므로 그래프의 기울기가 클수록 용매의 몰랄 오름 상수 Kb가 크다. 즉, Kb는 A가 B보다 크다.바로알기ㄴ. (가)와 (나)는 P에서 ΔTb는 같지만, A가 B보다 Kb가 크므로 몰랄 농도는 (나)가 (가)보다 크다. ㄷ. (가)의 ΔTb는 P에서 a, Q에서 3a이므로 Q에서 몰랄 농도는 P의 3배이고, 녹아 있는 질량 또한 3배이다. 추가로 녹인 C의 질량이 w g이고, 이때 처음 녹아 있던 C의 질량의 3배이므로 Q에서 (가)에 녹아 있는 C의 질량은 1.5w g이다.ㄱ. Y의 몰랄 내림 상수는 몰랄 농도가 2a일 때의 어는점 내림(ΔTf)을 통해서 구할 수 있다.ΔTf=t1-t3=Kf\m=Kf\2a이므로, Y의 몰랄 내림 상수 Kf=t1-t32a(*C/m)이다.ㄴ. 몰랄 농도가 a m일 때 X 용액의 어는점은 Y 용액의 어는점과 같다. 따라서 a m일 때 X 용액과 Y 용액의 어는점을 x라고 두면, ΔTf=t1-x=t1-t32a \a, x=t1+t32(*C)이다.ㄷ. 몰랄 농도가 a m일 때 X 용액의 어는점이 t1+t32(*C)이므로 어는점 내림으로 X의 몰랄 내림 상수를 구하면 ΔTf=t2- t1+t32=Kf\a, Kf=2t2-t1-t32a(*C/m)이다. 따라서 Y와 X의 몰랄 내림 상수의 차이를 구하면 t1-t32a-2t2-t1-t32a=t1-t2a(*C/m)이다.8 삼투압 =CRT=nRTV이고, n=wM이므로 분자량 M = wRTV = 25 g\0.08기압·L/몰·K\300 K0.015기압\0.5 L = 80000이다.ㄱ. 0.10 M NaOH 수용액 250 mL에는 0.10 M\0.25 L =0.025 mol=1/40 mol의 NaOH이 녹아 있다. NaOH의 화 학식량은 40이고, 순도는 99 %이므로 1/40 mol=x g40 g/mol\99/100, x=10099 ( g)이다.ㄷ. 0.10 M NaOH 수용액 1 L에 들어 있는 NaOH은 0.1 mol, 즉 4 g이고, 용액의 밀도가 1 g/mL이므로 용액 1 L는 1000 g이다. 따라서 0.10 M NaOH 수용액의 퍼센트 농도는 4 g1000 g\100=0.40 %이다.바로알기ㄴ. 0.10 M NaOH 수용액을 1/100로 희석하여 0.001 M(1.0\10-3 M) NaOH 수용액으로 만드는 과정이다. 따라서 0.10 M\y mL=0.001 M\250 mL, y=2.5(mL)이다.3 ㄱ. (가)의 수용액에 녹아 있는 KHCO3의 몰수는 1 M\ 0.2 L=0.2 mol이고, 질량은 0.2 mol\100 g/mol=20 g이다.ㄴ. (나)는 용액의 몰랄 농도가 제시되어 있으므로 밀도를 이용하여 용액의 부피를 질량으로 변환한 후, 녹아 있는 용질의 질량과 몰수를 계산하여 용액의 몰 농도를 구할 수 있다.ㄷ. 1 m KHCO3 수용액은 물 1 kg에 KHCO3 1 mol, 즉 100 g이 녹아 있는 것이므로 수용액의 부피는 1 L보다 크다. 따라서 같은 부피의 용액 속에 녹아 있는 KHCO3의 몰수는 (가)가 (나)보다 크다.4 ㄷ. (가)에서 수은 기둥의 높이 차로 보아 증기 압력은 물>A>B 순이다. 증기 압력이 작을수록 끓는점이 높으므로 기준 끓는점은 B가 A보다 높다.바로알기ㄱ. (가)에서 A가 B보다 증기 압력이 크므로 (나)의 t *C에서 A의 증기 압력은 a기압, B의 증기 압력은 b기압이다.ㄴ. ΔP=P*용매X용질이므로 이를 각 수용액에 대입하면, P*용매- a=P*용매XA와 P*용매-b=P*용매XB의 관계가 성립한다. 또한 P*용매 -a는 수은 기둥의 높이 차 h에 비례하고, P*용매-b는 2h에 비례하므로 B에서 설탕의 몰 분율A에서 설탕의 몰 분율=P*용매-bP*용매-a=2hh=2이다.5 ㄱ. 수은 기둥의 양쪽 높이가 같으므로 두 수용액의 증기 압력과 몰랄 농도는 같다.ㄴ. 3 % 요소 수용액 100 g에 녹아 있는 요소의 질량은 3 g이고 물의 질량은 97 g이므로, 요소 수용액의 몰랄 농도는 3 g60 g/mol0.097 kg≒0.52 m이다. 요소 수용액과 포도당 수용액은 몰랄 농도가 같으므로 x는 0.5보다 크다.문제 분석하기7어는점 ( )CX 용액Y 용액t1t2t32a0a몰랄 농도(m)기울기가 클수록 몰랄 내림 상수가 크다. ➡ Kf：Y>Xa m일 때 X 용액과 Y 용액의 어는점이 같다.용매 Y의어는점용매 X의어는점용매 Y의 어는점과 비교하여 용매 Y의 몰랄 내림 상수를 구할 수 있다.x화학1-2정답(25~39).indd 3914. 10. 28. 오후 5:30 040정답친해5 에탄올(C2H5OH) 1몰이 연소되는 반응은 다음과 같다.C2H5OH(l) + 3O2( g) ?@A 2CO2( g) + 3H2O(l)C2H5OH(l)의 분자량이 46이므로 C2H5OH(l) 23 g은 0.5몰(=23/46)이다. 따라서 C2H5OH(l) 0.5몰이 연소될 때 683.4 kJ의 열이 방출된다. 1/2C2H5OH(l) + 3/2O2( g) ?@A CO2( g) + 3/2H2O(l) + 683.4 kJ1/2C2H5OH(l) + 3/2O2( g) ?@A CO2( g) + 3/2H2O(l) ΔH=-683.4 kJ1 ⑴ 연소 반응에서는 항상 열이 방출되므로 연소 반응은 발열 반응이다. 따라서 연소 엔탈피는 항상 0보다 작다.⑵ 생성 엔탈피는 물질 1몰이 가장 안정한 홑원소 물질로부터 생성될 때 방출되거나 흡수되는 에너지이다.⑶ 25 *C, 1기압에서 산소의 홑원소 물질 중 O2( g)는 O3( g)보다 안정하다. O2( g)의 표준 생성 엔탈피(ΔHf*)는 0이고, O3( g)의 표준 생성 엔탈피(ΔHf*)는 0보다 크다.2 ⑴ H2( g)와 Cl2( g)가 반응하여 HCl( g) 1몰이 생성되므로 ΔH는 HCl( g)의 생성열이다.⑵ C(s) 1몰이 완전 연소되면서 CO2( g) 1몰이 생성되므로 ΔH는 연소열이면서 동시에 생성열이다. 즉 주어진 반응식에서 C(s)의 연소열과 CO2( g)의 생성열은 같다.⑶ 산과 염기가 중화 반응하여 물 1몰이 생성되는 반응이므로 ΔH는 중화열이다.3 ⑴ NH3( g) 2몰이 생성될 때의 반응 엔탈피가 -92.2 kJ이므로 1몰이 생성될 때의 반응 엔탈피는 -46.1 kJ이다. 따라서 NH3( g)의 생성 엔탈피는 -46.1 kJ/mol이다.물질 변화와 에너지II1 발열 반응과 흡열 반응을 비교하면 다음과 같다.구분발열 반응흡열 반응열의 출입열 방출열 흡수에너지 총합반응물>생성물반응물<생성물주위의 온도올라감내려감 2 ⑴ 생성물의 엔탈피 합이 반응물의 엔탈피 합보다 작으면 반응이 일어날 때 열을 방출한다. ➡ 발열 반응⑵ 흡열 반응에서 반응 엔탈피(ΔH)는 0보다 크다.⑶ 반응열(Q)과 반응 엔탈피(ΔH)는 크기가 같고 부호가 반대이다.3 발열 반응이 일어날 때는 열을 방출하므로 Q>0이지만 물질이 가진 화학 에너지가 열에너지로 방출되기 때문에 ΔH<0이다. 반대로 흡열 반응이 일어날 때는 열을 흡수하므로 Q<0이지만 흡수한 열에너지가 화학 에너지로 저장되므로 ΔH>0이다.4 ㄱ, ㄴ, ㄷ. 열화학 반응식으로부터 반응물과 생성물의 종류 및 상태, 반응열(Q)과 반응 엔탈피(ΔH) 등을 알 수 있다.바로알기ㄹ. 열화학 반응식으로부터 반응열(Q)이나 반응 엔탈피(ΔH)는 알 수 있지만 반응물이나 생성물이 가진 에너지는 알 수 없다.01화학 반응과 에너지개념 확인 문제116쪽1 발열 2 흡열 3 엔탈피 4 생성물, 반응물 5 < 6 > 7 열화학 반응식1. 반응열A 1 ⑴ 흡 ⑵ 발 ⑶ 발 B 2 ⑴ ◯ ⑵ \ ⑶ \ 3 ㉠ >, ㉡ <, ㉢ <, ㉣ >, ㉤ >, ㉥ 0이므로 흡열 반응이다.ㄱ. (가)의 반응은 발열 반응이므로 반응이 일어날 때 주위의 온도가 높아진다.ㄴ. 반응 엔탈피(ΔH)는 생성물의 엔탈피 합(|H생성물)에서 반응물의 엔탈피 합(|H반응물)을 뺀 값이다. 따라서 (나)의 반응은 흡열 반응으로 ΔH>0이고, 생성물의 엔탈피 합이 반응물의 엔탈피 합보다 크다.(|H생성물>|H반응물)ㄷ. 화학 반응이 역으로 진행되면 반응열과 반응 엔탈피는 원래 반응과 비교하여 크기가 같고 부호가 반대가 된다. 따라서 (가) 반응의 역반응을 열화학 반응식으로 나타내면 다음과 같다.2HCl( g) ?@A H2( g) + Cl2( g) ΔH=185 kJ10 1몰의 CH4( g)이 완전 연소할 때 890.8 kJ의 열이 방출된다. 따라서 CH4( g) 32 g(=32/16=2(몰))이 연소하면 1781.6 kJ (=890.8 kJ\2)의 열이 방출된다.02 [ 발열 과정 ]ㄱ. 연료를 태우면 연료가 가지고 있던 화학 에너지가 열에너지로 전환되어 열이 방출된다.ㄷ. 산과 염기가 중화 반응할 때 열(중화열)이 방출된다. [ 흡열 과정 ]ㄴ. 여름철 마당에 물을 뿌리면 물이 수증기로 증발하면서 열(기화열)을 흡수하므로 주위의 온도가 낮아진다.ㄹ. 질산 암모늄이 물에 용해될 때 주위에서 열을 흡수하므로 주위의 온도가 낮아진다.바로알기ㄷ. 흑연이 다이아몬드보다 에너지가 작으므로 에너지 면에서 흑연이 더 안정하다.04 ㄱ. 반응물이 가진 에너지가 생성물이 가진 에너지보다 크므로 엔탈피의 총합은 반응물이 생성물보다 크다. ㄷ. 반응 엔탈피는 생성물의 엔탈피 합에서 반응물의 엔탈피 합을 뺀 값이므로 ΔH=(E1-E2) kJ이다.바로알기ㄴ. 반응이 일어날 때 반응물의 화학 에너지가 열에너지로 전환되어 주위로 방출되므로 주위의 온도가 높아진다.05 일산화 탄소(CO( g)) 14 g(=14/28=0.5(몰))이 연소하여 이산화 탄소(CO2( g))로 될 때 142 kJ의 열이 방출된다. 따라서 CO( g) 2몰이 연소하면 568 kJ(=142 kJ\4)의 열이 방출된다. 발열 반응에서 반응 엔탈피의 부호는 (-)이므로 ΔH=-568 kJ이다.06 ㄴ, ㄷ. 나무판에 떨어뜨린 물이 반응이 진행된 이후 언 것으로 보아 주위의 온도가 낮아졌음을 알 수 있다. 따라서 이 반응은 반응물의 엔탈피 합이 생성물의 엔탈피 합보다 작은 흡열 반응이다. 흡열 반응에서 반응 엔탈피는 0보다 크다.바로알기ㄱ. 이 반응은 흡열 반응이다.문제 분석하기N2( g) + 3H2( g) ?@A 2NH3( g) + 92 kJ1몰의 N2( g)와 3몰의 H2( g)가 반응하여 2몰의 NH3( g)가 생성될 때 92 kJ의 열이 방출된다.07반응열 Q ➡ Q>0이므로 발열 반응바로알기ㄹ. 열화학 반응식에 나타난 반응 엔탈피(ΔH)는 생성물과 반응물의 엔탈피 차이일 뿐이며, 반응물이나 생성물이 가진 엔탈피의 양은 알 수 없다.문제 분석하기09CH4( g) + 2O2( g) @>A CO2( g) + 2H2O( l) DH=-890.8 kJ기체 상태액체 상태반응열의 크기생성물반응물문제 분석하기03에너지반응 경로C(다이아몬드)+O2(g)CO2(g)C(흑연)+O2(g)AB흑연은 다이아몬드보다 에너지가 작으므로 다이아몬드로 될 때 열을 흡수한다.(ㄴ)A, B 반응 모두 반응물과 생성물의 에너지 차만큼 열을 방출한다. ➡ 주위의 온도가 높아진다.(ㄱ)정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 4214. 10. 28. 오후 5:32 Ⅱ. 물질 변화와 에너지043ㄴ. CH4( g) 1몰이 완전 연소할 때 890 kJ의 열이 방출되므로 CH4( g) 1 g(=1/16몰)이 완전 연소할 때 약 55.6 kJ1≒89016 kJ2 의 열이 방출된다. CH3OH(l) 2몰이 완전 연소할 때 1452 kJ의 열이 방출되므로 CH3OH(l) 1 g1=1/32몰2이 완전 연소할 때 약 22.7 kJ1≒145264 kJ2의 열이 방출된다.14 ㄱ. 어떤 물질 1몰이 충분한 양의 용매에 용해될 때 출입하는 열량을 용해열이라고 한다. HCl( g)의 용해열(ΔH)은 0보다 작으므로 HCl( g)의 용해 과정은 발열 반응이다. 바로알기ㄴ. KCl(s)의 용해열(ΔH)이 0보다 크므로 KCl(s)의 용해 과정은 흡열 반응이다. 따라서 KCl(s)이 물에 녹을 때 주위에서 열을 흡수하므로 주위의 온도는 낮아진다.ㄷ. 각 물질이 1몰씩 용해될 때 출입하는 열량을 각 물질의 화학식량으로 나누면 각 물질 1 g이 용해될 때 출입하는 열량과 같다. 이때 출입하는 열량이 클수록 용해 전과 후의 온도 변화가 크다. 따라서 각 물질 1 g이 같은 질량의 충분한 양의 물에 용해될 때 온도 변화가 가장 큰 물질은 용해열의 크기가 가장 크고, 화학식량이 가장 작은 HCl( g)이다. 15 ㄱ. 프로페인(C3H8( g)) 1.0 g1=1/44몰2이 완전 연소할 때 50 kJ의 열이 방출되므로 C3H8( g) 1몰이 완전 연소할 때는 2200 kJ(=50 kJ\44)의 열이 방출된다. C3H8( g) + 5O2( g) ?@A 3CO2( g) + 4H2O(l)ΔH=-2200 kJㄷ. C3H8( g) 1몰이 완전 연소할 때 2200 kJ의 열이 방출되므로 0.5몰이 완전 연소하면 1100 kJ1=22002 kJ2의 열이 방출된다.바로알기ㄴ. C3H8( g)의 연소 반응에서 C3H8( g) 1몰이 완전 연소할 때 CO2( g) 3몰이 생성된다. 따라서 0 *C, 1기압에서 11.2 L의 C3H8( g), 즉 0.5몰의 C3H8( g)을 완전 연소시키면 1.5몰의 CO2( g)가 생성되고, 1.5몰의 CO2( g)는 0 *C, 1기압에서 33.6 L가 된다.16 ㄱ. (가)에서 C2H4( g)의 연소 반응은 열을 방출하는 발열 반응이므로 ΔH1<0이다.ㄷ. (나)에서 CO2( g) 8몰이 생성될 때의 반응 엔탈피는 CO2( g) 4몰이 생성될 때 반응 엔탈피의 2배인 2ΔH2이다.바로알기ㄴ. (가)에서 1몰의 C2H4( g)이 반응할 때의 반응 엔탈피는 ΔH1이다.17 ① 생성 반응과 분해 반응은 서로 역반응 관계이므로 분해열과 생성열은 부호가 반대이고 크기가 같다.⑤ H2O( g) 2몰은 H2O(l) 2몰보다 88.0 kJ(=571.6 kJ-483.6 kJ) 만큼 에너지가 더 크므로 H2O( g) 1몰은 H2O(l) 1몰보다 44.0 kJ1=88.02 kJ2 만큼 에너지가 더 크다.바로알기② H2( g)와 O2( g)가 반응하여 H2O(l) 1몰이 생성될 때의 생성 엔탈피는 -285.81=-571.62 2 kJ/mol이다.④ H2( g) 2몰이 연소하여 H2O( g)로 될 때 483.6 kJ의 열이 방출되므로 H2( g) 2 g(=1몰)이 연소할 때는 241.81=483.622 kJ의 열이 방출된다.13 ㄷ. CH4( g) 1몰이 완전 연소하여 CO2( g) 1몰을 생성할 때 890 kJ의 열이 방출된다. CH3OH(l) 2몰이 완전 연소하여 CO2( g) 2몰을 생성할 때 1452 kJ의 열이 방출되므로 CO2( g) 1몰을 생성할 때는 726 kJ(=14522 kJ)의 열이 방출된다. 바로알기ㄱ. CH4( g)의 연소 반응은 발열 반응이므로 ΔH<0이고 생성물의 엔탈피 합이 반응물의 엔탈피 합보다 작다.문제 분석하기열화학 반응식(반응열 Q 표현)：C(s) + H2O(g) ?@A H2(g) + CO(g) - 131 kJ(ㄷ)11엔탈피반응 경로반응물생성물131 kJH2(g)+CO(g)C(s)+H2O(g)기체(ㄴ)반응이 진행되는 동안 주위에서 열을 흡수한다. ➡ 흡열 반응(ㄱ)기체고체문제 분석하기12열화학반응식2H2( g) + O2( g) ?@A2H2O(l) + 571.6 kJ2H2( g) + O2( g) ?@A2H2O( g) + 483.6 kJ해석H2( g) 2몰이 연소하여 H2O(l) 2몰로 될 때 571.6 kJ의 열 방출H2( g) 2몰이 연소하여 H2O( g) 2몰로 될 때 483.6 kJ의 열 방출두 반응의공통점•발열 반응이다.(①)• 반응물의 엔탈피 합이 생성물의 엔탈피 합보다 더 크다.(③)반응 경로2H2(g)+O2(g)2H2O(g)2H2O(l)엔탈피483.6 kJ571.6 kJ88.0 kJ2H2O( g) ?@A 2H2O(l) + 88.0 kJ정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 4314. 10. 28. 오후 5:32 044정답친해① H2O( g) 1몰이 성분 원소의 가장 안정한 홑원소 물질로 분해될 때 흡수되는 에너지는 241.8 kJ이므로 H2O( g)의 분해열(ΔH)은 241.8 kJ/mol이다.③ H2O( g) 1몰의 에너지는 H2( g) 1몰과 O2( g) 1/2몰의 에너지 합보다 241.8 kJ 만큼 더 작다.바로알기④ H2O( l) 1몰이 H2O( g) 1몰보다 44.0 kJ 만큼 에너지가 작다. 즉, H2O( l) 1몰을 H2O( g) 1몰로 만들기 위해서는 44.0 kJ의 에너지가 필요하므로 H2O( l) 1 g1=1/18몰2을 H2O( g)로 만드는 데 필요한 에너지는 약 2.4 kJ1m44/18 kJ2이다.21 통열량계로 연소열을 구하려고 할 때 통열량계에서 물질의 연소로 발생한 열은 물과 열량계에 흡수된다. 따라서 나프탈렌이 완전 연소할 때 발생하는 열은 물과 열량계가 흡수한 열량과 같다. 이때 물이 흡수한 열량(Q)=물의 질량\물의 비열\온도 변화이므로 실험에서 측정한 값 이외에도 물의 비열과 물의 처음 온도를 알아야 한다. 또 열량계가 얻은 열량을 구하기 위해서는 열량계의 열용량을 조사해야 하며, 나프탈렌의 분자량을 조사해야 나프탈렌 2 g의 몰수를 구해, 1몰이 완전 연소할 때 발생하는 열량을 구할 수 있다. 이때 나프탈렌의 비열은 필요한 자료가 아니다. 22 ㄱ. 질산 암모늄이 용해될 때 용액의 온도가 낮아지는 것으로 보아 질산 암모늄의 용해 과정은 흡열 반응이다. 따라서 계의 엔탈피는 증가한다.바로알기ㄴ. 질산 암모늄의 용해 과정은 흡열 과정이므로 넣어준 질산 암모늄이 모두 녹지 않은 경우 흡수한 열량이 작아지므로 측정된 수용액의 최저 온도(t2)는 높아진다.ㄷ. 질산 암모늄 8 g이 물에 용해될 때 흡수한 열량은 다음과 같다.Q=용액의 비열(c)\용액의 질량(m)\온도 변화(Δt)=4 J/g·*C\100 g\(23.8-17.3) *C=2600 J=2.6 kJ질산 암모늄 8 g은 0.1몰1=8/80(몰)2이므로 1몰의 질산 암모늄이 물에 용해될 때 흡수하는 열량은 26 kJ이다.23 1몰의 N2O4( g)가 분해되어 NO2( g)로 될 때 57.2 kJ의 열이 흡수되므로 N2O4( g)의 분해 반응을 열화학 반응식으로 나타낼 때 N2O4( g) 앞의 계수는 1, ΔH의 부호는 (+)값이 되게 한다.●모범 답안●N2O4( g) ?@A 2NO2( g) ΔH=57.2 kJ채점 기준배점물질의 상태를 포함하여 열화학 반응식을 옳게 나타낸 경우100 %열화학 반응식에서 물질의 상태만 틀린 경우50 %열화학 반응식에서 반응 엔탈피의 부호만 틀린 경우②, ③ 연소열, 중화열 등과 같은 반응열은 물질 1몰을 기준으로 한다. 연소열은 어떤 물질 1몰이 완전 연소할 때 발생하는 열량이고, 중화열은 산과 염기가 중화 반응하여 H2O(l) 1몰이 생성될 때 방출되는 열량이다.⑤ 어떤 물질 1몰이 성분 원소의 가장 안정한 홑원소 물질로 분해될 때의 반응열을 분해열이라고 한다. 같은 원소로 이루어진 동소체는 가지고 있는 에너지가 서로 다르므로 분해되어 생성되는 홑원소 물질은 에너지가 가장 낮은 안정한 상태의 홑원소 물질이어야 한다.바로알기④ 홑원소 물질에 동소체가 있는 경우 표준 상태에서 가장 안정한 원소의 표준 생성 엔탈피가 0이다.18 ㄱ. ΔH1은 H2SO4(l) 1몰이 물에 용해될 때의 반응열(ΔH)이므로 H2SO4(l)의 용해열(ΔH)이다.ㄴ. ΔH2는 NO( g) 1몰이 성분 원소인 N2( g)와 O2( g)로 분해될 때의 반응열(ΔH)이므로 NO( g)의 분해열(ΔH)이다.ㄷ. ΔH3는 성분 원소인 N2( g)와 H2( g)가 반응하여 NH3( g) 1몰을 생성할 때의 반응열(ΔH)이므로 NH3( g)의 생성열(ΔH)이다.ㄹ. ΔH4는 CH3OH(l) 1몰이 연소하여 CO2( g)와 H2O(l)로 될 때의 반응열(ΔH)이므로 CH3OH(l)의 연소열(ΔH)이다.19 ㄱ. (가)에서 C(s) 1몰이 완전 연소할 때의 반응 엔탈피가 ΔH1이므로 C(s)의 연소 엔탈피는 ΔH1이다.ㄴ. (나)에서 CO( g) 2몰이 생성될 때의 반응 엔탈피가 ΔH2이므로 CO( g) 1몰이 생성될 때의 생성 엔탈피는 ΔH22이다.바로알기ㄷ. CO( g) 2몰이 연소하여 CO2( g)로 될 때의 반응 엔탈피가 ΔH3이므로 CO( g) 1몰이 연소하여 CO2( g)로 될 때의 연소 엔탈피는 ΔH32이다.문제 분석하기20엔탈피반응 경로H2O(l)H2O(g)285.8 kJ241.8 kJ21O2(g)H2(g)+수소와 산소가 반응하여 액체 상태의 물 1몰이 생성될 때 285.8 kJ의 열이 방출되므로 물의 생성열(ΔH)은 -285.8 kJ/mol이다.(②)수소와 산소가 반응하여 수증기 1몰이 생성될 때 241.8 kJ의 열이 방출된다.수증기 1몰의 에너지가 물 1몰보다 44.0 kJ만큼 더 크다.같은 물질이라도 상태에 따라 가지고 있는 에너지의 양이 다르다.(⑤)정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 4414. 10. 28. 오후 5:32 Ⅱ. 물질 변화와 에너지04524●모범 답안●메탄올의 연소 반응에서 발생한 열량은 물이 흡수한 열량과 같다. 따라서 0.4 g의 CH3OH(l)이 모두 완전 연소하였을 때 발생한 열량은 다음과 같다.열량=(물의 비열)\(물의 질량)\(물의 온도 변화) =4.2 J/g·*C\200 g\(35-25) *C=8400 J=8.4 kJCH3OH의 분자량은 32이므로 0.4 g의 CH3OH(l)은 0.432=0.0125(몰)이다. 따라서 0.0125몰의 CH3OH(l)이 완전 연소할 때 발생하는 열량이 8.4 kJ이고, 1몰의 CH3OH(l)이 완전 연소할 때 발생하는 열량은 8.4 kJ\ 80 =672 kJ이다. 즉, CH3OH(l) 1몰이 완전 연소할 때 672 kJ의 열이 방출된다.채점 기준배점1몰의 CH3OH(l)이 완전 연소할 때 발생한 열량을 풀이 과정과 함께 옳게 설명한 경우100 %풀이 과정 없이 1몰의 CH3OH(l)이 완전 연소할 때 발생한 열량만 옳게 구한 경우70 %0.4 g의 CH3OH(l)이 완전 연소할 때 발생한 열량을 풀이 과정과 함께 옳게 설명한 경우50 %135 쪽완자쌤 강의유제 -1368 kJ1 ⑴ 헤스 법칙에 따르면 화학 반응에서 반응물의 종류와 상태 및 생성물의 종류와 상태가 같으면 반응 경로에 관계없이 출입하는 열량의 총합은 일정하다.⑵ 원자 사이의 결합을 끊기 위해서는 항상 에너지가 필요하므로 결합을 끊는 과정에서 엔탈피 변화(ΔH)는 항상 0보다 크다.⑶ 반응 엔탈피(ΔH)=(반응물의 결합 에너지 합)-(생성물의 결합 에너지 합)이므로 반응물의 결합 에너지 합이 생성물의 결합 에너지 합보다 크면 ΔH>0이 되므로 이 반응은 흡열 반응이다.2 구하고자 하는 열화학 반응식을 (가), 주어진 열화학 반응식을 각각 ①과 ②식으로 다음과 같이 나타낸다.2A( g) + 2B( g) 3E( g) ΔH (가)A( g) + B( g) C( g) + D( g) ΔH1 ①2C( g) + 2D( g) 3E( g) ΔH2 ②1 (가)와 ①식의 A( g)는 모두 반응물이므로 (+)부호이며, 계수가 다르므로 구하려는 반응식에 맞춰 2를 곱하면 ΔH=2ΔH1이 된다.2 (가)와 ①식의 E( g)는 모두 생성물이므로 (+)부호이며, 계수가 3으로 같으므로 ΔH=2ΔH1+ΔH2가 된다.3 ΔH =반응물의 결합 에너지 합-생성물의 결합 에너지 합=(4\C-H 결합 에너지+2\O=O 결합 에너지) -(2\C=O 결합 에너지+2\2\O-H 결합 에너지)=(4\413.6 kJ+2\498.6 kJ) -(2\804.5 kJ+2\2\463.4 kJ)=-811.0 kJ4 ⑴ 반응 전후 에너지의 총량은 변하지 않으므로 계가 얻은 에너지는 주위가 잃은 에너지와 같고, 계가 잃은 에너지는 주위가 얻은 에너지와 같다.⑵ 에너지는 다른 형태로 전환될 뿐 새로 생성되거나 소멸되지 않고 에너지의 총합은 일정하게 유지된다. 따라서 어떤 변화가 일어날 때 에너지의 형태가 전환되더라도 전체 에너지는 항상 일정하다.유제 1 (가)의 C2H5OH(l)은 반응물, ㉠의 C2H5OH(l)은 생성물이므로 (-)부호를 붙이며, (가)와 ㉠에서 C2H5OH(l)의 계수가 1로 같으므로 ΔH=-ΔH1이 된다.2 (가)와 ㉡의 CO2( g)는 모두 생성물이므로 (+)부호를 붙이며, (가)와 ㉡의 CO2( g)에서 계수가 서로 다르므로 (가)의 CO2( g)에 맞추어 2를 곱하면 ΔH=-ΔH1+2DH2가 된다.3 (가)와 ㉢의 H2O(l)은 모두 생성물이므로 (+)부호를 붙이며, (가)와 ㉢에서 H2O(l)의 계수가 서로 다르므로 (가)의 H2O(l)에 맞추어 3을 곱하면 ΔH=-ΔH1+2ΔH2+3ΔH3가 된다.따라서 (가)의 반응열(ΔH)은 다음과 같다.ΔH =-ΔH1+2ΔH2+3ΔH3 =-(-278 kJ)+2\(-394 kJ)+3\(-286 kJ) =-1368 kJ02헤스 법칙과 결합 에너지개념 확인 문제136쪽1 헤스 2 생성물, 반응물 3 반응, 생성 4 흡수, 방출 5 결합 에너지 6 반응, 생성 7 보존 A / B 1 ⑴ ◯ ⑵ ◯ ⑶ \ 2 2ΔH1+ΔH2 3 -811.0 kJ C 4 ⑴ ◯ ⑵ ◯ 정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 4514. 10. 28. 오후 5:32 046정답친해(가)식은 (나)식과 (다)식의 합이다. 따라서 반응 엔탈피는 ΔH1 =ΔH2+ΔH3이고, ΔH2로 정리하면 ΔH2=ΔH1-ΔH3이다. 즉 ΔH2=(-395 kJ)-(-98 kJ)=-297 kJ이다.1 -2(다)식이 SO2( g) + 1/2O2( g) SO3( g) ΔH3이므로 2\(다)식은 2SO2( g) + O2( g) 2SO3( g) 2ΔH3이다. 따라서 2SO2( g) + O2( g) 2SO3( g) 반응의 반응 엔탈피는 2\(-98 kJ)=-196 kJ이다.1 -3⑴ (가)는 홑원소 물질인 S(s)과 O2( g)로부터 SO3( g) 1몰이 생성될 때의 변화이므로 ΔH1은 SO3( g)의 생성열(ΔH)이다. 따라서 SO3( g)의 생성열(ΔH)은 -395 kJ/mol이다.⑵ 분해열(ΔH)은 생성열과 크기가 같고 부호가 반대이므로 SO3( g)의 분해열(ΔH)은 395 kJ/mol이다.⑶ (나)는 S(s) + O2( g) SO2( g) 반응이며, 이 반응의 반응 엔탈피는 ΔH2와 같다. ΔH2는 -297 kJ이다.2 -1결합 에너지가 클수록 결합을 끊는 데 필요한 에너지가 더 크다.2 -2N2( g), H2( g), NH3( g)의 결합은 다음과 같다. N≡N H-H H-N-H | H⑴ N2( g)의 결합 에너지는 946.9 kJ/mol이다.⑵ H2( g)의 결합 에너지는 435.8 kJ/mol이다.⑶ NH3( g)의 결합 에너지는 3\N-H의 결합 에너지와 같다.즉 NH3( g)의 결합 에너지는 3\391.8=1175.4(kJ/mol)이다.2 -3N2( g) + 3H2( g) 2NH3( g) 반응의 반응 엔탈피는 다음과 같다.ΔH =반응물의 결합 에너지 합-생성물의 결합 에너지 합 = {N≡N 결합 에너지+3\H-H 결합 에너지} -{2\(3\N-H 결합 에너지)} =(946.9+3\435.8)-(2\1175.4)=-96.5(kJ) 2 -42H2( g) + O2( g) 2H2O( g) 반응의 반응 엔탈피는 다음과 같다. ΔH= {(2\H-H 결합 에너지)+(O=O 결합 에너지)} -{2\(2\O-H 결합 에너지)} =(2\435.8+498.6)-(4\O-H 결합 에너지) =1370.2-(4\O-H 결합 에너지)=-483.6(kJ)따라서 O-H의 결합 에너지는 463.45 mol/kJ이다.01 구하고자 하는 열화학 반응식을 (가), 주어진 열화학 반응식을 각각 ①￣③식으로 나타낸다.C2H5OH(l) + 3O2( g) 2CO2( g) + 3H2O(l) ΔH.c3 (가)H2( g) +1/2O2( g) H2O(l) ΔH1=x ·.c3.c3.c3.c3.c3.c3 ①C(s)+O2( g) CO2( g) ΔH2=y ··.c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3 ②2C(s)+3H2( g)+1/2O2( g) C2H5OH(l) ΔH3=z .c3 ③1 (가)의 C2H5OH(l)은 반응물, ③식의 C2H5OH(l)은 생성물이므로 (-)부호이며, 계수가 1로 같다.➡ ΔH=-ΔH32 (가)와 ②식의 CO2( g)는 모두 생성물이므로 (+)부호이며, 계수가 다르므로 구하려는 반응식에 맞춰 2를 곱한다.➡ ΔH=-ΔH3 + 2ΔH23 (가)와 ①식의 H2O(l)은 모두 생성물이므로 (+)부호이며, 계수가 다르므로 구하려는 반응식에 맞춰 3을 곱한다.➡ ΔH=-ΔH3+2ΔH2+3ΔH1=3ΔH1+2ΔH2-ΔH3따라서 x, y, z로 나타내면 3x+2y-z이다.1개의 N≡N 결합1개의 H-H 결합3개의 N-H 결합문제 분석하기1 -1S(s)엔탈피23O2(g)+SO2(g)21O2(g)+SO3(g)(다)H3=-98 kJ(나)H2(가)H1=-395 kJS(s)+3/2O2(g) SO3(g) ΔH1 SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g) ΔH3 S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH2내신 만점 문제01 3x+2y-z 02 ④ 03 ② 04 ② 05 C2H4( g)+3O2( g) 2CO2( g) + 2H2O(l) ΔH=-1412 kJ 06 141.2 kJ 07 ③ 08 151.3 kJ/mol 09 ③ 10 ② 11 ② 12 ⑤ 13 해설 참조 138~140쪽대.표.자.료1 1 -297 kJ 2 -196 kJ 3 ⑴ ◯ ⑵ ◯ ⑶ \대.표.자.료2 1 N≡N 2 ⑴ 946.9 kJ/mol ⑵ 435.8 kJ/mol ⑶ 1175.4 kJ/mol 3 -96.5 kJ 4 463.45 kJ/mol대표 자료 분석137쪽정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 4614. 10. 28. 오후 5:32 Ⅱ. 물질 변화와 에너지04702 C(s)가 연소하여 CO2( g)로 되는 반응은 C(s)가 CO( g)로 된 다음, CO( g)가 CO2( g)로 되는 두 반응의 합과 같다.C(s)+1/2O2( g) CO( g) ΔH1CO( g)+1/2 O2( g) CO2( g) ΔH2+* i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ii i i i iii C(s)+O2( g) CO2( g) ΔH1+ΔH2C(s)의 연소 반응은 발열 반응이므로 ΔH<0, Q>0이다. 따라서 C(s) 1몰이 완전 연소할 때 방출하는 열(Q)은 -(ΔH1+ΔH2)이고, C(s) 1몰은 12 g이므로 C(s) 1 g1=1/12몰2이 완전 연소 할 때 방출하는 열(Q)은 -(ΔH1+ΔH2)12이다.ㄷ. C2H2( g) + 2H2( g) C2H6( g) ΔH를 (가)라 하면,1 (가)와 ①식의 C2H6( g)은 모두 생성물이므로 (+)부호이며, 계수가 1로 같다. ➡ ΔH=ΔH12 (가)의 C2H2( g)은 반응물이고, ②식의 C2H2( g)은 생성물이므로 (-)부호이며, 계수가 1로 같다. ➡ ΔH=ΔH1-ΔH2바로알기ㄴ. C2H2( g)의 생성 반응은 흡열 반응이므로 반응이 일어나면서 주위에서 열을 흡수하여 주위의 온도가 낮아진다.ㄷ. ①식의 반응물 H2( g)의 계수를 1로 맞추기 위해 1①식\1/22을 하고 ②식을 더해 주면,H2( g) + NO( g) 1/2N2( g) + H2O( g)를 얻을 수 있다.따라서 이 반응의 반응 엔탈피는 -1/2E1+(-E2)=-11/2E1+E22이다.바로알기ㄱ. H2O( g) 1몰의 생성 반응은H2( g) + 1/2O2( g) H2O( g)이므로 1③식\1/22로 구할 수있다. ③식의 반응 엔탈피는 -(E1+E2)이므로 H2O( g)의 생성 엔탈피는 -1/2(E1+E2)이다.ㄴ. NO( g) 1몰의 생성 반응은 1/2N2( g) + 1/2O2( g) NO( g)이므로 1②식의 역반응\1/22로 구할 수 있다. ②식의 반응 엔탈피가 -E2이므로 NO( g)의 생성 엔탈피는 1/2E2이다.05 C2H4( g)이 연소하는 반응의 화학 반응식은C2H4( g) + 3O2( g) 2CO2( g) + 2H2O(l)이다.반응 엔탈피는 생성물과 반응물의 표준 생성 엔탈피 차로 구할 수 있다. 또한 가장 안정한 홑원소 물질의 표준 생성 엔탈피는 0이므로 이 반응의 반응 엔탈피는 다음과 같다.ΔH ={2ΔHf*(CO2)+2ΔHf*(H2O)}-{ΔHf*(C2H4)} =2\(-394 kJ)+2\(-286 kJ)-(52 kJ)=-1412 kJ따라서 완성된 열화학 반응식은C2H4( g)+3O2( g) 2CO2( g)+2H2O(l)ΔH=-1412 kJ이다.06 C2H4( g) 1몰이 완전 연소할 때 1412 kJ의 열이 방출되므 로 C2H4( g) 2.8 g1=2.828=0.1(몰)2이 완전 연소할 때 141.2 kJ의 열이 방출된다.문제 분석하기•2C(s) + 3H2( g) C2H6( g) ΔH1=-85 kJ .c3.c3 ①•2C(s) + H2( g) C2H2( g) ΔH2=227 kJ .c3.c3 ②03C2H6( g)의 생성 반응ΔH<0이므로 발열 반응(ㄱ)C2H2( g)의 생성 반응 ΔH>0이므로 흡열 반응문제 분석하기04엔탈피E1E22H2(g)+N2(g)+2O2(g)2H2O(g)+2NO(g)2H2O(g)+N2(g)+O2(g)2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) .c3 ③ΔH=-(E1+E2)2NO(g) N2(g)+O2(g) .c3 ② ΔH=-E22H2(g)+N2(g)+2O2(g) 2H2O(g)+2NO(g) .c3 ① ΔH=-E1문제 분석하기07'H3'H1'H2'H4C2H4(g)+3O2(g)엔탈피2C(s, 흑연)+2H2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)2C(s, 흑연)+2H2(g) C2H4(g) ΔH32H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH2C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l) DH42C(s, 흑연)+2O2(g) 2CO2(g) DH1C2H4(g)의 연소 반응정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 4714. 10. 28. 오후 5:32 048정답친해ㄱ. 생성 엔탈피는 어떤 물질 1몰이 그 성분 홑원소 물질로부터 생성될 때의 반응 엔탈피이다. 따라서 C2H4( g)의 생성 엔탈피는 C(s, 흑연)와 H2( g)가 반응하여 C2H4( g)이 생성될 때의 반응 엔탈피이므로 이 반응의 반응 엔탈피는 DH3이다.ㄷ. C2H4( g) 1몰이 완전 연소할 때의 반응 엔탈피가 ΔH4이므로 C2H4( g) 7 g1=1/4몰2이 완전 연소할 때의 반응 엔탈피는 1/4ΔH4이다.바로알기ㄴ. C(s, 흑연)의 연소 엔탈피는 흑연 1몰이 완전 연소할 때의 반응 엔탈피이므로 C(s, 흑연)+O2( g) CO2( g)반응의 반응 엔탈피는 ΔH12 이다.주어진 그림에서 ΔH4=-ΔH3+ΔH1+ΔH2이므로 ΔH1에 대해 정리하면 ΔH1=-ΔH2+ΔH3+ΔH4이다. 따라서 C(s, 흑연)의 연소 엔탈피는 ΔH12=-ΔH2+ΔH3+ΔH42 이다.08 H2( g) + I2( g) 2HI( g) 반응에서 ΔH=-12.1 kJ이다.ΔH=(반응물의 결합 에너지 합)-(생성물의 결합 에너지 합) = {(H-H 결합 에너지)+(I-I 결합 에너지)} -(2\H-I 결합 에너지) =435.8+(I-I 결합 에너지)-(2\299.6) =-12.1(kJ)∴ I-I 결합 에너지=151.3 kJ/molㄱ. 1몰의 H-H 결합을 끊는 과정은 에너지를 흡수하는 흡열 과정이다. 따라서 ΔH1은 0보다 크다.바로알기ㄷ. HCl( g) 2몰이 H2( g) 1몰과 Cl2( g) 1몰로부터 생성될 때의 반응은 H2( g) + Cl2( g) 2HCl( g)이다. H2( g) 2H( g) ΔH1Cl2( g) 2Cl( g) ΔH2 2H( g) + 2Cl( g) 2HCl( g) ΔH3+* i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ii i i i i i i i i i i i i ii ii i iH2( g) + Cl2( g) 2HCl( g) ΔH1+ΔH2+ΔH3H2( g) 1몰과 Cl2( g) 1몰로부터 HCl( g) 2몰이 생성될 때의 반응엔탈피는 ΔH1+ΔH2+ΔH3이므로 HCl( g) 1몰이 생성될 때의 반응 엔탈피, 즉 HCl( g)의 생성 엔탈피는 1/2(ΔH1+ΔH2+ ΔH3)이다. 바로알기ㄱ. H2( g) 2몰이 4H( g)로 될 때 872 kJ의 에너지를 필요로 하므로 H2( g) 1몰이 2H( g)로 되는 데 필요한 에너지는 872 kJ2=436 kJ이다. 즉, H-H 결합 에너지는 436 kJ/mol 이다. O2( g) 1몰이 2O( g)로 될 때 499 kJ의 에너지를 필요로 한다. 즉, O=O 결합 에너지는 499 kJ/mol이다. 따라서 결합 에너지는 H-H가 O=O보다 작다. 문제 분석하기단계별 반응의 열화학 반응식은 다음과 같다.•H2( g) 2H( g) ΔH1•Cl2( g) 2Cl( g) ΔH2 •2H( g) + 2Cl( g) 2HCl( g) ΔH309'H1H2(g)2HCl(g)'H2'H3Cl2(g)2H(g)2Cl(g)2H(g)+2Cl(g) 2HCl(g) 반응의 반응 엔탈피는 ΔH3이다.1몰의 H-H 결합이 끊어질 때 필요한 에너지➡ ΔH1=H-H의 결합 에너지1몰의 Cl-Cl 결합이 끊어질 때 필요한 에너지 ➡ ΔH2=Cl-Cl의 결합 에너지(ㄴ)문제 분석하기10499 kJ872 kJ484 kJ88 kJ4H(g)+2O(g)4H(g)+O2(g)2H2(g)+O2(g)2H2O(g)2H2O(l)엔탈피O2(g) 2O(g)로 될 때 499 kJ의 에너지를 흡수한다. ➡ O=O의 결합 에너지=499 kJ/mol2H2(g) 4H(g)로 될 때 872 kJ의 에너지를 흡수한다. ➡ H-H의 결합 에너지=436 kJ/mol2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) ➡ H2O(l)의 생성열(ΔH)=-286 kJ/mol(ㄷ)2H2O(l) 2H2O(g) ➡ H2O(l)의 기화열(ΔH)=44 kJ/mol(ㄴ)문제 분석하기11'H엔탈피H2N2NNH3H(나)(가)2N(g)와 6H(g)가 결합하여 2NH3(g)로 된다.➡ 결합이 생성되므로 에너지를 방출한다.N2(g)와 3H2(g)가 반응하여 2NH3(g)가 될 때 에너지를 방출한다. ➡ ΔH<0인 발열 반응이다.N2(g)와 3H2(g)가 결합이 끊어져 2N(g)와 6H(g)로 된다. ➡ 결합이 끊어지므로 에너지를 흡수한다.정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 4814. 10. 28. 오후 5:32 Ⅱ. 물질 변화와 에너지049ㄱ. 발열 반응이 일어나면 주위의 온도가 높아진다.ㄴ. 반응 엔탈피=(반응물의 결합 에너지 합-생성물의 결합 에너지 합)이므로 ΔH=(DN≡N+3\DH-H)-(6\DN-H)이다.바로알기ㄷ. 반응 엔탈피=(반응물의 결합 에너지 합-생성물의 결합 에너지 합)이며, ΔH<0이므로 반응물의 결합 에너지 합은 생성물의 결합 에너지 합보다 작다.12 ㄱ. 메테인(CH4( g))의 연소 반응은 발열 반응이므로 반응물인 CH4( g)+2O2( g)의 에너지는 생성물인 CO2( g)+2H2O( l)의 에너지보다 E만큼 더 크다.ㄴ. 화학 반응에서 에너지 총합은 항상 일정하므로 주위는 CH4( g)이 연소할 때 방출한 E만큼의 에너지를 얻는다.ㄷ. 반응이 일어날 때 주위로 방출한 열에너지는 물질이 가지고 있던 화학 에너지가 열에너지로 전환된 것이다.13 반응물은 4개의 C-H 결합과 2개의 O=O 결합을 포함하며, 생성물은 2개의 C=O 결합과 4개의 O-H 결합을 포함한다.●모범 답안●반응 엔탈피는 반응물의 결합 에너지 합에서 생성물의 결합 에너지 합을 뺀 값이다.ΔH= (4\C-H 결합 에너지+2\O=O 결합 에너지) -(2\C=O 결합 에너지+4\O-H 결합 에너지) =(4\414 kJ+2\499 kJ)-(2\805 kJ+4\463 kJ) =-808 kJ채점 기준배점풀이 과정을 옳게 쓰고, 답을 옳게 구한 경우100 %풀이 과정 없이 답만 옳게 구한 경우70 %01 ③ 반응 엔탈피(ΔH)=(생성물의 엔탈피 합)-(반응물의 엔탈피 합)이고 생성물인 C가 반응물인 A+B보다 엔탈피 합이 작으므로 ΔH<0이다.바로알기①, ②, ⑤ 반응물이 생성물보다 에너지의 총 함량이 크므로 반응이 일어날 때 Q만큼 주위로 열을 방출하여 주위의 온도가 높아진다.④ 생성물이 반응물보다 에너지 면에서 더 안정하다.ㄱ. 철이 산화되어 산화 철이 될 때 열을 방출한다. ➡ 발열 반응ㄹ. 얼음집 내부에 물을 뿌리면 물이 얼어 얼음이 되면서 열(응고열)을 방출하므로 따뜻해진다. ➡ 발열 반응바로알기ㄴ. 염화 암모늄이 물에 용해될 때 열을 흡수하므로 용액의 온도가 내려가 용액이 차가워진다. ➡ 흡열 반응ㄷ. 알코올이 증발할 때 열을 흡수하므로 손등이 시원하게 느껴진다. ➡ 흡열 반응03 C2H2( g)의 분자량은 26이므로 C2H2( g) 26 g(=1몰)이 완전 연소할 때 1300 kJ의 열이 방출된다. 따라서 C2H2( g) 13 g1=0.5몰2이 완전 연소하면 650 kJ1=1300 kJ22의 열이 방출된다.04 숯 0.5 g이 연소할 때 발생한 열은 물과 열량계가 모두 흡수하므로 발생한 열량은 다음과 같다.발생한 열량 = (물의 비열\물의 질량\온도 변화) +(열량계의 열용량\온도 변화) = (4.2 J/g·*C\800 g\3.9 *C) +(840 J/ *C\3.9 *C) =16380 J숯(C) 1몰은 12 g이므로, 숯 1몰이 연소할 때 발생하는 열량은 16380 J\24=393120 Jm393 kJ이다. 따라서 숯이 연소될 때의 열화학 반응식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.C(s) + O2( g) CO2( g) ΔH=-393 kJ숯이 완전 연소되면 생성물은 일산화 탄소(CO)가 아니라 이산화 탄소(CO2)가 생성된다.중단원 마무리 문제142~146쪽01 ③ 02 ② 03 650 kJ 04 ⑤ 05 ② 06 ⑤ 07 ③ 08 ① 09 ④ 10 95.4 kJ 11 ② 12 ② 13 3(a-b+c-d) 14 ⑤ 15 ③ 16 ④ 17 ③ 18 ③ 19 ⑤ 20 ④1 > 2 < 3 반응열 4 엔탈피 5 반대 6 연소열 7 생성열 8 분해열 9 중화열 10 용해열 11 비열 12 일정 13 ΔH2+ΔH3 14 반응물 15 생성물 16 일정중단원 핵심 정리141쪽문제 분석하기02엔탈피81.9 kJH2SO4(l)+H2O(l)H2SO4(aq)반응물생성물반응물보다 생성물의 에너지 총합이 더 작다. ➡ 열을 방출하는 발열 반응이다.정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 4914. 10. 28. 오후 5:32 050정답친해05 ㄷ. 생성열은 어떤 물질 1몰이 그 성분 원소의 가장 안정한 홑원소 물질로부터 생성될 때 흡수 또는 방출되는 열량으로, NO2( g)의 생성열(DH)은 1/2N2( g) + O2( g) NO2( g) 반응의 반응열(DH)이다. N2( g) + O2( g) 2NO( g) DH12NO( g)+ O2( g) 2NO2( g) DH2+8 i ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii iiii iiii N2( g) + 2O2( g) 2NO2( g) DH1 + DH22몰의 NO2( g)가 생성될 때 180.6 kJ+(-114.2 kJ)=66.4 kJ의 열을 흡수하므로 1몰의 NO2( g)가 생성될 때 33.2 kJ 1=66.4 kJ22의 열이 흡수된다. 따라서 NO2( g)의 생성열(ΔH) 은 33.2 kJ/mol이다.바로알기ㄱ. 첫 번째 반응은 2몰의 NO( g)가 NO( g)를 구성하는 가장 안정한 홑원소 물질인 N2( g)와 O2( g)로부터 생성되는 반응으로, 2몰의 NO( g)가 생성될 때 180.6 kJ의 열을 흡수한다. 따라서 1몰의 NO( g)가 생성될 때는 90.3 kJ의 열을 흡수하므로 NO( g)의 생성열(ΔH)은 90.3 kJ/mol이다. 따라서 NO( g) 1몰의 엔탈피는 N2( g) 1몰과 O2( g) 1몰의 엔탈피 합보다 90.3 kJ 만큼 더 크다. 즉 이 반응에서 생성물의 엔탈피가 반응물의 엔탈피 합보다 90.3 kJ 만큼 더 크다는 것을 의미할 뿐 NO( g)가 가진 엔탈피는 알 수 없다.ㄴ. 분해열(ΔH)은 생성열과 크기가 같고 부호가 반대이다. NO( g)의 생성열(ΔH)이 90.3 kJ이므로 NO( g)의 분해열(ΔH)은 -90.3 kJ이다.06 ㄱ. 나프탈렌(C10H8(s))의 연소 반응은 반응 엔탈피가 0보다 작으므로 발열 반응이다. 발열 반응에서 반응물의 엔탈피 합은 생성물의 엔탈피 합보다 5157 kJ 만큼 더 크다.ㄴ. C10H8(s) 1몰이 완전 연소할 때 5157 kJ의 열이 방출되므로 C10H8(s)의 연소 엔탈피는 -5157 kJ/mol이다.ㄷ. C10H8(s)의 연소 반응에서 반응 엔탈피는 -5157 kJ이다. ΔH를 표준 생성 엔탈피와 관련된 식으로 나타내면 다음 관계식이 성립한다.ΔH= (생성물의 표준 생성 엔탈피 합)-(반응물의 표준 생성 엔탈피 합) = {(10\CO2( g)의 표준 생성 엔탈피)+(4\H2O(l)의 표준 생성 엔탈피)}-{(C10H8(s)의 표준 생성 엔탈피)+(12\ O2( g)의 표준 생성 엔탈피)} = {10\(-394)+4\(-286)}-{C10H8(s)의 표준 생성 엔탈피+12\O2( g)의 표준 생성 엔탈피)=-5157(kJ)이때 O2( g)의 표준 생성 엔탈피는 0이므로 C10H8(s)의 표준 생성 엔탈피는 73 kJ/mol이다.ㄱ. 연소열(ΔH)은 항상 0보다 작다. 따라서 ΔH1은 0보다 작다. 25 *C, 1기압에서 성분 원소로부터 물질 1몰이 생성될 때의 엔탈피 변화를 표준 생성열(표준 생성 엔탈피)이라고 하며, H2( g)의 표준 생성열(ΔH)은 0이므로 ΔH2는 0이다. 따라서 ΔH1<ΔH2이다.ㄴ. 25 *C, 1기압에서 H2( g)의 연소 반응은 H2( g) + 1/2O2( g) H2O( l)이다. 이 반응은 H2( g)의 연소 반응이면서 동시에 H2O( l)의 생성 반응이다. 따라서 이때의 반응열(ΔH)은 H2( g)의 연소열(ΔH1)이자 H2O( l)의 생성열(ΔH4)이다. 바로알기ㄷ. H2O( g)의 분해 반응은 H2O( g) H2( g) + 1/2O2( g)이고, H2O( l)의 생성 반응은 H2( g) + 1/2O2( g) H2O( l)이다. H2O( l)의 기화는 H2O( l) H2O( g)이므로 이 반응을 (가)라 하고 이때의 반응열을 ΔH라 하면1 (가)의 H2O( l)은 반응물이고, H2O( l)의 생성 반응의 H2O( l)은 생성물이므로 (-)부호이며, 계수는 1로 같다. ➡ ΔH=-ΔH42 (가)의 H2O( g)는 생성물이고, H2O( g)의 분해 반응의 H2O( g)는 반응물이므로 (-)부호이며, 계수는 1로 같다. ➡ ΔH=-ΔH4-ΔH3따라서 H2O( l)의 몰당 기화열은 -ΔH3-ΔH4이다.문제 분석하기08엔탈피6C(s)+6H2(g)+3O2(g)C6H12O6(s)1260 kJ1342 kJ2C2H5OH(l)+2CO2(g)탄소, 수소, 산소가 반응하여 포도당 1몰이 될 때 1260 kJ의 에너지를 방출하므로 포도당의 생성 엔탈피는 -1260 kJ/mol이다.포도당이 에탄올과 이산화 탄소로 될 때 반응 엔탈피는-1342 kJ-(-1260 kJ)=-82 kJ이다.탄소, 수소, 산소가 반응하여 에탄올 2몰과 이산화 탄소 2몰로 될 때 1342 kJ의 에너지를 방출한다.문제 분석하기07물질연소열생성열분해열H2( g)ΔH1ΔH2H2O( g)ΔH3H2O(l)ΔH4홑원소 물질의 표준 생성열=0DH2=0H2(g)+1/2O2(g) H2O(l) DH1H2(g)+1/2O2(g) H2O(l) DH4 H2O(g) H2(g)+1/2O2(g) DH3정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 5014. 10. 28. 오후 5:32 Ⅱ. 물질 변화와 에너지051ㄱ. 포도당(C6H12O6(s))의 생성 반응은6C(s) + 6H2( g)+3O2( g) C6H12O6(s)으로 성분 원소인 탄소, 수소, 산소가 반응하여 C6H12O6(s) 1몰을 생성할 때 1260 kJ의 에너지를 방출하므로 C6H12O6(s)의 생성열(ΔH)은 -1260 kJ/mol이다.바로알기ㄴ. 에탄올(C2H5OH(l))의 생성 반응식은 2C(s) + 3H2( g) + 1/2O2( g) C2H5OH(l)이다.주어진 자료로부터 알 수 있는 반응은6C(s) + 6H2( g) + 3O2( g) C6H12O6(s), 6C(s) + 6H2( g) + 3O2( g) 2C2H5OH(l) + 2CO2( g) 등이다. 따라서 주어진 자료로는 C2H5OH(l)의 생성 반응식을 얻을 수 없으며 C2H5OH(l)의 생성 엔탈피도 구할 수 없다.ㄷ. C6H12O6(s)이 발효되어 C2H5OH(l)과 CO2( g)로 되는 반응은 에너지가 작아지는 발열 반응이며, 이때 82 kJ의 에너지가 방출된다. 따라서 이때의 반응 엔탈피는 -82 kJ이다.09 ㄴ. H2( g) 1몰은 2 g이므로 H2( g) 1 g이 완전 연소할 때 286 kJ2 g=143 kJ/g의 열이 방출된다.CH4( g) 1몰은 16 g이므로 CH4( g) 1 g이 완전 연소할 때 891 kJ16 gm55.7 kJ/g의 열이 방출된다.C2H5OH(l) 1몰은 46 g이므로 C2H5OH(l) 1 g이 완전 연소할 때 1368 kJ46 gm29.7 kJ/g의 열이 방출된다.따라서 1 g이 완전 연소할 때 H2( g)가 가장 많은 열을 방출한다.ㄷ. CH4( g)이 연소하여 1 kJ의 열이 방출될 때 발생하는 CO2( g)의 몰수는 1/891몰이고, C2H5OH(l)이 연소하여 1 kJ의 열이 방출될 때 발생하는 CO2( g)의 몰수는 1/684몰이다. 따라서 1 kJ의 열이 방출될 때 발생한 CO2( g)의 양은 C2H5OH(l)이 연소할 때가 CH4( g)이 연소할 때보다 많다.바로알기ㄱ. H2( g) 1몰이 완전 연소할 때 286 kJ의 열이 방출되고, CH4( g) 1몰이 완전 연소할 때 891 kJ의 열이 방출되고, C2H5OH(l) 1몰이 완전 연소할 때 1368 kJ의 열이 방출된다. 1몰이 완전 연소할 때 많은 열이 방출될수록 주위의 온도가 크게 증가하므로 C2H5OH(l) 1몰이 완전 연소할 때 주위의 온도 변화가 가장 크다.10 N2( g) + 2H2( g) N2H4( g) ΔH를 (가)라 하고,주어진 반응식을 각각 ①과 ②식으로 나타내면,N2( g) + 3H2( g) 2NH3( g) ΔH1=-92.2 kJ .c3.c3 ①N2H4( g) + H2( g) 2NH3( g)DH2=-187.6 kJ .c3.c3 ②1 (가)와 ①식의 N2( g)가 모두 반응물이므로 (+)부호이며, 계수가 1로 같다. ➡ ΔH=ΔH12 (가)의 N2H4( g)은 생성물이고, ②식의 N2H4( g)은 반응물이므로 (-)부호이며, 계수가 1로 같다. ➡ ΔH=ΔH1-ΔH2따라서 반응 엔탈피=ΔH1-ΔH2=-92.2 kJ-(-187.6 kJ)=95.4 kJ이다.11 ㄱ. Cl2( g)가 2Cl( g)로 될 때 243 kJ의 에너지를 흡수한다.따라서 Cl2( g) 2Cl( g)-243 kJ이다.ㄹ. H2( g)+Cl2( g)와 2HCl( g)의 에너지 차는 (864-243-436)kJ=185 kJ이므로 H2( g)+Cl2( g)가 2HCl( g)로 될 때 185 kJ의 에너지를 방출한다.따라서 H2( g)+Cl2( g) 2HCl( g) ΔH=-185 kJ이다.바로알기ㄴ. H2( g) 2H( g)로 될 때 436 kJ의 에너지를 흡수한다. 따라서 H2( g) 2H( g) ΔH=436 kJ이다.ㄷ. 2H( g)와 2Cl( g)가 반응하여 HCl( g) 2몰이 생성될 때 864 kJ의 에너지를 방출하므로 HCl( g) 1몰이 생성될 때는 432 kJ의 에너지를 방출한다.따라서 H( g)+Cl( g) HCl( g) ΔH=-432 kJ이다.12 하이드라진(N2H4( g)의 연소 반응에서 반응물은H2N-NH2, O=O이고, 생성물은 N≡N, H-O-H이다.ΔH= (N-N 결합 에너지+4\N-H 결합 에너지 +O=O 결합 에너지) -(N≡N 결합 에너지+4\O-H 결합 에너지)따라서 N-N 결합 에너지, N≡N 결합 에너지, O=O 결합 에너지를 추가로 조사해야 한다.13 반응 엔탈피=(반응물의 결합 에너지 합)-(생성물의 결합 에너지 합)이므로ΔH=(4\C-H 결합 에너지+3\Cl-Cl 결합 에너지) -(3\C-Cl 결합 에너지+C-H 결합 에너지 +3\H-Cl 결합 에너지)이다. 따라서 반응 엔탈피=3a-3b+3c-3d=3(a-b+c-d)이다.14 ㄱ. 반응물 H2O(l)이 생성물 2H( g) + O( g)로 되는 반응에서 반응 경로가 다르더라도 출입하는 열량의 총합은 같으므로 ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3이다.ㄴ. 25 *C, 1기압에서 H2( g) 의 연소 반응은 H2( g) + 1/2O2( g) H2O(l)이므로 H2( g) 의 연소 엔탈피는주어진 자료에서 -ΔH1이다. 이때 ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3이므로 -ΔH1=-ΔH2-ΔH3 +ΔH4이다.ㄷ. H2O( g) 2H( g) + O( g) 반응에서 2몰의 O-H 결합정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 5114. 10. 28. 오후 5:32 052정답친해이 끊어지면서 출입하는 열량은 DH3이다. 따라서 O-H의 결합 에너지는 DH32이다.15 주어진 반응식을 각각 ①￣③식으로 나타낸다.2O3( g) 3O2( g) DH1 .c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3 ①O2( g) 2O( g) DH2 .c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3 ②NO( g) + O3( g) NO2( g) + O2( g) DH3 .c3.c3.c3 ③ㄷ. O3( g)의 결합이 모두 끊어지는 반응식은O3( g) 3O( g)이므로 이 반응식은 1/2\①식 + 3/2\②식 으로 구할 수 있다.O3( g) 3/2O2( g) 1/2DH13/2O2( g) 3O( g) 3/2DH2+8 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i O3( g) 3O( g) 1/2DH1+3/2DH2따라서 O3( g) 1몰의 결합을 모두 끊는 데 필요한 에너지는 DH1+3DH22 이다.바로알기ㄱ. O2( g) 2O( g) 반응은 O=O 결합이 끊어지는 반응이고, 이 반응에서 흡수하는 에너지, 즉 O=O 결합 에너지가 DH2이다.ㄴ. NO( g) + O( g) NO2( g) 반응의 반응식은 ③식-1/2\①식-1/2\②식으로 구할 수 있다.NO( g) + O3( g) NO2( g) + O2( g) ΔH3O3( g) 3/2O2( g) 1/2ΔH1-8 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ii i i i i i i i i ii i i i NO( g) + 1/2O2( g) NO2( g) ΔH3-1/2DH11/2O2( g) O( g) 1/2ΔH2 -8 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ii i i i ii i i i i i ii ii iNO( g) + O( g) NO2( g) DH3-1/2DH1-1/2DH2 따라서 주어진 반응의 반응 엔탈피는 -DH1-DH2+2DH32 이다.ㄴ. DH1은 H-H 결합과 Cl-Cl 결합을 끊는 데 필요한 에너지이므로 (436+243) kJ=679 kJ이다. DH2는 2몰의 H-Cl 결합이 형성될 때 방출한 에너지이므로DH2=-(2\H-Cl 결합 에너지)=-864 kJ이다.따라서 DH1<-DH2이다.ㄷ. 전체 반응의 반응 엔탈피를 구하면,DH=(반응물의 결합 에너지 합)-(생성물의 결합 에너지 합) = (H-H 결합 에너지+Cl-Cl 결합 에너지) -(2\H-Cl 결합 에너지) =436 kJ+243 kJ-2\432 kJ=-185 kJ전체 반응은 발열 반응이므로 생성물이 반응물보다 안정하다.바로알기ㄱ. DH1은 H2( g)와 Cl2( g)의 결합이 끊어질 때의 반응 엔탈피이며, 결합이 끊어질 때는 에너지가 흡수된다. 따라서 DH1=679 kJ이다.ㄱ. 결합의 세기가 셀수록 결합 에너지가 크다. 즉, 결합 에너지가 큰 A2( g)가 B2( g)보다 결합의 세기가 세다.ㄴ. AB( g)의 생성 엔탈피는 AB( g)를 구성하는 A2( g)와 B2( g)로부터 1몰의 AB( g)가 생성되는1/2A2( g) + 1/2B2( g) AB( g) 반응의 반응 엔탈피이다.DH=(반응물의 결합 에너지 합)-(생성물의 결합 에너지 합) =1/2(A2( g) 결합 에너지 + B2( g) 결합 에너지) -(AB( g) 결합 에너지) =1/2(435 kJ+243 kJ)-432 kJ=-93 kJ따라서 AB( g)의 생성 엔탈피 DH=-93 kJ/mol이다.바로알기ㄷ. AB( g)의 생성 엔탈피는 -93 kJ/mol이므로 문제 분석하기16전체 반응H2( g) + Cl2( g) 2HCl( g) ΔH=?반응 1반응 2H2( g) + Cl2( g) 2H( g) + 2Cl( g) ΔH1=?2H( g) + 2Cl( g) 2HCl( g) ΔH2=?DH= (H-H 결합 에너지+Cl-Cl 결합 에너지) -(2\H-Cl 결합 에너지)2개의 H-Cl 결합이 형성되는 반응이므로DH2=-(2\H-Cl 결합 에너지)=-864 kJ(H2 2H)+(Cl2 2Cl)DH1=H-H 결합 에너지+Cl-Cl 결합 에너지=679 kJ(ㄱ) 문제 분석하기17AAAA435 kJ엔탈피엔탈피엔탈피BBB435 kJ243 kJB엔탈피엔탈피엔탈피ABAB243 kJ432 kJ엔탈피엔탈피엔탈피A2(g) 2A(g)로 될 때 435 kJ의 에너지 흡수➡ A2(g) 결합 에너지：435 kJ/molB2(g) 2B(g)로 될 때 243 kJ의 에너지 흡수➡ B2(g) 결합 에너지：243 kJ/molAB(g) A(g)+B(g)로 될 때 432 kJ의 에너지 흡수 ➡ AB(g) 결합 에너지：432 kJ/mol정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 5214. 10. 29. 오후 5:27 Ⅱ. 물질 변화와 에너지053A2( g) + B2( g) 2AB( g) DH=-186 kJ이다. 따라서 이 반응은 발열 반응이며, 반응이 일어날 때 주위의 온도는 높아진다.ㄱ. 2A2B( g) 2A2( g) + B2( g) 반응은 흡열 반응이므로 반응이 일어날 때 주위의 온도가 낮아진다.ㄴ. 이 반응은 흡열 반응이므로 반응 엔탈피는 DH>0이다. 즉, DH=(반응물의 결합 에너지 합)-(생성물의 결합 에너지 합)>0이므로 반응물의 결합 에너지 합이 생성물의 결합 에너지 합보다 크다.바로알기ㄷ. 반응 엔탈피=(반응물의 결합 에너지 합)- (생성물의 결합 에너지 합)이므로 (a-b) kJ이다.19 ㄱ. 결합 에너지는 기체 상태의 두 원자 사이의 공유 결합 1몰을 끊는 데 필요한 에너지로 결합 에너지가 클수록 결합의 세기가 세다. 따라서 결합 에너지가 큰 O2( g)가 F2( g)보다 결합의 세기가 세다.ㄴ. 같은 원자 간 결합에서 결합의 수가 많을수록 결합의 세기가 세다. 탄소 간 결합에서 결합의 세기는 2중 결합이 단일 결합보다 세고, 3중 결합보다 약하다. 따라서 C=C의 결합 에너지는 C-C의 결합 에너지보다 크고, C≡C의 결합 에너지보다 작다.ㄷ. 반응물과 생성물이 모두 기체 상태의 물질일 때 반응 엔탈피DH=(반응물의 결합 에너지의 합)-(생성물의 결합 에너지의 합)과 같다. 따라서DH= {(F-F의 결합 에너지)+(1/2\O=O의 결합 에너지)} -{(2\O-F의 결합 에너지)} =1159+1/2\4982-(2\180)=48(kJ)이다.20 ㄴ. 표준 생성 엔탈피는 25 *C, 1기압에서 가장 안정한 성분 원소로부터 물질 1몰이 생성될 때의 엔탈피 변화로, 표준 생성 엔탈피를 이용하여 반응 엔탈피를 구할 수 있다. 반응 엔탈피=(생성물의 표준 생성 엔탈피 합) -(반응물의 표준 생성 엔탈피 합)(나) 반응에서 반응 엔탈피 DH2는 다음과 같다.DH2=(생성물의 표준 생성 엔탈피 합) -(반응물의 표준 생성 엔탈피 합)➡ DH2는 생성물과 반응물의 표준 생성 엔탈피 차와 같고 (나)에서 DH2<0이므로 생성물의 표준 생성 엔탈피 합은 반응물의 표준 생성 엔탈피 합보다 |DH2|만큼 더 작다.ㄷ. 반응물과 생성물이 모두 기체 상태일 때 결합 에너지를 이용하여 반응 엔탈피를 구할 수 있다.반응 엔탈피=(반응물의 결합 에너지 합)-(생성물의 결합 에너지 합)이므로 (다) 반응에서 반응 엔탈피는 다음과 같다.DH3=(반응물의 결합 에너지 합) -(생성물의 결합 에너지 합)따라서 생성물의 결합 에너지 합과 반응물의 결합 에너지 합의 차는 |DH3|이다.바로알기ㄱ. (가) 반응은 반응 엔탈피가 0보다 크므로 흡열 반응이며, 흡열 반응에서의 에너지 총합은 생성물이 반응물보다 더 크다.1 ㄱ. 0.6 g의 탄소 가루가 완전 연소될 때 발생한 열량은 열량계가 흡수한 열량과 같다.열량(kJ)=열량계의 열용량(kJ/*C)\온도 변화(*C) =40 kJ/*C\(23.7-23.2) *C=20 kJ0.6 g의 탄소 가루가 완전 연소될 때 20 kJ의 열이 방출된다.바로알기ㄴ. 과정 (다)에서 탄소 가루가 불완전 연소되면 발생하는 열량이 작아지므로 열량계의 최종 온도는 완전 연소되었을 때보다 낮게 측정된다. 따라서 탄소 가루가 불완전 연소되면 T2는 23.7 *C보다 낮게 측정된다. ㄷ. 탄소(C)의 연소 반응은 다음과 같다.C(s) + O2( g) CO2( g)반응 전 기체의 몰수가 O2( g) 1몰일 때 반응 후 기체의 몰수도 CO2( g) 1몰이므로 탄소가 연소할 때 기체의 전체 몰수는 반응 전과 반응 후가 같다. 수능 실전 문제1 ① 2 ④ 3 ② 4 ③ 5 ⑤ 6 ③ 7 ④ 8 ④ 9 ③ 10 ⑤ 11 ④ 12 ③149~151쪽문제 분석하기18엔탈피4A(g)+2B(g)2A2B(g)2A2(g)+B2(g)a kJb kJ'H반응물의 결합 에너지 합생성물의 결합 에너지 합반응물보다 생성물의 에너지가 총합이 큰 흡열 반응 ➡ 반응 엔탈피 DH=(a- b) kJ반응물생성물정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 5314. 10. 28. 오후 5:32 054정답친해2 NaOH(s)의 용해열(DH)은 -45 kJ/mol이므로 1몰이 용해될 때 45 kJ의 열이 방출된다. NaOH(s) 8 g은 0.2몰이므로NaOH(s) 8 g이 용해될 때 9 kJ의 열이 방출된다.또, HCl(aq) + NaOH(aq) H2O(l) + NaCl(aq) 반응에서 0.2 M HCl 500 mL에는 HCl 0.1몰(=0.2 M\0.5 L)이 존재하므로 NaOH 0.2몰과 중화 반응하면 H2O 0.1몰이 생성된다. 중화열(DH)이 -56 kJ/mol이므로 중화 반응으로 H2O 0.1몰이 생성될 때 방출되는 열은 5.6 kJ이다. 따라서 발생하는 총 열량은 9 kJ+5.6 kJ=14.6 kJ이다.3 표에 주어진 자료에 대한 열화학 반응식을 ㉠￣㉤으로 나타내면 다음과 같다.•C(s) + O2( g) CO2( g) DHf*=a .c3 ㉠•H2( g) + 1/2O2( g) H2O(l) DHc*=d .c3 ㉡•C(s) + 1/2O2( g) CO( g) DHf*=b .c3 ㉢•C(s) + 2H2( g) CH4( g) DHf*=c .c3 ㉣•CH4( g) + 2O2( g) CO2( g)+2H2O(l) DHc*=e .c3 ㉤위 식들을 이용해서 ㉡+㉣-㉢을 하면CO( g) + 3H2( g) CH4( g) + H2O(l) DH=d＋c－b이다. 따라서 b, c, d만 알면 이 반응의 반응 엔탈피를 구할 수 있다.4 C(s, 흑연)과 C(s, 다이아몬드)의 연소 반응의 엔탈피 변화는 다음과 같다.ㄷ. 고체 상태의 물질이 승화되어 기체 상태로 될 때의 반응은 흡열 반응이다. C(s, 다이아몬드)의 엔탈피가 C(s, 흑연)보다 크므로 고체 상태의 두 물질이 각각 승화되어 C( g)로 될 때 엔탈피 변화(DH)는 C(s, 다이아몬드)가 C(s, 흑연)보다 작다.바로알기ㄱ. (가)와 (나)는 모두 탄소 원자(C)가 공유 결합으로 결정을 이룬 것으로, 모두 공유(원자) 결정이다. ㄴ. C(s, 흑연)과 C(s, 다이아몬드)의 연소 반응에서 생성물은 모두 CO2( g)로 같다. 또한 발열 반응인 연소 반응에서 방출되는 열의 크기가 C(s, 다이아몬드)가 C(s, 흑연)보다 큰 것으로 보아 물질의 엔탈피(H)는 C(s, 흑연)이 C(s, 다이아몬드)보다 작다.ㄷ. (가)에서 DH1-DH2=DH4이고, (나)에서 DH4=DH3-DH5이다. 따라서 DH2=DH1-DH3+DH5이다.ㄱ. 헤스 법칙에 따르면 반응물의 종류 및 상태와 생성물의 종류 및 상태가 같으면 반응 경로와 관계없이 출입하는 열량의 총합은 일정하다. 따라서 DH1+DH2-DH3=DH4이므로 DH3= DH1+DH2-DH4이다.ㄷ. 2C2H2( g) + 5O2( g) 4CO2( g) + 2H2O(l) DH4이므로 C2H2( g) 2몰(=26 g\2=52 g)이 완전 연소할 때의 반응 엔탈피는 DH4이다. 따라서 C2H2( g) 13 g1=0.5몰2이 완전 연소할 때의 반응 엔탈피는 DH44 이다.바로알기ㄴ. 주어진 그림에 나타난 H2O(l)의 생성 반응의 열화학 반응식은 2H2( g) + O2( g) 2H2O(l) DH2이다.H2O(l) 2몰이 생성될 때의 반응 엔탈피가 DH2이므로 H2O(l) 1몰이 생성될 때의 생성 엔탈피는 DH22이다.7 각각의 반응열(DH1￣DH5)에 해당하는 반응은 다음과 같다.C(s, 흑연) + O2( g) CO2( g) DH1 .c3.c3 ①CO( g) + 1/2O2( g) CO2( g) DH2 .c3.c3 ②C(다이아몬드)+O2(g)CO2(g)C(흑연)+O2(g)-395.4 kJ-393.5 kJ엔탈피반응 경로문제 분석하기6'H1'H3'H2'H42C2H2(g)+5O2(g)4C(s, 흑연)+2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2(g)+O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)엔탈피2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l) DH4➡ C2H2(g) 2몰이 완전 연소할 때의 반응 엔탈피2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) DH2➡ H2O(l) 2몰이 생성될 때의 반응 엔탈피문제 분석하기5'H3'H1'H2'H4'H5C(s, 흑연)+O2(g)+H2(g)+ O2(g)C(s, 흑연)21CO(g)+H2(g)C(s, 흑연)+H2O(g)(가)(나)CO(g)+ O2(g)21CO2(g)엔탈피H2O(g)가 생성되는 반응의 반응열 ➡ 반응물의 엔탈피 합이 생성물의 엔탈피 합보다 크므로 발열 반응이다.(ㄱ)C(s, 흑연)의 연소 반응은 C(s, 흑연)+O2(g) CO2(g)이다.➡ C(s, 흑연)의 연소 엔탈피=DH3=DH4+DH5(ㄴ)DH4정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 5414. 10. 28. 오후 5:32 Ⅱ. 물질 변화와 에너지055C(s, 흑연) + 1/2O2( g) CO( g) DH3 .c3.c3 ③CO( g) C(s, 흑연) + 1/2O2( g) DH4 .c3.c3 ④C(s, 흑연) + O2( g) CO2( g) DH5 .c3.c3 ⑤ㄱ. C(s, 흑연)의 연소열은 C(s, 흑연) 1몰이 완전 연소하였을 때의 반응열이므로 ① 반응의 반응열(DH)인 DH1이다.CO2( g)의 생성열은 가장 안정한 성분 원소의 홑원소 물질로부터 물질 1몰이 생성될 때의 반응열이므로 ⑤ 반응의 반응열(DH)인 DH5이다. ① 반응과 ⑤ 반응은 같으므로 DH1=DH5이다.ㄷ. CO( g) 1몰이 연소되는 반응(②)과 CO( g) 1몰이 홑원소 물질로부터 생성되는 반응(③)의 열화학 반응식을 더하면,CO( g) + 1/2O2( g) CO2( g) DH2 C(s, 흑연) + 1/2O2( g) CO( g) DH3 +8 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i C(s, 흑연)+O2( g) CO2( g) DH2+DH3이 반응은 CO2( g) 1몰이 홑원소 물질로부터 생성되는 반응(⑤)과 같으므로 DH5=DH2+DH3이다. 이때 CO( g)의 생성열(DH)은 DH3이고, CO( g)의 분해열(DH)은 DH4이다. 분해열은 생성열과 크기가 같고 부호가 반대이므로 DH3=-DH4이다. 따라서 DH5=DH2-DH4가 된다.바로알기ㄴ. 1몰의 CO( g)가 연소되는 반응(②)과 1몰의 CO( g)가 C(s, 흑연)와 O2( g)로부터 생성되는 반응(③)은 서로 다른 반응으로 DH2와 DH3는 다르다.8 주어진 자료에 따라 각 물질의 엔탈피 변화를 나타내면 다음과 같다.ㄴ. CH3OCH3( g)와 C2H5OH( g)은 분자식이 같으므로 완전 연소 생성물의 종류와 개수가 모두 같다. 연소 엔탈피의 크기가 CH3OCH3( g)가 C2H5OH( g)보다 큰 것으로 보아 물질의 엔탈피는 CH3OCH3( g)가 C2H5OH( g)보다 크다. 따라서 CH3OCH3( g) C2H5OH( g) 반응은 발열 반응이다.ㄷ. 생성 엔탈피의 크기는 C2H5OH( l)이 CH3OCH3( g)보다 크므로 안정한 성분 원소로 분해될 때 C2H5OH( l)과 CH3OCH3( g) 1몰이 흡수하는 열량은 C2H5OH( l)이 더 크다.바로알기ㄱ. 같은 종류의 물질은 액체 상태일 때가 기체 상태일 때보다 엔탈피가 작다. 따라서 C2H5OH( g)의 생성 엔탈피가 -235 kJ/mol일 때 C2H5OH( l)의 생성 엔탈피 a는 -235 kJ/mol보다 더 작다.C2H5OH( g)과 C2H5OH( l)의 완전 연소 생성물의 종류와 개수는 모두 같으므로 연소할 때 방출되는 열은 C2H5OH( g)이 C2H5OH( l)보다 많다. 따라서 C2H5OH( l)의 연소 엔탈피 b는 -1409 kJ/mol보다 크다.9 ㄱ. 결합 에너지는 기체 상태의 두 원자 사이의 공유 결합 1몰을 끊는 데 필요한 에너지이다. 즉, Cl2( g)의 공유 결합이 끊어져서 2Cl( g)로 될 때 흡수하는 에너지가 결합 에너지이므로 Cl2( g)의 결합 에너지는 243 kJ/mol이다.ㄴ. 생성열(DH)은 어떤 물질 1몰이 성분 원소의 가장 안정한 홑원소 물질로부터 생성될 때 방출되거나 흡수되는 열량이다. HCl( g) 2몰이 생성될 때의 반응열(DH)이 -185 kJ이므로 HCl( g)의 생성열(DH)은 -1852 kJ/mol이다.바로알기ㄷ. 용해열(DH)은 어떤 물질 1몰을 충분한 양의 용매에 용해시킬 때 방출되거나 흡수되는 열량이다. 즉, HCl( g)의 용해열(DH)은 HCl( g) HCl(aq) 반응에서 출입하는 에너지이다. 따라서 주어진 반응식을 각각 ①, ②식으로 나타낼 때H2( g) + Cl2( g) 2HCl( g) DH=-185 kJ .c3.c3 ①H2( g) + Cl2( g) 2HCl(aq) DH=-335 kJ .c3.c3 ②HCl( g) HCl(aq) 반응은 1/2(②식-①식)이므로HCl( g)의 용해열(DH)은 (-335+185)2 kJ/mol=-75 kJ/mol이다.10 ㄱ. 생성열은 어떤 물질 1몰이 그 성분 원소의 가장 안정한 홑원소 물질로부터 생성될 때 방출되거나 흡수되는 열량이다. 따라서 O3( g)의 생성열(DH)은 3/2O2( g) O3( g) 반응의 반응열이므로 DH12이다.ㄴ. 결합 에너지는 기체 상태에서 두 원자 사이의 공유 결합 1몰을 끊는 데 필요한 에너지이다. 따라서 O2( g)의 결합 에너지는 O2( g) 2O( g) 반응에서 출입하는 에너지이다.O2( g) 2/3O3( g) 1/3DH12/3O3( g) 2O( g) 2/3DH2+8 iiiiii i i i i i i i i i i i i i i i ii i i i i i i i i i i i i i i i O2( g) 2O( g) DH1+2DH23 즉, O2( g)의 결합 에너지는 DH1+2DH23 이다.29O2(g)CH3OCH3(g)+29O2(g)C2H5OH(g)+29O2(g)C2H5OH(l)+2C(s, 흑연)+3H2(g)+5O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)엔탈피-235 kJ-1409 kJ-1460 kJabC2H5OH( g)생성 엔탈피CH3OCH3( g)연소 엔탈피C2H5OH( g)연소 엔탈피C2H5OH(l)연소 엔탈피C2H5OH(l)생성 엔탈피CH3OCH3( g)생성 엔탈피정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 5514. 10. 28. 오후 5:32 056정답친해ㄷ. 주어진 반응식을 각각 ①￣③식으로 나타내면 다음과 같다.3O2( g) 2O3( g) DH1 .c3.c3 ①O3( g) 3O( g) DH2 .c3.c3 ②2NO( g) + O2( g) 2NO2( g) DH3 .c3.c3 ③NO( g) + O( g) NO2( g) 반응은 1/2\③식-11/6\①식+1/3\②식2으로 구할 수 있다. 따라서 주어진 반응의 반응 엔탈 피는 다음과 같다.DH=1/2DH3-11/6DH1+1/3DH22 =-DH1-2DH2+3DH36 ㄴ. 6몰의 CO2( g)가 홑원소 물질로 분해되는 반응은 ⑤식이다. 따라서 1몰의 CO2( g)가 홑원소 물질로부터 생성되는 반응의 반응 엔탈피, 즉 생성 엔탈피는 -DH56 이다.ㄷ. C6H12O6(s) + 6O2( g) 6C(s, 흑연) +6H2( g) +9O2( g) 반응의 반응 엔탈피는 ①식의 역반응이므로 -DH1이다.헤스 법칙에 따르면 DH1+DH2=-DH3-DH4-DH5이므로 DH1=-(DH2+DH3+DH4+DH5)이다. 따라서 -DH1=DH2+DH3+DH4+DH5이다.바로알기ㄱ. ③식에서는 반응물과 생성물이 모두 기체 상태이므로 반응물과 생성물의 결합 에너지와 반응 엔탈피 DH3 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.DH3= 반응물의 결합 에너지 합-생성물의 결합 에너지 합 ={6\(2\O-H 결합 에너지) -{(6\H-H 결합 에너지)+3\(O=O 결합 에너지)}따라서 O-H의 결합 에너지는 다음과 같다.1/12{DH3+(6\H-H 결합 에너지+3\O=O 결합 에너지)}12 T *C, P기압에서 물질은 모두 기체 상태이므로 각각의 반응 엔탈피(DH1￣DH4)에 해당하는 반응은 다음과 같다.H2( g) + 1/2O2( g) H2O( g) DH1 .c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3 ①C(s, 흑연) + O2( g) CO2( g) DH2 .c3.c3.c3.c3.c3.c3.c3 ②2C(s, 흑연) + 3H2( g) + 1/2O2( g) C2H5OH( g) DH3 .c3.c3 ③C2H5OH( g) + 3O2( g) 2CO2( g) + 3H2O( g) DH4 .c3.c3 ④ㄱ. ①식과 H2( g) 1몰이 연소하는 반응은 서로 같으므로 DH1은 H2( g)의 연소 엔탈피(kJ/mol)와 같다.ㄴ. C2H5OH( g)의 생성 반응은 ③식과 같다. ①￣④식을 이용하여 3\①식+2\②식-④식을 하면 C2H5OH( g)의 생성 반응식이 얻어진다. 3H2( g) + 3/2O2( g) 3H2O( g) 3DH12C(s, 흑연) + 2O2( g) 2CO2( g) 2DH2+8 iiiiii i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i3H2( g) + 2C(s, 흑연) + 7/2O2( g) 3H2O( g) + 2CO2( g) 3DH1+2DH2C2H5OH( g) + 3O2( g) 2CO2( g) +3H2O ( g) DH4 -8 iiiiii i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i2C(s, 흑연) + 3H2( g) + 1/2O2( g) C2H5OH( g) 3DH1+2DH2-DH42C(s, 흑연) + 3H2( g) + 1/2O2( g) C2H5OH( g) 반응이 ③식과 같으므로 DH3=3DH1+2DH2-DH4이다.바로알기ㄷ. C2H5OH( g) + 3O2( g) 2CO2( g) + 3H2O ( g) 반응은 연소 반응으로 발열 반응이므로 반응 엔탈피가 0보다 작다. 반응물과 생성물이 모두 기체인 경우 다음과 같은 관계가 성립한다.DH=(반응물의 결합 에너지 합)-(생성물의 결합 에너지 합)< 0∴ (반응물의 결합 에너지 합)<(생성물의 결합 에너지 합)즉, [C2H5OH ( g)+3O2 ( g)]의 결합 에너지 합이 [2CO2 ( g)+ 3H2O ( g)]의 결합 에너지 합보다 작다.문제 분석하기DH1￣DH5에 해당하는 반응은 다음과 같다.6C(s, 흑연) + 6H2( g) + 9O2( g) C6H12O6(s) + 6O2( g) DH1 ①C6H12O6(s) +6O2( g) 6H2O(l) + 6CO2( g) DH2 ②6H2O( g) 6H2( g) + 3O2( g) DH3 ③6H2O(l) 6H2O( g) DH4 ④6CO2( g) 6C(s, 흑연) +6O2( g) DH5 ⑤11'H5'H46C(s, 흑연)+6H2(g)+9O2(g)엔탈피C6H12O6(s)+6O2(g)6H2O(l)+6CO2(g)6H2O(g)+6C(s, 흑연)+6O2(g)6H2O(l)+6C(s, 흑연)+6O2(g)'H1'H3'H2DH1+DH2=-DH3-DH4-DH5정답친해(화Ⅱ)_2-1단원(40~56).indd 5614. 10. 28. 오후 5:32 Ⅱ. 물질 변화와 에너지0571 ⑴ 발열 반응이 일어나면 주위로 열을 방출하므로 주위의 온도가 높아진다. 따라서 주위의 엔트로피가 증가한다.⑵ 자유 에너지는 계의 성질만으로 반응의 자발성 여부를 알기 위해 계의 엔탈피와 계의 엔트로피를 이용하여 나타낸 것이다.⑶, ⑷ 자발적 반응에서 전체 엔트로피(DS전체>0)는 증가하고, 자유 에너지는 감소(DG<0)하므로 전체 엔트로피와 자유 에너지 변화의 부호는 서로 반대이다.2 ⑴ 발열 반응(DH<0)이더라도 엔트로피가 감소(DS<0)하는 경우에는 높은 온도에서 DG=DH-TDS>0이 될 수 있다.⑵ 흡열 반응(DH>0)이더라도 엔트로피가 증가(DS>0)하는 경우에는 높은 온도에서 DG=DH-TDS<0이 될 수 있다.⑶ DG<0이면 반응이 자발적이고, DG>0이면 반응이 비자발적이다.⑷ DH<0, DS>0이면 온도에 관계없이 DG=DH-TDS <0이므로 반응이 항상 자발적이다. DH>0, DS<0이면 온도에 관계없이 DG=DH-TDS>0이므로 반응이 항상 비자발적이다. 따라서 DH와 DS가 다른 부호일 때 반응의 자발성은 온도에 의존하지 않는다.3 ⑴ 온도에 관계없이 항상 자발적으로 일어나는 반응은 항상DG=DH-TDS<0이 되어야 하므로 DH<0, DS>0인 반응 (다)가 이에 해당한다.⑵ 온도에 관계없이 항상 비자발적인 반응은 항상 DG=DH-TDS>0이므로 DH>0, DS<0인 반응 (가)가 이에 해당한다.⑶ DH>0, DS>0인 반응 (나)는 특정 온도보다 높은 온도에서 DG=DH-TDS<0이 될 수 있다.4 ⑴ 고체 상태의 얼음이 액체 상태의 물로 될 때는 주위에서 열을 흡수한다. 따라서 이때 DH>0이다.⑵ 고체 상태의 얼음에서 액체 상태의 물로 되면 분자 운동이 활발해지고 분자 배열이 불규칙해지므로 분자가 공간에서 배열할 수 있는 경우의 수가 커진다. 따라서 엔트로피가 증가한다.⑶ DH>0, DS>0이면 특정 온도보다 높은 온도에서 DG= DH-TDS<0이 되므로 반응이 자발적으로 일어난다. 1기압에서 얼음은 0 *C보다 높은 온도에서 자발적으로 녹는다.01엔트로피와 자유 에너지개념 확인 문제157쪽1 자발적 2 엔트로피 3 <, < 4 열린계 5 고립계 6 계, 주위 7 증가2. 반응의 자발성1 ⑴, ⑵ 엔트로피는 무질서도의 척도이며, 무질서도가 클수록 엔트로피가 크다. 또한 엔트로피는 기호 S로 나타낸다.⑶ 고체 상태의 얼음이 녹아 액체 상태의 물로 되면 분자 배열이 불규칙해지므로 엔트로피가 증가한다.⑷ 염화 나트륨이 물에 녹아 Na+과 Cl-이 물속에서 퍼지는 과정에서는 입자의 무질서도가 증가하므로 엔트로피가 증가한다. 이때 Na+과 Cl-이 물속에 퍼질 때의 엔트로피 증가량은 Na+과 Cl-이 물에 수화되는 과정의 엔트로피 감소량보다 크므로 염화 나트륨의 용해 과정 전체에서 엔트로피는 증가한다.2 ㄴ. 드라이아이스가 승화하여 고체 상태에서 기체 상태로 되면 분자들이 매우 활발하고 자유롭게 움직이므로 계의 엔트로피가 증가한다.ㄷ. 물이 분해되어 수소 기체와 산소 기체가 생성되는 반응은 액체가 반응하여 기체가 생성되므로 계의 엔트로피가 증가한다.바로알기ㄱ. 액체 상태의 물이 얼어 고체 상태의 얼음이 되면 분자들이 매우 규칙적으로 배열하므로 계의 엔트로피가 감소한다.4 ⑴ (가) 반응 후 기체 분자 수가 증가하므로 계의 엔트로피가 증가한다.⑵ (나) 반응 후 기체 분자 수가 감소하므로 계의 엔트로피가 감소한다.A 1 ⑴ × ⑵ ◯ ⑶ ◯ ⑷ × 2 ㄴ, ㄷ B 3 (가) 고립계 (나) 닫힌계 (다) 열린계 4 ⑴ ◯ ⑵ ◯개념 확인 문제161쪽1 <, >, >, < 2 자유 에너지 3 DH, DS 4 반대 5 < 6 <, >C / D 1 ⑴ ◯ ⑵ × ⑶ × ⑷ ◯ 2 ⑴ × ⑵ × ⑶ ◯ ⑷ ◯ 3 ⑴ (다) ⑵ (가) ⑶ (나) 4 ⑴ ◯ ⑵ ◯ ⑶ × 문제 분석하기3계주위주위계계(가)(나)(다)주위에너지물질에너지(가)(나)(다)주위와 물질 및 에너지를 모두 교환하지 않으므로 고립계이다.주위와 에너지만 교환하므로 닫힌계이다.주위와 물질 및 에너지를 모두 교환하므로 열린계이다.화학2-2단원정답(57~66).indd 5714. 10. 28. 오후 5:33 058정답친해3 -1물이 수증기로 되는 과정(다)은 흡열 반응이다.⑴ 흡열 반응이므로 DH계>0이다.⑵ 물이 수증기로 될 때 분자 배열이 불규칙해지므로 DS계>0이다.⑶ 반응이 일어날 때 주위에서 열을 흡수하여 주위의 온도가 낮아지므로 DS주위<0이다.3 -225 *C에서 수증기가 물로 되는 과정(라)은 자발적이므로 DG<0이다.3 -3⑴ 입자 배열이 불규칙적일수록 엔트로피가 증가하고, 규칙적일수록 엔트로피가 감소한다. 따라서 고체→액체→기체 순으로 입자 배열이 불규칙해지므로 무질서도가 증가하여 엔트로피가 증가한다. 따라서 엔트로피의 크기는 고체<액체<기체 순이다.⑵, ⑶ -10 *C에서 얼음이 물로 되는 과정(가)은 비자발적이므로 DG>0이고, 10 *C에서 물이 얼음으로 되는 과정(나)도 비자발적이므로 DG>0이다.⑷ 수증기가 물이 되는 과정(라)은 온도에 따라 반응의 자발성이 결정된다.4 -1반응 후 기체 분자 수가 증가하므로 계의 엔트로피는 증가(DS계>0)한다. 4 -2반응이 일어날 때 계의 엔탈피 변화(DH)가 0보다 작으므로 발열 반응이다. 발열 반응이 일어날 때 주위로 열을 방출하여 주위의 온도가 높아지므로 주위의 엔트로피가 증가(DS주위>0)한다. 4 -3DH<0, DS>0이고, 절대 온도(T)는 항상 (+)값이므로 온도에 관계없이 항상 DG=DH-TDS<0이다. 1 -3ㄱ. (가)는 계와 주위 사이에 물질 및 에너지 교환이 가능한 열린계이므로 수증기가 주위로 이동할 수 있고, 주위의 수증기 또한 계로 이동할 수 있다. 바로알기ㄴ. 물이 기화할 때 주위에서 열을 흡수하여 주위의 온도가 낮아지므로 주위의 엔트로피는 감소한다.ㄷ. (다)에서 물이 자발적으로 증발하여 액체에서 기체로 되므로 전체 엔트로피가 증가한다. 2 -1질소(N2) 기체와 수소(H2) 기체가 반응하여 암모니아(NH3) 기체를 생성하는 반응은 자발적으로 일어나므로 전체 엔트로피는 증가한다. 즉, DS전체>0이다. 2 -2반응 전보다 반응 후 기체 분자 수가 감소하므로 계의 엔트로피는 감소한다. 즉, DS계<0이다. 2 -3자발적 반응이므로 DS전체>0이다. 주어진 반응 모형에서 반응이 일어날 때 기체 분자 수가 감소하므로 계의 엔트로피는 감소한다. 즉, DS계<0이다. 이때 DS전체=DS계+DS주위이므로 DS주위는 0보다 크고, 그 크기는 DS계보다 커야 한다. 따라서 |DS계|<|DS주위|이다.문제 분석하기구분(가)(나)(다)계열린계닫힌계고립계물질 교환○\\에너지 교환○○\•(가)는뚜껑이열려있고,단열재로싸여있지않으므로주위로수증기가빠져나가고주위와에너지를교환할수있다.➡열린계•(나)는뚜껑이닫혀있으므로수증기는출입할수없지만,단열재로싸여있지않으므로주위와에너지를교환할수있다.➡닫힌계•(다)는단열재로싸여있으므로주위와물질및에너지를모두교환할수없다.➡고립계1 -1, 2물단열재뚜껑문제 분석하기DS계의부호가(-)인것은계의엔트로피가감소하는반응이다.ㄱ. 2C(s) + O2( g) 2CO( g)ㄴ. 2H2( g) + O2( g) 2H2O(l)ㄷ. 2SO2( g) + O2( g) 2SO3( g)ㄹ. NaCl(s) Na+(aq) + Cl-(aq)2 -4반응 후 기체 분자 수가 증가하므로 엔트로피가 증가한다. ➡ DS계>0반응 후 기체 분자 수가 감소하므로 엔트로피가 감소한다. DS계<0기체 물질이 반응하여 액체 물질이 생성되므로 엔트로피가 감소한다. ➡DS계<0염화 나트륨이 물에 용해되면 입자의 무질서도가 증가하므로 엔트로피가 증가한다. ➡DS계>0대.표.자.료1 1⑴(가)⑵(다)⑶(나)2(가)열린계(나)닫힌계(다)고립계3ㄱ대.표.자.료21+2-3|DS계|<|DS주위|4ㄴ,ㄷ대.표.자.료31⑴>⑵>⑶<2-3⑴\⑵\⑶◯⑷\대.표.자.료41+2+3ㄱ4⑴\⑵\⑶◯대표 자료 분석162~163쪽화학2-2단원정답(57~66).indd 5814. 10. 30. 오후 12:10 Ⅱ. 물질 변화와 에너지059바로알기ㄱ. 물이 얼어 얼음이 되면 분자 운동이 둔해지고 분자들이 매우 규칙적으로 배열하므로 계의 엔트로피가 감소한다.ㄴ. 수소의 연소 반응은 다음과 같다.2H2( g) + O2( g) 2H2O(l)기체 물질이 반응하여 액체 물질이 생성되므로 계의 엔트로피가 감소한다.04 ㄱ. 액체가 고체로 상태가 변할 때 응고열을 주위로 방출한다.바로알기ㄴ. 같은 물질일 때 기체가 액체보다 분자 배열이 불규칙하므로 물질의 무질서도는 기체가 액체보다 크다. 따라서 과정 (라)에서 계의 엔트로피는 감소한다. ㄷ. 분자 배열이 불규칙한 정도는 기체가 가장 크고, 그 다음은 액체, 고체 순이다. (가) 과정과 (나) 과정은 모두 엔트로피가 증가하며, 이때 엔트로피 변화(DS)의 크기는 고체가 액체로 될 때보다 액체가 기체로 될 때가 더 크다.05 ㄱ. (가)는 열린계이므로 주위와 물질 및 에너지를 모두 교환할 수 있다.ㄷ. (가)￣(다)에서 모두 물이 증발하여 수증기로 되므로 계의 엔트로피는 증가한다.바로알기ㄴ. (나)는 닫힌계이므로 물질은 교환할 수 없지만 에너지는 교환할 수 있다.4 -4⑴ 계의 엔탈피 변화(DH)가 0보다 작으므로 발열 반응이다. ⑵ 이 반응은 온도에 관계없이 항상 DG<0이므로 모든 온도에서 자발적이다. ⑶ 모든 온도에서 반응이 자발적이므로 전체 엔트로피는 증가(DS전체>0)한다.[다른 풀이] 계의 엔트로피와 주위의 엔트로피가 모두 증가하므로 계와 주위의 엔트로피를 합한 전체 엔트로피도 증가한다.01 ①, ② 엔트로피는 무질서도를 나타내는 척도로, 기호 S로나타내며 무질서도가 클수록 엔트로피가 크다.③ 온도가 높을수록 분자 운동이 활발하므로 엔트로피가 크다.⑤ 반응 후 기체 분자 수가 많아지면 무질서도가 증가하므로 엔트로피가 증가한다.바로알기④ 물질의 종류가 같더라도 물질의 상태에 따라 엔트로피가 다르다. 엔트로피의 크기는 고체<액체<기체 순이다.02 ㄷ. 산화 수은이 수은과 산소로 분해되는 반응은 다음과 같다.2HgO(s) 2Hg(l)+O2( g)고체 물질이 반응하여 기체 물질이 생성되므로 계의 엔트로피가 증가한다.ㄹ. 잉크가 물속에 퍼져 있을 때가 한 곳에 모여 있을 때보다 분자를 배열할 수 있는 경우의 수가 크다. 따라서 잉크가 물속에 퍼져 나가는 것은 계의 엔트로피가 증가하는 것이다.내신 만점 문제01 ④ 02 ③ 03 ③ 04 ① 05 ④ 06 ④ 07 ③ 08 ③ 09 ⑤ 10 ④ 11 ④ 12 ⑤ 13 ④ 14 ② 15 ④ 16 ⑤ 17 ③ 18 ① 19 ③ 20 ① 21 ⑤ 22 해설 참조164~168쪽문제 분석하기(가) CaCO3(s) ?@A CaO(s) + CO2( g)(나) N2( g) + 3H2( g) ?@A 2NH3( g)(다) 2SO2( g) + O2( g) ?@A 2SO3( g)03고체 물질이 반응하여 기체 물질이 생성된다. ➡ 계의 엔트로피 증가(DS>0) 반응 후 기체 분자 수가 감소한다. ➡ 계의 엔트로피 감소(DS<0)반응 후 기체 분자 수가 감소한다. ➡ 계의 엔트로피 감소(DS<0)문제 분석하기N2H4(l) + O2( g) ?@A 2H2O( g) + N2( g) ΔH<0• 계의 엔트로피와 주위의 엔트로피가 모두 증가하므로 전체 엔트로피도 증가한다. ➡ DS전체>0•전체 엔트로피가 증가하는 반응은 자발적이다.06주위로 열을 방출하여 주위의 온도가 높아지므로 주위의 엔트로피는 증가한다. ➡ DS주위>0반응 후 기체 분자 수가 증가하므로 계의 엔트로피가 증가한다. ➡ DS계>0발열 반응화학2-2단원정답(57~66).indd 5914. 10. 28. 오후 5:33 060정답친해ㄴ. (나)에서 (다)로 될 때 기체 분자 수가 감소하므로 계의 엔트로피는 감소한다. ㄷ. (나)에서 (다)로 되는 과정이 자발적이므로 전체 엔트로피는 증가한다. 이때 계의 엔트로피가 감소하므로 주위의 엔트로피는 계의 엔트로피가 감소하는 양보다 더 크게 증가한다. ㄷ. NaCl(s)의 용해 반응은 자발적이므로 전체 엔트로피 변화는 DS전체>0이다. ㄴ. 발열 반응이 일어나면 주위로 열을 방출하여 주위의 온도가 높아지므로 주위의 엔트로피가 증가한다.ㄷ. 반응이 자발적이므로 전체 엔트로피는 증가한다. 이때 계의 엔트로피는 감소하므로 주위의 엔트로피는 계의 엔트로피가 감소하는 양보다 더 크게 증가한다. 따라서 |DS계|는 |DS주위|보다 작다. 바로알기ㄱ. 반응이 일어나면 기체 분자 수가 감소하므로 계의 엔트로피가 감소(DS계<0)한다. 즉 계의 무질서도가 감소한다.ㄷ. (가)에서는 DS계>0, DS주위>0이므로 DS전체=DS계+DS주위>0이다. 따라서 (가)는 자발적이다. (나)에서는 DS계<0, DS주위<0이므로 DS전체=DS계+DS주위<0이다. 따라서 (나)는 비자발적이다.ㄱ. 같은 몰수의 기체 분자가 공간에서 위치할 수 있는 경우의 수는 (나)가 (가)보다 크다. 따라서 계의 엔트로피는 (나)가 (가)보다 크다. 계주위주위S계>0S주위>0계계<주위<계주위계>주위<계주위주위계>주위>0계S계<0S주위<0계주위계>주위<계주위주위계>주위>계계<주위<0계주위S계>0S주위<0문제 분석하기• 우주의 엔트로피 변화는 계와 주위의 엔트로피 변화의 합과 같다.• 자발적 과정에서 우주의 엔트로피는 항상 증가한다. ➡ DS우주>0구분(가)(나)(다)DS우주계와 주위의 엔트로피가 모두 증가한다.DS우주>0계와 주위의 엔트로피가 모두 감소한다.DS우주<0|DS계|>|DS주위|일 때：DS우주>0|DS계|<|DS주위|일 때：DS우주<0자발성자발적(ㄱ)비자발적(ㄴ)|DS계|>|DS주위|일 때：자발적 |DS계|<|DS주위|일 때：비자발적 (ㄷ)07문제 분석하기• Na+과 Cl-이 물속에 퍼지는 과정에서는 엔트로피가 증가한다.• 물 분자가 이온을 둘러싸서 수화하는 과정에서는 엔트로피가 감소한다.• Na+과 Cl-이 물속에 퍼질 때의 엔트로피 증가량이 수화 과정의 엔트로피 감소량보다 크므로 용해 과정에서 계의 엔트로피가 증가한다. ➡ DS계>0 (ㄴ)10H2ONaClNaCl( s) ?@A Na+( aq) + Cl-( aq) ΔH>0흡열 반응으로, 반응이 일어날 때 주위에서 열을 흡수한다.(ㄱ)문제 분석하기08반응 후 기체 분자 수가 증가한다.➡ 계의 엔트로피 증가, DS계>0(ㄱ)흡열 반응이다. ➡ 주위의 엔트로피 감소, DS주위<0(ㄴ)(가) 2C8H18(l) + 25O2( g) ?@A 16CO2( g) + 18H2O( g) ΔH=-5470 kJ(나) 4CO2( g) + 6H2O( g) ?@A 2C2H6( g) + 7O2( g) ΔH=2857 kJ발열 반응이다. ➡ 주위의 엔트로피 증가, DS주위>0반응 후 기체 분자 수가 감소한다.➡ 계의 엔트로피 감소, DS계<0(ㄱ)문제 분석하기2C2H2( g) + 5O2( g) 4CO2( g) + 2H2O(l) 반응은 자발적이다.➡ 전체 엔트로피는 증가한다.(DS전체>0)11엔탈피4CO2(g)+2H2O(l)2C2H2(g)+5O2(g)HDH<0 ➡ 발열 반응이다. C2H2( g) 2몰과 O2( g) 5몰이 반응하면 CO2( g) 4몰과 H2O( l) 2몰이 생성되므로 계의 엔트로피는 감소한다.문제 분석하기09콕콕콕(가)(나)(다)AB콕콕콕기체 분자가 종류별로 분리되어 있다.자발적으로 반응이 일어나 새로운 기체가 생성되었다.기체 분자가 서로 섞여 있다.화학2-2단원정답(57~66).indd 6014. 10. 28. 오후 5:33 Ⅱ. 물질 변화와 에너지061ㄱ. (가)는 발열 반응이므로 DH<0이다. 화학 반응에서 기체 분자 수가 증가하면 엔트로피가 증가하므로 DS>0이다. 따라서 온도에 관계없이 DG=DH-TDS<0이므로 반응은 항상 자발적이다.ㄴ. 발열 반응인 (가)에서는 주위로 열을 방출하므로 주위의 온도가 높아지고, 흡열 반응인 (나)에서는 주위에서 열을 흡수하므로 주위의 온도가 낮아진다. 따라서 (가)에서는 주위의 엔트로피가 증가하고, (나)에서는 주위의 엔트로피가 감소한다. 바로알기ㄷ. (나)는 흡열 반응이므로 DH>0이다. 반응의 자발성은 DG=DH-TDS에 의해 결정되는데, (나)의 반응에서 계의 엔트로피 변화(DS)에 대한 조건이 없으므로 DG의 부호를 판단할 수 없다.ㄷ. DH<0, DS>0이고, 절대 온도(T)는 항상 (+)값이므로 온도에 관계없이 DG=DH-TDS<0이다. 따라서 이 반응은 자발적이고, DH0이므로 온도에 관계없이 DG=DH-TDS<0이다. 즉, 자유 에너지는 온도에 관계없이 항상 감소한다.바로알기①, ② DG=DH-TDS이므로 DH<0인 발열 반응 또는 DH>0인 흡열 반응에서 계의 엔트로피에 따라 DG>0일 수도 있고 DG<0일 수도 있다. 따라서 발열 반응이더라도 자유 에너지가 증가할 수 있고, 흡열 반응이더라도 자유 에너지가 감소할 수 있다.③ 발열 반응은 DH<0이고, 계의 엔트로피가 감소하는 반응에서 DS<0이다. DG=DH-TDS이므로 T에 따라 DG>0일 수도 있고 DG<0일 수도 있다. 따라서 발열 반응에서 T의 조건에 따라 자유 에너지는 증가할 수도 있고, 감소할 수도 있다.④ 흡열 반응은 DH>0이고, 계의 엔트로피가 증가하는 반응에서 DS>0이다. DG=DH-TDS이므로 T에 따라 DG>0일 수도 있고 DG<0일 수도 있다. 따라서 흡열 반응에서 T의 조건에 따라 자유 에너지는 증가할 수도 있고, 감소할 수도 있다.13 드라이아이스가 승화할 때는 주위에서 열을 흡수하므로 DH>0이고, 고체에서 기체로 변할 때는 분자 배열이 불규칙적으로 되므로 엔트로피가 증가하여 DS>0이다. 따라서 DG= DH-TDS에서 T의 조건에 따라 DG>0일 수도 있고 DG<0일 수도 있다. 이 반응에서는 특정 온도보다 낮은 온도에서 DG>0이고, 특정 온도보다 높은 온도에서 DG<0이다.문제 분석하기DG의 부호에 대한 DH, DS, T의 영향은 다음과 같다.구분DHDS낮은 온도높은 온도발열 반응(-)(+)항상 DG<0(-)DG<0DG>0흡열 반응(+)(-)항상 DG>0(+)DG>0DG<012문제 분석하기•발열 반응이므로 DH<0이다.• 반응 후 기체 분자 수가 6개에서 9개로 증가한다. ➡ 계의 엔트로피가 증가(DS>0)한다.• DG=DH-TDS이고, 절대 온도(T)는 항상 (+)값이므로 온도에 관계없이 DG<0이다.14AB3ABA2문제 분석하기C4H10( g) + 13/2O2( g) ?@A 4CO2( g) + 5H2O( g) ΔH<016반응 후 기체 분자 수가 증가한다.➡ 계의 엔트로피 증가, DS계>0(ㄱ)발열 반응이다.➡ 주위의 엔트로피 증가, DS주위>0(ㄴ)문제 분석하기15계주위열계주위열(가)(나)발열 반응이다. DH<0➡ 주위의 엔트로피 증가흡열 반응이다. DH>0➡ 주위의 엔트로피 감소문제 분석하기17물얼음얼음물분자 배열이 고체에 비해 불규칙하므로 엔트로피가 얼음보다 크다.물이 얼 때 엔트로피가 감소한다.물이 얼 때 응고열을 방출한다.분자 배열이 매우 규칙적이므로 물보다 엔트로피가 작다.DS<0DH<0화학2-2단원정답(57~66).indd 6114. 10. 28. 오후 5:33 062정답친해ㄱ. (가) 과정에서 물질의 상태가 고체에서 액체로 되므로 계의 엔트로피는 증가한다.바로알기ㄴ. (가) 과정에서는 열을 흡수하므로 DH>0이고, 물질을 이루는 분자 배열이 불규칙하게 되므로 DS>0이다. DG =DH-TDS에서 DH>0, TDS>0이므로 T에 따라 DG의 부호가 결정된다. (가) 과정은 녹는점(t1 *C)보다 높은 온도에서 자발적이고, 녹는점(t1 *C)보다 낮은 온도에서 비자발적이다. 따라서 t1 *C보다 낮은 온도에서 DG는 0보다 크다.ㄷ. (나) 과정에서는 열을 흡수하므로 DH>0이고, 물질을 이루는 분자 배열이 불규칙적으로 되므로 DS>0이다. DG=DH-TDS에서 DH>0, TDS>0이므로 T에 따라 DG의 부호가 결정된다. (나) 과정은 끓는점(t2 *C)보다 높은 온도에서 자발적이고, 끓는점(t2 *C)보다 낮은 온도에서 비자발적이다. 따라서 t2 *C보다 높은 온도에서 DG는 0보다 작다.21 ㄱ. (가)와 (나) 모두 DH>0이고, DS>0이므로 DG는 DH가 클수록, DS가 작을수록 큰 값을 가진다. 따라서 (나)가 (가)보다 DH가 크고, DS가 더 작으므로 DG는 (나)가 (가)보다더 큰 값을 가진다. ㄴ. (가)는 DH>0이므로 열을 흡수하는 흡열 반응이다. 이때 주위에서 열을 흡수하여 주위의 온도가 낮아지므로 주위의 엔트로피가 감소한다. 주위의 엔트로피가 감소하므로 DS주위<0이다.(다)는 DH<0이므로 열을 방출하는 발열 반응이다. 이때 주위로 열을 방출하여 주위의 온도가 높아지므로 주위의 엔트로피가 증가하며, 주위의 엔트로피가 증가하므로 DS주위>0이다. 즉, 주위의 엔트로피 변화(DS주위)의 값은 (다)가 (가)보다 크다.ㄷ. (다)에서는 DH<0, DS>0이므로 온도에 관계없이 DG= DH-TDS<0이다. 따라서 모든 온도에서 반응이 자발적이다. (라)에서는 DH>0, DS<0이므로 온도에 관계없이 DG= DH-TDS>0이다. 따라서 모든 온도에서 반응이 비자발적이다. DG의 값은 (라)가 (다)보다 항상 크다. 22 ●모범 답안●이 반응의 엔탈피 변화는 DH<0이고, 반응 후 기체 분자 수가 증가하여 엔트로피가 증가하므로 엔트로피 변화는 DS>0이다. 따라서 온도에 관계없이 DG=DH-TDS<0이 되므로 이 반응은 항상 자발적이다. 즉, 이 반응은 50 *C, 1기압에서도 자발적이다.채점 기준배점계의 엔탈피 변화, 계의 엔트로피 변화, 자유 에너지 변화를 모두 옳게 언급하여 반응의 자발성을 옳게 서술한 경우100 %계의 엔탈피 변화, 계의 엔트로피 변화, 자유 에너지 변화에 대해서만 옳게 서술한 경우70 %자유 에너지의 변화만 옳게 서술한 경우30 %ㄱ. 액체가 고체로 될 때 응고열을 방출하므로 엔탈피는 감소한다. 또 분자 배열이 규칙적으로 되므로 엔트로피도 감소한다. 즉 계의 엔탈피와 계의 엔트로피는 모두 감소한다.ㄴ. 0 *C보다 낮은 온도에서 물이 어는 과정은 자발적이므로 DG<0이다.바로알기ㄷ. 0 *C보다 높은 온도에서 물이 어는 과정은 비자발적이므로 DG>0이다. DH<0, DS<0이므로 DG=DH-TDS>0이 되려면 |DH|<|TDS|이어야 한다.18 ㄱ. 질산 암모늄(NH4NO3)이 물에 용해되면 공간에서 입자가 배열하는 경우의 수가 커진다. 즉, 입자의 무질서도가 증가하므로 계의 엔트로피가 증가(DS>0)한다.바로알기ㄴ. 질산 암모늄(NH4NO3)의 용해 반응이 냉각 팩에 이용되는 것으로 보아 질산 암모늄의 용해 과정은 주위에서 열을 흡수하는 흡열 반응이다. 따라서 계의 엔탈피는 증가(DH>0)한다.ㄷ. DH>0, DS>0이므로 DG=DH-TDS는 온도(T)에 따라 그 부호가 결정된다. 즉, 특정 온도보다 높은 온도에서 DG<0이 될 수 있으므로 특정 온도보다 높은 온도에서만 반응이 자발적이다.19 A(s) A(l) DH=6.03 kJ, DS=22.1 J/K이므로 물질이 고체 상태에서 액체 상태로 될 때 엔탈피와 엔트로피가 모두 증가한다.ㄱ. 고체 상태에서 액체 상태로 될 때 엔트로피가 증가하는 것으로 보아 A(l)는 A(s)보다 엔트로피가 크다.ㄴ. 물질이 고체 상태에서 액체 상태로 될 때 엔탈피가 증가하는 것으로 보아 A(l)는 A(s)보다 엔탈피가 크다. 바로알기ㄷ. DH=6.03 kJ, DS=22.1 J/K이므로 -10 *C, 즉 263 K에서 DG>0이다. 따라서 -10 *C에서 이 반응은 비자발적이다.DG =DH-TDS =6.03 kJ-263 K\0.0221 kJ/K≒0.22 kJ>0문제 분석하기20(가)(나)t1 Ct2 C고체가 액체로 융해➡ 주위에서 열 흡수융해하는 동안의 온도 : 녹는점액체가 기체로 기화➡ 주위에서 열 흡수기화하는 동안의 온도 : 끓는점화학2-2단원정답(57~66).indd 6214. 10. 28. 오후 5:33 Ⅱ. 물질 변화와 에너지063ㄷ. 얼음이 물로 될 때 흡수하는 열보다 물이 수증기로 될 때 흡수하는 열이 더 많다. 따라서 엔탈피 변화의 크기는 (나)가 (가)보다 크다.04 (가)는 계와 주위 사이에서 물질과 에너지의 교환이 모두 일어나므로 열린계이고, (나)는 계와 주위 사이에서 물질의 교환이 일어나지 않고 에너지의 교환만 일어나므로 닫힌계이다. (다)는 계와 주위 사이에서 물질과 에너지의 교환이 모두 일어나지 않으므로 고립계이다.ㄱ, ㄴ. 기체 분자가 종류별로 분리되어 있는 (가)보다 기체 분자가 골고루 섞여 있는 (나)가 기체 분자가 용기 내에서 위치할 수 있는 경우의 수가 더 크므로 (나)가 (가)보다 무질서도가 더 크다.ㄷ. 고립계이므로 자발적 과정은 계의 엔트로피가 증가하는 방향으로 진행된다. 계의 엔트로피는 (가)<(나)이므로 꼭지를 열었을 때 (가)에서 (나)로 되는 과정은 자발적이다.ㄱ. 반응 후 용액 속의 입자 수가 감소하므로 계의 엔트로피는 감소한다.ㄴ. 자발적 반응이므로 전체 엔트로피는 증가한다. 이때 계의 엔트로피는 감소하므로 주위의 엔트로피는 계의 엔트로피가 감소하는 양보다 더 크게 증가한다. 01 ㄱ. 온도가 높을수록 입자 운동이 활발해지므로 무질서도가 증가하여 엔트로피가 증가한다.ㄷ. 입자 운동이 활발할수록 무질서도가 증가하므로 엔트로피가 크다.바로알기ㄴ. 고체 상태에서는 입자가 규칙적으로 배열되어 있지만, 기체 상태에서는 분자가 자유롭게 움직여 매우 무질서해진다. 따라서 엔트로피의 크기는 고체<액체<기체 순이다.ㄹ. 물질을 구성하는 입자의 배열이 규칙적일수록 입자가 배열할 수 있는 경우의 수가 감소하므로 엔트로피가 작다.02 ㄱ. 고체 상태의 설탕이 물에 녹을 때 입자의 배열이 무질서해지므로 계의 엔트로피가 증가한다.ㄴ. 양초가 연소되면 수증기와 이산화 탄소가 생성되어 기체 분자 수가 증가하므로 계의 엔트로피가 증가한다.바로알기ㄷ. 용액 속에서 자유롭게 움직이던 Ag+과 Cl-이 반응하여 AgCl(s)이 생성되면 입자의 무질서도가 감소하므로 계의 엔트로피가 감소한다.ㄱ. 고체는 액체보다 분자 배열이 규칙적이므로 엔트로피가 액체보다 작다. 따라서 엔트로피는 (가)에서 증가하고, (다)에서 감소한다.ㄴ. 액체는 기체보다 엔탈피가 낮으므로 엔탈피는 (나)에서 증가하고 (라)에서 감소한다.1 증가 2 증가 3 증가 4 열린계 5 닫힌계 6 고립계 7 증가 8 자유 에너지 9 반대 10 자발 11 비자발 12 자발적 13 비자발적 14 낮은 15 높은중단원 핵심 정리169쪽중단원 마무리 문제170~172쪽01 ② 02 ㄱ, ㄴ 03 ⑤ 04 ① 05 ⑤ 06 ③ 07 ⑤ 08 ① 09 ⑤ 10 ③ 11 ③ 12 ③ 13 ① 문제 분석하기03액체기체(가)액체고체기체(다)(나)(라)고체 → 액체 → 기체로 될 때는 엔트로피가 증가한다. ➡ DS>0열에너지를 흡수한다. ➡ DH>0기체 → 액체 → 고체로 될 때는 엔트로피가 감소한다. ➡ DS<0열에너지를 방출한다. ➡ DH<0문제 분석하기•분자 배열의 경우의 수는 (가)보다 (나)가 더 크다.➡ 무질서도：(가)<(나)엔트로피：(가)<(나)05HeNe콕 닫힘콕 열림(가)(나)기체 분자가 종류별로 분리되어 있다.기체 분자가 서로 섞여 있다.문제 분석하기•반응 후 물질의 입자 수가 감소한다.➡ 계의 엔트로피가 감소한다.(DS계<0)• 중화 반응이 일어나면 중화열을 방출한다. ➡ 주위의 온도가 높아지므로 주위의 엔트로피가 증가한다.(DS주위>0)06H2OH+OH-반응 전반응 후화학2-2단원정답(57~66).indd 6314. 10. 28. 오후 5:33 064정답친해10 ㄱ. 엔트로피는 액체가 기체보다 작다. 따라서 액체이면서 온도가 가장 낮은 지점이 A이므로 A￣C 중 엔트로피는 A에서 가장 작다.ㄷ. C에서 안정한 상태는 기체이므로 H2O(l) H2O( g) 반응은 자발적이다. 자발적 반응에서 DG<0이다.바로알기ㄴ. A → B가 될 때 온도가 높아지다가 물(액체)이 수증기(기체)로 기화되므로 계의 엔트로피는 증가한다.11 ㄱ. DH=-2777.7 kJ, DS=-128.4 J/K이므로 25 *C, 즉 298 K에서 DG=DH-TDS<0이다. 따라서 25 *C에서 이 반응은 자발적이다.DG =-2777.7 kJ-{298 K\(-0.1284 kJ/K)} ≒-2739.4 kJ ∴ DG<0ㄴ. 자발적 과정에서 DG=DH-TDS<0이므로 엔탈피가 감소(DH<0)하고, 엔트로피가 증가(DS>0)할수록 유리하다. 이 반응이 상온에서 자발적인 것은 엔탈피의 감소 효과가 매우 커서 엔트로피 감소 효과를 상쇄하기 때문이다.바로알기ㄷ. DH<0, DS<0이므로 특정 온도보다 낮은 온도에서 DG= DH-TDS<0이 된다.12 ㄱ. 액체가 기체로 기화되는 반응은 주위에서 열(기화열)을 흡수하므로 계의 엔탈피가 증가한다. 따라서 DH>0이다.ㄴ. 액체가 기체로 될 때 분자 배열이 불규칙적으로 되므로 엔트로피가 증가한다. 따라서 DS>0이다. 바로알기ㄷ. DG=DH-TDS에서 DH>0, DS>0이므로 T에 따라 DG의 부호가 달라진다. 이때 1기압에서 벤젠의 끓는점이 80 *C이므로 T=80 *C를 기준으로 DG의 부호가 결정된다. 즉, 80 *C보다 높은 온도에서는 DG<0이 되고, 80 *C보다 낮은 온도에서는 DG>0이 된다. 따라서 벤젠의 끓는점보다 낮은 온도인 50 *C에서 C6H6( l) ?@A C6H6( g) 반응의 DG는 0보다 크다.바로알기ㄴ. 25 *C, 1기압에서 DH>0, DG<0이다. 이때 DH-TDS<0이 되기 위해서는 DS>0이어야 한다. 또한 반응물과 생성물이 모두 기체이므로 기체 분자 수가 증가하는 반응일 때 계의 엔트로피가 증가(DS>0)하므로 a+b0, DS>0이므로 특정 온도보다 높은 온도에서 반응이 자발적이다. 주어진 반응이 25 *C에서 자발적이므로 25 *C보다 높은 온도인 50 *C에서도 이 반응은 자발적이다.ㄷ. 자발적 반응이므로 DS전체=DS계+DS주위>0이다. DS계<0, DS주위>0이므로 DS전체>0이 되기 위해서는 |DS계| <|DS주위|이어야 한다. 즉, 계의 엔트로피가 감소하는 양이 주위의 엔트로피가 증가하는 양보다 작다.07 증기가 응축되어 액체로 될 때는 액화열을 방출하므로 DH<0이고, 엔트로피가 감소하므로 DS<0이다. 또 주어진 조건에서 증기의 응축 과정이 자발적으로 일어나므로 DG<0이다.ㄱ. (가)￣(다) 모두 발열 반응이므로 DH<0이다. 따라서 엔트로피가 증가(DS>0)하는 반응의 경우 모든 온도에서 DG= DH-TDS<0이므로 자발적이다. (가)는 엔트로피가 증가하므로 모든 온도에서 자발적이다.바로알기ㄴ. (나)는 엔트로피가 감소하므로 DS<0이고, DH<0이다. 따라서 특정 온도보다 낮은 온도에서 DG=DH -TDS<0이 되므로 이 반응은 특정 온도보다 낮은 온도에서 자발적이다.ㄷ. (가)에서는 엔트로피가 증가하고, (나)와 (다)에서는 엔트로피가 감소한다.ㄴ. DH>0인 흡열 반응이므로 반응이 일어나면 주위에서 열을 흡수하여 주위의 온도가 낮아진다. 따라서 주위의 엔트로피가 감소한다.ㄷ. DH>0, DS>0이므로 DG=DH-TDS의 부호는 온도에 따라 결정되는데, 특정 온도보다 높은 온도에서 DG<0이 되므로 이 반응은 특정 온도보다 높은 온도에서 자발적이다.문제 분석하기(가) N2H4(l) + O2( g) ?@A 2H2O( g) + N2( g)(나) 2H2( g) + O2( g) ?@A 2H2O(l)(다) CH4( g) + 2O2( g) ?@A CO2( g) + 2H2O(l)08반응 후 기체 분자 수가 증가하므로 엔트로피가 증가한다. ➡ DS>0기체 물질이 반응하여 액체 물질이 생성되므로 엔트로피가 감소한다. ➡ DS<0반응 후 기체 분자 수가 감소하므로 엔트로피가 감소한다. ➡ DS<0문제 분석하기•반응 후 기체 분자 수가 증가한다.➡ 계의 엔트로피 증가, DS>0 (ㄱ)• DH>0 ➡ 흡열 반응으로 주위에서 열을 흡수하여 주위의 온도가 낮아지므로 주위의 엔트로피가 감소한다.09AB2B2A2문제 분석하기aA( g) + bB( g) ?@A cC( g) ΔH>0, ΔG<0반응물의 몰수비：생성물의 몰수비=a+b：c13계수비=몰수비흡열 반응(ㄱ)화학2-2단원정답(57~66).indd 6414. 10. 28. 오후 5:33 Ⅱ. 물질 변화와 에너지065열 반응으로 DH>0이고, 액체가 기체로 될 때 분자 배열이 더 불규칙적으로 되므로 DS>0이다. 25 *C에서 물이 수증기로 되는 반응은 비자발적이므로 DG>0이다. 따라서 DH-TDS =DG>0이기 위해서는 |DH|>|TDS|이어야 하므로 반응 Ⅰ￣Ⅲ 중 이에 해당하는 반응은 존재하지 않는다.ㄷ. 2C2H6( g) + 7O2( g) 4CO2( g) + 6H2O( g) 반응은 연소 반응이다. 연소 반응은 주위로 열을 방출하는 발열 반응이므로 DH<0이고, 반응 후 기체 분자 수가 증가하므로 DS>0이다. 그런데 반응 Ⅲ는 DH>0이고, DS>0이므로 C2H6( g)의 연소 반응은 반응 Ⅲ에 해당하지 않는다. 5 ㄱ. 반응 (가)에서 반응 후 기체 분자 수가 감소하므로 DS<0이다. 이때 DG=DH-TDS<0이므로 DH<0이어야 한다. 따라서 반응 (가)는 발열 반응으로 반응이 일어날 때 주위로 열을 방출한다.ㄷ. 반응 (다)는 반응 (가)+반응 (나)와 같다.CO( g) + 1/2O2( g) CO2( g) .c3.c3 (가)C(s, 흑연) + 1/2O2( g) CO( g) .c3.c3 (나)+8 ii iii i i i iiii i iiii i i i i iiii i i iiii i iiii i iiii i iiiii iiii i iiii i i iiii ii iiii i i iiiiiiii iiii i i i C(s, 흑연) + O2( g) CO2( g) .c3.c3 (다)따라서 (가)와 (나)의 DH는 모두 0보다 작으므로 (다)의 DH도 0보다 작다. DS는 거의 변화가 없으므로 DG=DH-TDS<0이다. 따라서 반응 (다)는 자발적이다.바로알기ㄴ. (나)의 반응이 일어날 때 기체 분자 수가 증가하므로 DS>0이다. DG=DH-TDS에서 DS>0이고, DH<0이므로 온도에 관계없이 DG<0이다. 따라서 0 *C로 온도를 낮추어도 DG<0이다.6 반응 (가)￣(라)의 자유 에너지 변화(DG)는 다음과 같다.(가) 3O2( g) 2O3( g) DH>0기체 반응에서 반응 후 기체 분자 수가 감소하므로 DS<0이다. 따라서 DG=DH-TDS에서 DH>0, DS<0이므로 DG는 온도에 관계없이 항상 0보다 크다.(나) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2( g) DH>0고체가 분해되어 기체를 생성하므로 DS>0이다. 따라서 DG= DH-TDS에서 DH>0, DS>0이므로 온도(T)에 따라 DG의 부호가 달라진다. (다) 2H2O2(l) 2H2O(l) + O2( g) DH<0액체가 분해되어 기체를 생성하므로 DS>0이다. 따라서 DG= DH-TDS에서 DH<0, DS>0이므로 DG는 온도에 관계없이 항상 0보다 작다. (라) N2( g) + 3H2( g) 2NH3( g) DH<0기체 반응에서 반응 후 기체 분자 수가 감소하므로 DS<0이다. 1 ㄱ. 고립계에서 자발적으로 일어나는 반응의 경우 엔탈피 변화가 없으므로 엔트로피는 증가한다.ㄴ. 열린계에서는 계와 주위 사이에 물질과 에너지를 모두 교환할 수 있다. 바로알기ㄷ. 열린계와 고립계에서 모두 물이 자발적으로 증발하므로 DG<0이다. 2 ㄱ. 실험 결과 용해 과정에서 온도가 낮아졌으므로 질산 암모늄(NH4NO3(s))의 용해는 흡열 반응이다.ㄷ. NH4NO3(s)의 용해는 자발적으로 일어나는 반응이므로 NH4NO3(s)이 용해될 때 전체 엔트로피는 증가한다.바로알기ㄴ. NH4NO3(s)이 물에 자발적으로 용해되므로 DG<0이다. 또 NH4NO3(s)의 용해는 흡열 반응이므로 DH>0이다. 따라서 DG=DH-TDS<0이므로 용해 과정에서 계의 엔트로피(DS)는 증가한다.3 반응 (가)￣(다)의 엔탈피 변화(DH)와 엔트로피 변화(DS)는 다음과 같다.(가) 2개의 Cl( g)가 결합하여 1개의 Cl2( g)가 생성될 때 결합 에너지 만큼의 에너지를 방출하므로 DH<0이고, 반응 후 기체 분자 수가 감소하므로 DS<0이다. ➡ A(나) 고체가 기체로 될 때 승화열을 흡수하므로 DH>0이고, 기체가 고체보다 분자 배열이 불규칙적이므로 DS>0이다. ➡ C(다) 반응 후 기체 분자 수가 감소하므로 DS<0이고, 열을 방출하는 연소 반응이므로 DH<0이다. ➡ Aㄱ. 반응 Ⅰ에서 DH<0, TDS<0이고, |DH|>|TDS|이므로 DH-TDS=DG<0이다. 따라서 반응 Ⅰ은 자발적이다. 바로알기ㄴ. H2O( l) H2O( g) 반응은 물(액체)이 수증기(기체)로 기화하는 반응이다. 기화는 주위에서 열을 흡수하는 흡수능 실전 문제1 ③ 2 ③ 3 ② 4 ① 5 ③ 6 ④ 7 ③ 8 ③ 9 ③ 10 ② 11 ③ 12 ③175~177쪽문제 분석하기4'HT'S에너지반응 Ⅰ0''에너지반응 Ⅱ''에너지반응 Ⅲ''에너지반응 Ⅰ'HT'S에너지반응 Ⅱ''에너지반응 Ⅲ0''에너지반응 Ⅰ''에너지반응 Ⅱ'HT'S에너지반응 Ⅲ0DH<0, DS<0|DH|>|TDS|DH<0, DS>0|DH|<|TDS|DH>0, DS>0|DH|<|TDS|T는 항상 0보다 크다.화학2-2단원정답(57~66).indd 6514. 10. 28. 오후 5:33 066정답친해ㄷ. 800 K에서 (가)는 DG<0이고, (나)는 DG>0이다. 따라서 800 K에서 (가)는 자발적이고, (나)는 비자발적이다.(가) DG =DH-TDS =98.7 kJ-{800 K \(0.1416 kJ/K)} =-14.58 kJ<0(나) DG =DH-TDS =463.9 kJ-{800 K\(0.5517 kJ/K)} =22.54 kJ>011 ㄱ. DH=-92.2 kJ, DS=-198.7 J/K이므로 25 *C, 즉 298 K에서 DG<0이다. 따라서 25 *C에서 이 반응은 자발적이다.DG =DH-TDS =-92.2 kJ-{298 K\(-0.1987 kJ/K)} ≒-32.99 kJ<0ㄷ. 반응 엔탈피(DH)는 생성물의 엔탈피 합에서 반응물의 엔탈피 합을 뺀 값이다. 주어진 반응에서 DH<0이므로 생성물의 엔탈피 합은 반응물의 엔탈피 합보다 작다.바로알기ㄴ. 600 K에서 DG>0이므로 600 K에서 이 반응은 비자발적이다.DG =DH-TDS =-92.2 kJ-{600 K\(-0.1987 kJ/K)} =27.02 kJ>012 ㄱ. 반응 (가)에서 액체가 반응하여 기체를 생성하므로 DS >0이다. DG=DH-TDS에서 DG=286 kJ-TDS이므로 DG<286 kJ이다.ㄴ. (나) 반응은 발열 반응으로 반응하면서 주위로 열을 방출하므로 주위의 엔트로피가 증가한다. 바로알기ㄷ. 반응 (다)는 ‘3\반응 (가)+반응 (나)’와 같다.3H2O(l) 3H2( g) + 3/2O2( s)2Fe(s) + 3/2O2( g) Fe2O3( s)+8 ii iii i i i iiii i iiii i i i i iiii i i iiii i iiii i iiii i iiiii iiii i iiii i i iiii ii iiii i i iiiiiiii iiii i i i 2Fe(s) + 3H2O(l) Fe2O3( s) + 3H2( g)반응 (다)에서 DH=3\286 kJ+ (-824 kJ)=34 kJ이다. 반응 (다)는 DH>0, DS>0이므로 DG의 부호는 온도(T)에 따라 달라진다. DH-TDS에서 T의 값이 클수록 TDS의 값이 커지므로 DH-TDS<0이 된다. 따라서 반응 (다)는 특정 온도보다 높은 온도에서 반응이 자발적이고, 특정 온도보다 낮은 온도에서 반응이 비자발적이다.따라서 DG=DH-TDS에서 DH<0, DS<0이므로 온도(T)에 따라 DG의 부호가 달라진다. 7 DG는 H2O(s) H2O(l) 반응의 자유 에너지 변화이다.ㄱ. 얼음이 물로 되면서 주위에서 열을 흡수하므로 주위의 엔트로피가 감소한다.ㄷ. -10 *C, 1기압에서 얼음이 물로 되는 반응은 비자발적이므로 DG>0이다.바로알기ㄴ. 물이 얼음으로 되면서 주위로 열을 방출하므로 과정 (나)에서 계의 엔탈피는 감소한다.8 ③ NaCl(s)이 물에 용해되는 반응이 자발적이므로 전체 엔트로피는 증가한다.바로알기① NaCl(s)의 용해 과정에서 DH>0이므로 NaCl(s)의 용해는 열을 흡수하는 흡열 반응이다.② 이온 결정이 물에 녹을 때 물 분자는 이온 주위에 규칙적으로 배열하여 수화가 일어나므로 물의 무질서도가 감소하게 되어 물의 엔트로피는 감소한다. 그러나 이온들은 결정 상태보다 용해되면 엔트로피가 증가하게 되어 용해 과정에서 전체 엔트로피는 증가한다.④ 정반응이 자발적이므로 정반응의 자유 에너지 변화(DG)는 0보다 작다. 따라서 역반응은 비자발적이고 역반응의 자유 에너지 변화(DG)는 0보다 크다.⑤ NaCl(s)의 용해 반응에서 DH>0이고, 반응이 자발적이므로 DG=DH-TDS<0이다. 따라서 DS>0이 된다. 이때 DG의 부호는 온도(T)에 따라 달라지며, 특정 온도보다 높은 온도에서 반응이 자발적이다. 25 *C에서 반응이 자발적이므로 25 *C보다 높은 온도인 50 *C에서도 반응이 자발적이다. 9 ㄱ. 기체 반응에서 반응 후 기체 분자 수가 감소하므로 계의 엔트로피는 감소한다. 즉 DS계<0이다.ㄴ. 주어진 반응은 자발적이므로 반응의 자유 에너지 변화 DG =DH-TDS계<0이다. DS계<0이므로 DH<0이다. 즉, 주어진 반응은 발열 반응이다.바로알기ㄷ. 반응이 자발적이므로 DG<0이고, DS전체>0이다. DS전체=DS계+DS주위>0이고, DS계<0이므로 DS전체가 0보다 크기 위해서는 DS주위>0이면서 |DS계|<|DS주위|이어야 한다. 10 ㄴ. (나)는 DH>0, DS>0이고, 절대 온도 T는 항상 (+)값이므로 높은 온도에서 DG=DH-TDS<0이 될 수 있다.바로알기ㄱ. (가)는 DH>0, DS>0이므로 높은 온도에서 DG=DH-TDS<0이 될 수 있다. 모든 온도에서 DG=DH -TDS<0이 되려면 DH<0, DS>0이어야 한다.화학2-2단원정답(57~66).indd 6614. 10. 28. 오후 5:33 Ⅲ. 화학 평형067물질ABC처음 농도(M)4.02.00평형 농도(M)2.01.02.0반응 농도(M)-2.0-1.0+2.0화학 반응식의 계수비는 반응한 물질의 몰수비(A：B：C=2：1：2)와 같으므로 이 반응의 화학 반응식은 2A( g) + B( g) FLLE 2C( g)이다.4 ⑴ 화학 평형은 반응계의 자유 에너지가 최소가 되는 상태이다. 그림에서 반응물은 자유 에너지가 최소가 아니므로 반응물에서 시작하면 자발적으로 화학 평형 상태에 도달한다.⑵ ●모범 답안●⑶ 평형의 위치가 반응물 쪽으로 치우쳐 있으므로 평형 상태에서반응물이 더 우세하다.1 ⑵, ⑶ 평형 상수는 온도에 의해서만 변하며, 반응물과 생성물의 농도가 달라져도 농도비인 평형 상수는 달라지지 않는다.⑷ 역반응의 평형 상수(K′)는 정반응의 평형 상수(K)의 역수31K4이다.⑸ 반응 지수(Q)가 평형 상수(K)보다 큰 경우(Q>K)는 평형 상태와 비교할 때 생성물의 농도가 반응물의 농도보다 상대적으로 크다. 따라서 생성물이 소모되는 역반응 쪽으로 반응이 진행된다.화학 평형III1 ⑴, ⑵ 화학 평형 상태는 닫힌계에서만 일어나며, 반응물과 생성물이 공존하는 동적 평형 상태이다.⑶, ⑷ 화학 평형 상태에서는 정반응과 역반응이 같은 속도로 일어나므로 반응물과 생성물의 농도가 일정하게 유지된다.⑸ 순수한 생성물에서 자발적으로 반응이 일어나 평형에 도달한다.⑹ 화학 반응식의 계수비는 평형에 도달할 때까지 반응한 물질의 농도비와 같으며, 평형 상태에서 반응물과 생성물의 농도비와는 관계가 없다.⑺ 화학 평형 상태에서 계의 자유 에너지는 최소가 되며, 자유 에너지 변화 ΔG=0이다.2 주어진 반응은 가역 반응으로, 평형 상태에 도달하면 정반응과 역반응이 같은 속도로 일어나 반응물과 생성물의 농도가 일정하게 유지된다. 따라서 평형에 도달하였을 때 반응물과 생성물이 모두 존재한다.3 ⑴ 반응물의 농도와 생성물의 농도가 일정해지는 구간은 화학 평형 상태이다.●모범 답안●⑵ 그림에서 A, B, C의 농도 변화는 다음과 같다.01화학 평형과 평형 이동개념 확인 문제185쪽1 가역 2 비가역 3 평형, 같 4 최소, =1. 평형의 원리A 1 ⑴ × ⑵ ◯ ⑶ ◯ ⑷ ◯ ⑸ × ⑹ × ⑺ ◯ 2 N2, H2, NH3 3 ⑴ 해설 참조 ⑵ 2A( g)+B( g) FLLE 2C( g) 4 ⑴ 자발적으로 일어난다. ⑵ 해설 참조 ⑶ 반응물4.03.02.01.00시간(초)농도molL( )[A][C][B]t개념 확인 문제189쪽1 일정 2 평형 상수 3 작, 크 4 반응 지수 5 정, 역B 1 ⑴ ◯ ⑵ ◯ ⑶ × ⑷ ◯ ⑸ × 2 ⑴ K=[SO3]2[SO2]2[O2] ⑵ K=1[NH3][HCl] ⑶ K=[CH3COO-][H3O+][CH3COOH] 3 2 4 ⑴ A( g) + B( g) FLLE 2C( g) ⑵ 4.0 ⑶ 정반응'G,화학 평형('G=0)G,(생성물)순수한반응물순수한생성물반응의 진행G,(반응물)자유 에너지평형 상태에서 생성물보다 반응물이 더 많이 존재한다.정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 6714. 10. 28. 오후 5:34 068정답친해1 르샤틀리에 원리에 따르면 가역 반응이 평형 상태에 있을 때 농도, 압력, 온도의 조건을 변화시키면 그 변화를 감소시키는 방향으로 평형이 이동하여 새로운 평형에 도달한다.⑴ 평형 상태에서 반응물을 첨가하면 반응물의 농도가 감소하는 정반응 쪽으로 평형이 이동한다.⑵ 평형 상태에서 온도를 높이면 온도가 낮아지는 방향인 흡열 반응 쪽으로 평형이 이동한다.⑶ 평형 상태에서 압력을 높이면 기체의 몰수가 감소하여 압력이 낮아지는 쪽으로 평형이 이동한다.2 주어진 반응의 정반응은 기체의 몰수가 감소하는 반응이고, 발열 반응이다.⑴ 생성물인 N2O4를 제거하면 생성물의 농도가 증가하는 방향인 정반응 쪽으로 평형이 이동한다.⑵ 아르곤은 비활성 기체로 반응에 참여하지 않으므로 첨가해도 다른 기체의 부분 압력은 변하지 않아 평형 이동에 영향을 미치지 않는다.⑶ 반응 용기의 부피를 줄여 압력을 높이면 기체의 몰수가 감소하는 방향인 정반응 쪽으로 평형이 이동한다.⑷ 온도를 높이면 온도가 낮아지는 방향인 흡열 반응 쪽으로 평형이 이동한다. 즉, 역반응 쪽으로 평형이 이동한다.온도가 높아졌을 때 역반응 쪽으로 평형이 이동하였으므로 역반응은 흡열 반응이고, 정반응은 발열 반응이다. 발열 반응은 온도가 높아지면 역반응 쪽으로 평형이 이동하여 생성물의 농도가 감소하므로 평형 상수가 작아진다.⑵ NH4Cl은 고체이므로 평형 상수식에 나타내지 않는다.⑶ H2O은 용매로 사용된 액체이므로 평형 상수식에 나타내지 않는다.3 A2( g) + B2( g) FLLE 2AB( g) 반응이 평형 상태에 있을 때 평형 상수식은 K=[AB]2[A2][B2]이다. 이때 평형 상태에서의 몰수는A2, B2, AB가 각각 1몰, 2몰, 2몰이므로 2 L 용기 속 각각의몰 농도는 1/2 M, 1 M, 1 M이다. 평형 상태의 몰 농도를 평형 상수식에 대입하여 구한 평형 상수(K)는 다음과 같다.K=121/2\1=24 ⑴ 반응 농도비는 A：B：C=(2.0-1.0)：(2.0-1.0)：2.0=1：1：2이다. 반응 농도비는 화학 반응식의 계수비와 같으므로 화학 반응식은 다음과 같다.A( g) + B( g) FLLE 2C( g) ⑵ 평형 상태에서 각 물질의 몰 농도는 A가 1.0 mol/L, B가 1.0 mol/L, C가 2.0 mol/L이다. 평형 상수식에 이 평형 농도를 대입하면 평형 상수(K)는 다음과 같다. K=[C]2[A][B]=2.021.0\1.0=4.0⑶ 반응의 진행 방향은 반응 지수(Q)와 평형 상수(K)를 비교하여 예측할 수 있다. 반응 지수는 물질의 현재 농도를 평형 상수식에 대입하여 얻은 값이다. A, B, C의 현재 몰 농도가 각각 2 mol/L, 2 mol/L, 3 mol/L이므로 반응 지수(Q)는 다음과 같다.Q=[C]2[A][B]=322\2=9/4따라서 반응 지수(=9/4)가 평형 상수(=4)보다 작으므로 반응 지수가 평형 상수와 같아지려면 분모(반응물의 농도 곱)는 작아지고 분자(생성물의 농도 곱)는 커지는 방향으로 반응이 진행되어야 한다. 따라서 반응은 정반응 쪽으로 진행된다.문제 분석하기aA+bB FLLE cC+dD 반응이 평형 상태에 있을 때 평형 상수(K)는 다음과 같다.K=[C]c[D]d[A]a[B]b단, 순수한 고체(s)나 용매로 사용된 액체(l)는 평형 상수식에 나타내지 않는다.2평형 상수식은 반응물과 생성물의 농도 곱의 비로 나타낸다.개념 확인 문제195쪽1 감소 2 역반응 3 감소 4 흡열 5 흡열, 발열 6 정반응C 1 ⑴ ◯ ⑵ × ⑶ ◯ 2 ⑴ 정반응 ⑵ 평형이 이동하지 않는다. ⑶ 정반응 ⑷ 역반응 3 작아진다. D 4 ⑴ N2, H2 ⑵ 압력을 높인다. ⑶ 온도를 낮춘다.문제 분석하기반응식은 A2( g) + B2( g) FLLE 2AB( g)이므로 빨간 공과 파란 공이 결합한 것은 AB이고, 한 종류의 공으로 이루어진 것은 A2 또는 B2이다.3300 K400 K온도가 높아졌을 때 AB의 수가 감소하고 A2와 B2의 수가 증가했다.➡ 역반응이 일어났다. ➡ 역반응은 흡열 반응이다.정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 6814. 10. 28. 오후 5:34 Ⅲ. 화학 평형069⑶ 평형 상태인 B의 위치가 생성물 쪽에 가까우므로 평형 상태에서 반응물보다 생성물의 양이 더 많다.2 -1반응이 진행되면 시간에 따라 농도가 변하다가 평형 상태에 도달하면 농도가 일정해진다. 따라서 그래프에서 수평 구간이 시작되는 시간 t초에서 평형 상태에 도달하였고, 이 수평 구간의 농도가 평형 상태에서의 농도이다. 2 -2그래프에서 A, B, C의 농도 변화는 다음과 같다.물질ABC처음 농도(mol/L)4.04.00평형 농도(mol/L)3.01.02.0반응 농도(mol/L)-1.0-3.0+2.0화학 반응식의 계수비는 반응한 물질의 농도비(A：B：C=1.0：3.0：2.0=1：3：2)와 같으므로 이 반응의 화학 반응식은 A( g) + 3B( g) FLLE 2C( g)이다.2 -3화학 반응식의 계수를 이용하여 평형 상수식을 나타내면 K=[C]2[A][B]3이다. 이 평형 상수식에 각 물질의 평형 농도를대입하여 평형 상수(K)를 구하면 다음과 같다.K=2.023.0\1.03=4/33 -1기체 B를 첨가하면 생성물인 B의 농도를 감소시키는 역반응 쪽으로 평형이 이동한다. 이때 전체 압력이 감소하므로 역반응은 기체의 몰수가 감소하는 반응임을 알 수 있다. 따라서 화학 반응식의 계수는 a0이므로 역반응이 자발적으로 일어난다.1 -3⑴ B는 자유 에너지가 최소로 되는 지점으로, ΔG=0이므로 화학 평형 상태이다.⑵ 순수한 반응물에서 출발하면 화학 평형 상태인 B 이후로는 더 이상 정반응이 자발적으로 일어나지 않으므로 실제로는 C에 도달하지 못한다. 대.표.자.료1 1 A：정반응, C：역반응 2 ② 3 ⑴ ◯ ⑵ ◯ ⑶ ×대.표.자.료2 1 [A]=3.0 mol/L, [B]=1.0 mol/L, [C]=2.0 mol/L 2 A( g) + 3B( g) FLLE 2C( g) 3 K=[C]2[A][B]3, 4/3대.표.자.료3 1 a ⑵ < 3 ⑴ × ⑵ ◯ ⑶ ×대표 자료 분석196~197쪽문제 분석하기N2( g) + 3H2( g) FLLE 2NH3( g) ΔH=-92 kJ 4몰 > 2몰• ΔH<0이므로 정반응은 발열 반응이다. ➡ 온도를 높이면 흡열 반응방향인 역반응 쪽으로 평형이 이동한다.• 정반응은 기체의 몰수가 감소하는 반응이다. ➡ 압력을 높이면 기체의 몰수가 감소하는 정반응 쪽으로 평형이 이동한다.4정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 6914. 10. 28. 오후 5:34 070정답친해바로알기ㄱ. 반응물 중 하나인 H2만 넣었으므로 I2이 없어서 정반응이 일어나지 않으며 평형 상태에 도달할 수 없다. ㄱ. 평형 상태에 도달한 시간은 수평 구간이 시작되는 t초로, 평형 상태에서는 반응물과 생성물의 농도가 일정하다. ㄴ. 반응한 물질의 농도비는 화학 반응식의 계수비와 같다. 각 물질이 반응한 농도비가 A：B：C=3：1：2이므로 화학 반응식은 3A( g) + B( g) FLLE 2C( g)이다. 따라서 계수의 합은 a+b +c=6이다.바로알기ㄷ. 용기의 부피가 1 L이므로 기체의 몰수는 몰 농도와 같다. 평형 상태에서 기체의 총 몰수는 1몰(A)+1몰(B)+2몰(C)=4몰이고 C는 2몰이므로 C의 몰 분율은 2몰4몰=0.5이다.ㄱ. B에서 자유 에너지가 최소이며, 자유 에너지 변화 ΔG=0이다. 따라서 B는 화학 평형 상태이다.ㄷ. 평형 상태인 B가 생성물 쪽에 치우쳐 있으므로 반응물보다 생성물의 양이 더 많다.바로알기ㄴ. A에서는 ΔG<0이므로 정반응이 자발적으로 일어나고, C에서는 ΔG>0이므로 역반응이 자발적으로 일어난다.4 -2⑴ 압력이 높을수록 정반응 쪽으로 평형이 이동하여 수득률이 커진다. 압력을 높이면 기체의 몰수가 감소하는 방향으로 평형이 이동하므로 정반응은 기체의 몰수가 감소하는 반응이다. 즉, 화학 반응식의 계수는 a+b>c이다.⑵ 온도가 낮을수록 정반응 쪽으로 평형이 이동하여 수득률이 커진다. 온도를 낮추면 온도가 높아지는 발열 반응 쪽으로 평형이 이동하므로 정반응은 발열 반응이다. 즉, ΔH<0이다.4 -3⑴ 발열 반응(ΔH<0)이므로 반응물의 엔탈피 합보다 생성물의 엔탈피 합이 더 작다. 즉, 반응물보다 생성물이 더 안정하다.⑵ 발열 반응은 온도가 높을수록 생성물의 농도가 감소하여 평형 상수가 작아진다.⑶ 촉매는 수득률과 관계가 없으며, 반응 속도를 변화시키는 물질이다.01 ㄷ. 물질의 연소 반응과 같이 방출되는 열에너지가 매우 큰 발열 반응은 역반응이 일어나기 어렵다. ㄹ. 마그네슘과 염산의 반응은 발열 반응이고 기체가 발생한다. 기체가 발생하는 반응에서는 엔트로피가 크게 증가하므로 역반응이 일어나기 어렵다. 02 ① 평형 상태에서는 반응물과 생성물이 함께 존재한다.②, ③ 평형 상태에서는 반응물과 생성물의 농도가 일정하게 유지되므로 용기 속 기체의 압력과 색깔이 일정하게 유지된다.⑤ 평형 상태는 정반응과 역반응이 같은 속도로 일어나는 동적 평형 상태이다.바로알기④ 화학 반응식의 계수비는 평형 상태에서 물질의 농도비와는 관계가 없으며, 평형에 도달할 때까지 반응한 물질의 농도비와 같다. 주어진 조건으로는 평형 상태에서 NO2와 N2O4의 농도비를 알 수 없다.03 가역 반응이므로 반응물만 넣거나, 생성물만 넣거나, 또는 반응물과 생성물을 함께 넣어도 정반응이나 역반응이 일어나 평형 상태에 도달한다.내신 만점 문제01 ㄷ, ㄹ 02 ④ 03 ⑤ 04 ③ 05 ③ 06 ③ 07 4 08 ④ 09 ④ 10 ⑤ 11 ④ 12 ④ 13 ① 14 ① 15 ③ 16 ② 17 ① 18 ④ 19 ② 20 ⑤ 21 ④ 22 ③ 23 ㄱ, ㄴ 24 해설 참조 25 해설 참조 26 해설 참조198~203쪽문제 분석하기05순수한반응물순수한생성물자유 에너지G (생성물)G (반응물)ABC반응의 진행ΔG=0➡ 평형 상태ΔG<0➡ 정반응이 자발적ΔG>0➡ 역반응이 자발적문제 분석하기aA( g) + bB( g) FLLE cC( g)물질ABC처음 농도(mol/L)4.02.00평형 농도(mol/L)1.01.02.0반응 농도(mol/L)-3.0-1.0+2.004t시간(초)[A][C]4.03.02.01.00[B]농도molL( )평형 농도[A]=1.0 mol/L[B]=1.0 mol/L[C]=2.0 mol/L평형 상태에 도달한 시간정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 7014. 10. 28. 오후 5:34 Ⅲ. 화학 평형071평형에 도달할 때까지 반응한 농도비는 A：B：C=3：1：2이므로 화학 반응식은 3A( g) FLLE B( g) + 2C( g)이다. 각 물질의 평형 농도는 [A]=1.0 mol/L, [B]=[C]=2.0 mol/L이므로 평형 상수식에 평형 농도를 대입하여 평형 상수(K)를 구하면 다음과 같다.K=[B][C]2[A]3=2.0\2.021.03=8.0(가) 평형 상수식에 평형 농도를 대입하여 평형 상수(K)를 구하면 다음과 같다.K=[C]2[A][B]=0.220.3\0.3=4/9(나) 1 L 용기에 A, B, C를 각각 1몰씩 넣으면 각 물질의 농도는 [A]=[B]=[C]=1 mol/L이며, 반응 지수(Q)를 구하면 다음과 같다.Q=[C]2[A][B]=121\1=1따라서 Q>K이므로 역반응 쪽으로 반응이 진행되다가 평형 상태에 도달한다.06 자발적인 변화는 계의 자유 에너지가 최소가 되는 방향으로 일어난다. 평형 상태에서는 계의 자유 에너지가 최소이므로 자유 에너지 변화 ΔG=0이다.①, ② 순수한 반응물이나 순수한 생성물의 자유 에너지는 평형 상태보다 크다.④ 자발적으로 정반응이 진행될 때 자유 에너지는 감소하므로 ΔG<0이다.⑤ 평형 상태에 도달하면 반응물과 생성물의 농도가 일정하게 유지되므로 기체 A와 B의 부분 압력은 일정하게 유지된다.바로알기③ 평형 상태에서는 계의 자유 에너지가 최소이다.07 용기의 부피가 2 L이므로 기체 A의 처음 농도는 [A]=0.5 M이고, 기체 B의 평형 농도는 [B]=0.4 M이다. 평형에 도달할 때까지 반응물과 생성물의 양적 관계는 다음과 같다.A( g) FLLE B( g)처음 농도(M) 0.5 0반응 농도(M) -0.4 +0.4_________________________________평형 농도(M) 0.1 0.4따라서 평형 상수식에 평형 농도를 대입하여 평형 상수(K)를 구하면 다음과 같다.K=[B][A]=0.40.1=408 H2( g) + I2( g) FLLE 2HI( g)의 반응에서 평형 상수식은K=[HI]2[H2][I2]이다. 실험 1, 2의 평형 농도를 대입하여 평형 상수를 구하면 다음과 같다.실험 1：K=8.022.0\4.0=8.0실험 2：K=8.024.0\2.0=8.0따라서 실험 3의 평형 상수도 8.0이므로 HI의 평형 농도 (가)를x라 하면 x22.0\1.0=8.0, x=4.0이다.문제 분석하기2NO2( g) FLLE N2O4( g) 적갈색 무색11ABAB실온의 물무색얼음물(25 C)(100 C)(0 C)적갈색끓는 물(가)(나)(다)온도를 높이면 적갈색이 진해진다.➡ 평형이 역반응 쪽으로 이동하였다.➡ 역반응은 흡열 반응이다.온도를 낮추면 거의 무색이 된다.➡ 평형이 정반응 쪽으로 이동하였다.➡ 정반응은 발열 반응이다.(가)와 (나)의 시험관 A, B를 25 *C의 물속에 넣으면 같은 평형 상태에 도달한다.문제 분석하기aA( g) + bB( g) FLLE cC( g)평형 농도와 처음 농도의 차를 이용하여 반응한 농도를 구하면 다음과 같다.물질ABC처음 농도(mol/L)0.40.40평형 농도(mol/L)0.30.30.2반응 농도(mol/L)-0.1-0.1+0.210평형 상태에 도달할 때까지 반응한 각 물질의 농도비는 A：B：C=1：1：2이다. ➡ 화학 반응식：A( g)+B( g) FLLE 2C( g)문제 분석하기용기에 넣은 두 기체 중 A의 농도는 감소하고, B의 농도는 증가하였다. ➡ A가 반응물이므로, B와 C는 생성물이다.09농도molL( )4.03.02.01.00t시간(초)[A][C][B]•반응한 물질의 농도=처음 농도-평형 농도[A]=4.0-1.0=3.0(mol/L)•생성된 물질의 농도=평형 농도-처음 농도[B]=2.0-1.0=1.0(mol/L)[C]=2.0-0=2.0(mol/L)정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 7114. 10. 29. 오후 5:28 072정답친해(나) 농도의 급격한 변화 없이 생성물인 NH3의 농도는 감소하고 반응물인 H2와 N2의 농도가 증가하였으므로 온도가 높아져 흡열 반응인 역반응 쪽으로 평형이 이동한 것이다.14 ① 주어진 반응에서 반응물과 생성물이 모두 기체이고, 양쪽 계수의 합이 2로 같으므로 압력을 변화시켜도 평형이 이동하지 않는다. 따라서 외부 압력이 2배로 되면 용기 내 전체 압력도 2배로 되고 더 이상 변화가 없다.이를 반응 지수를 이용하여 확인해 볼 수 있다. 압력이 2배로 되어 부피가 반으로 줄어들면 모든 기체의 몰 농도가 2배로 된다. 따라서 반응 지수(Q)는 다음과 같이 평형 상수(K)와 같으므로 평형은 이동하지 않는다.•K=[HI]2[H2][I2] •Q=(2[HI])22[H2]\2[I2]=[HI]2[H2][I2]=K15 ㄱ. 정반응이 발열 반응(ΔH<0)이므로 실린더 속의 온도를 낮추면 온도가 높아지는 정반응 쪽으로 평형이 이동한다.ㄷ. 일산화 탄소(CO)를 첨가하면 CO의 농도가 감소하는 정반응 쪽으로 평형이 이동한다.바로알기ㄴ. 반응물과 생성물이 모두 기체 상태이고 양쪽 계수의 합이 2로 같으므로 정반응이나 역반응에 의해 기체의 몰수 변화는 없다. 따라서 용기의 부피가 변해 압력이 변해도 평형은 이동하지 않는다.16 이 반응에서 평형 상수가 커지기 위해서는 온도가 변하여 정반응이 일어나야 한다. ㄴ. 정반응이 발열 반응(ΔH<0)이므로 용기의 온도를 낮추면 온도를 높이는 방향인 정반응 쪽으로 평형이 이동하여 평형 상수가 커진다.바로알기ㄱ. 온도가 변하지 않으므로 압력이 변해도 평형 상수는 달라지지 않는다. 또한, 이 반응은 반응물과 생성물의 기체 계수 합이 같아 압력에 의해 평형이 이동하지 않는다.ㄷ. 브로민화 수소(HBr)를 제거하면 정반응이 일어나지만 온도가 변하지 않았으므로 평형 상수는 달라지지 않는다. ㄴ. 처음에 시험관 A와 B에 넣은 NO2의 양이 같으므로 같은 온도에서 평형 농도가 같다. 따라서 (다)에서 평형 상태가 되면 시험관 A와 B의 색깔이 거의 같아진다.ㄷ. (나)에서 온도를 낮추면 거의 무색을 나타내므로 정반응은 발열 반응이다. 따라서 이 반응은 온도가 낮을수록 평형이 정반응 쪽으로 이동하여 평형 상수가 커지므로 평형 상수는 (가)보다 (나)에서 더 크다.바로알기ㄱ. 평형 상태에서는 항상 반응물과 생성물이 함께 존재한다. (가)에서 시험관 A에는 다량의 NO2와 소량의 N2O4가 함께 존재한다.12 ㄱ. 그림에서 A( g) + B( g) FLLE AB( g)의 반응이 평형 상태에 있을 때 각 물질의 몰수비는 A：B：AB=3：3：1이다. 따라서 평형 상태에서 AB의 몰 분율은 13+3+1=1/7이다.ㄴ. 평형 상태에서 압력을 가하면 압력을 감소시키는 방향, 즉 기체의 몰수가 감소하는 방향으로 평형이 이동한다. 따라서 기체의 몰수가 감소하는 정반응 쪽으로 평형이 이동한다.바로알기ㄷ. 같은 온도를 유지하며 이 용기에 생성물인 AB를 첨가하면 역반응 쪽으로 평형 이동이 일어나지만 온도가 일정하므로 평형 상수는 변하지 않는다. (가) H2의 농도가 급격히 증가하였으므로 H2를 첨가한 것이다.H2 첨가에 의해 정반응 쪽으로 평형이 이동하여 H2, N2의 농도는 감소하고 NH3의 농도는 증가하여 새로운 평형에 도달하였다.문제 분석하기N2( g) + 3H2( g) FLLE 2NH3( g) ΔH=-92 kJ 4몰 > 2몰 발열 반응•정반응은 기체의 몰수가 감소하는 반응이다.• ΔH<0이므로 정반응은 발열 반응(역반응은 흡열 반응)이다. ➡ 온도를 높이면 흡열 반응인 역반응 쪽으로 평형이 이동한다.13[NH3][N2][H2]시간0(가)(나)농도(가)에서 [H2]가 급격히 증가(=H2 첨가)그 이후 [N2] 감소, [H2] 감소, [NH3] 증가➡ 정반응 쪽으로 평형이 이동하였다.농도의 급격한 변화가 없으므로 온도를 변화시킨 것이다.(나) 이후 [N2] 증가, [H2] 증가, [NH3] 감소➡ 역반응 쪽으로 평형이 이동하였다.➡ 흡열 반응 쪽으로 평형이 이동하였다.➡ 온도를 높였다.문제 분석하기17실험온도(*C)압력(기압)평형 상수1151001.5\10^-^22281002.1\10^-^13282002.1\10^-^1압력이 일정할 때 온도가 높을수록 평형 상수가 커진다.온도가 일정할 때 압력이 커져도 평형 상수는 일정하다.정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 7214. 10. 28. 오후 5:34 Ⅲ. 화학 평형073ㄷ. t1 구간과 t2 구간에서 온도가 일정하므로 평형 상수는 같다.21 ㄱ. 평형이 정반응 쪽으로 이동하면 수득률이 증가하고, 역반응 쪽으로 이동하면 수득률이 감소한다. 이 반응은 온도를 높였을 때 수득률이 증가하였으므로 평형이 정반응 쪽으로 이동하였다. 따라서 정반응은 흡열 반응이므로 ΔH>0이다.ㄷ. 이 반응은 가역 반응이므로 용기에 기체 C만 들어 있을 때도 자발적으로 반응이 일어나 평형에 도달한다.바로알기ㄴ. 이 반응은 반응 전과 후 기체의 총 몰수가 같으므로 압력을 높여도 평형이 이동하지 않는다.주어진 표에서 실험 1과 실험 2를 비교하면 압력이 일정할 때 온도가 높을수록 평형 상수가 커진다. 따라서 온도가 높을수록 정반응 쪽으로 평형이 이동하므로 정반응이 흡열 반응임을 알 수 있다.ㄱ. 온도가 높아지면 온도를 낮추는 흡열 반응 방향인 정반응 쪽으로 평형이 이동한다.바로알기ㄴ. 실험 2와 실험 3을 비교하면 온도가 일정할 때 압력이 2배로 되어도 평형 상수는 일정하다. 평형 상수는 온도가 일정하면 변하지 않으므로 이 자료만으로는 a=b인지 알 수 없다.ㄷ. 주어진 반응은 흡열 반응이며, 반응열(Q)과 반응 엔탈피(ΔH)는 부호가 반대이므로 Q<0, ΔH>0이다.18 주어진 농도를 표로 정리하면 다음과 같다.평형 상태평형 농도(mol/L)ABC(가)1.01.01.0(나)0.81.51.2(다)0.61.3x=1.4강철 용기이므로 부피의 변화에 의한 압력 변화는 고려할 필요가 없다. 따라서 농도의 변화와 온도의 변화만 고려하면 된다.조건 Ⅰ：(가)에서 (나)로 평형이 이동할 때 반응물 A는 0.2 mol/L만큼 감소하고 생성물 C는 0.2 mol/L만큼 증가했는데, 반응물 B는 0.2 mol/L만큼 감소하지 않고 오히려 0.5 mol/L이 증가하였다. 이것은 조건 Ⅰ에서 반응물 B가 첨가되었으며, 첨가 후 정반응 쪽으로 평형이 이동한 것을 뜻한다.조건 Ⅱ：(나)에서 (다)로 평형이 이동할 때 반응물 A와 B의 농도가 각각 0.2 mol/L만큼 감소하므로 C는 0.2 mol/L만큼 증가하여 1.4 mol/L가 된다. 평형 상수식에 평형 농도를 대입하여 (가)￣(다)의 평형 상수(K)를 구하면 다음과 같다.(가) K=[C][A][B]=1.01.0\1.0=1.0(나) K=[C][A][B]=1.20.8\1.5=1.0(다) K=[C][A][B]=1.40.6\1.3≒1.8① (가)에서 (나)로 평형이 이동하면서 평형 상수는 일정하므로 온도는 일정하다.② 조건 Ⅰ은 B를 0.7몰만큼 첨가한 것이다.③ (다)에서 C의 몰수(x)는 1.2몰+0.2몰=1.4몰이다.⑤ (다)의 평형 상수는 약 1.8로 (가)보다 크다.바로알기④ (나)에서 (다)로 평형이 이동할 때 평형 상수가 커졌으므로 정반응이 일어난 것인데, 정반응은 발열 반응이므로 조건 Ⅱ는 온도를 낮춘 것이다.문제 분석하기2CO( g) + O2( g) FLLE 2CO2( g) ΔH=-566 kJ 3몰 > 2몰 발열 반응• 정반응은 기체의 몰수가 감소하는 반응이다. ➡ 압력을 높이면 기체의 몰수가 감소하는 정반응 쪽으로 평형이 이동한다. ➡ 압력이 높을수록 수득률이 증가한다.• ΔH<0이므로 정반응은 발열 반응(역반응은 흡열 반응)이다. ➡ 온도를 높이면 흡열 반응인 역반응 쪽으로 평형이 이동한다. ➡ 온도가 높을수록 수득률이 감소한다.19온도저압고압저압고압저압고압고압저압온도수득률수득률온도온도수득률온도수득률수득률저압고압②압력이 높을수록 수득률 증가온도가 높을수록 수득률 감소문제 분석하기20t1t2시간(가)(나)농도A0BA의 농도변화급격한 농도의 변화가 없으므로 온도를 변화시킨 것이다.(ㄹ)A와 B의 농도가 모두 순간적으로 급격하게 증가하므로 압력을 가한 것이다.(ㄱ)B의 농도변화A의 농도 변화가 B의 농도 변화보다 크므로 a>b이다.(ㄴ)문제 분석하기22수득률 ( )%압력(기압)100200300400400 C450 C500 C550 C350 C706050403020100온도가 낮을수록 수득률 증가 ➡ 정반응은 발열 반응압력이 높을수록 수득률 증가 ➡ 정반응은 기체의 몰수가 감소하는 반응정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 7314. 10. 28. 오후 5:34 074정답친해Q=[C][A][B]=0.50.5\0.5=2•온도가 400 K일 때 Q(=2)K(=0.2)이다. 따라서 반응 지수(Q)가 평형 상수(K)와 같아지려면 평형 상수식의 분자(생성물의 농도)가 작아져야 하므로 반응은 역반응 쪽으로 진행된다.●모범 답안●400 K에서는 QK이므로 역반응이 진행된다.채점 기준배점400 K과 450 K에서 반응의 진행 방향을 모두 옳게 예측하여 서술한 경우100 %400 K과 450 K에서 반응의 진행 방향 중 한 가지만 옳게 예측하여 서술한 경우50 %25 2A( g) FLLE B( g) ΔH<0 _____ ____ _______ 적갈색 무색 발열 반응정반응은 기체의 몰수가 감소하는 반응이고, 발열 반응이다. 온도를 높이면 온도가 낮아지는 흡열 반응 방향인 역반응 쪽으로 평형이 이동하여 적갈색이 진해진다. 압력을 높이면 기체의 몰수가 감소하는 방향인 정반응 쪽으로 평형이 이동하여 적갈색이 연해진다.●모범 답안●온도를 높이면 적갈색이 진해지고, 압력을 높이면 적갈색이 연해진다.채점 기준배점온도를 높일 때와 압력을 높일 때 색 변화를 모두 옳게 서술한 경우100 %온도를 높일 때와 압력을 높일 때 색 변화 중 한 가지만 옳게 서술한 경우50 %●모범 답안●a+b>c이고, ΔH<0이다.채점 기준배점a+b, c의 크기를 옳게 비교하고, ΔH의 부호를 옳게 쓴 경우100 %a+b, c의 크기만 옳게 비교하거나, ΔH의 부호만 옳게 쓴 경우50 %ㄷ. 정반응이 발열 반응이므로 온도가 높을수록 역반응 쪽으로 평형이 이동하여 생성물의 농도가 감소하므로 평형 상수가 작아진다.바로알기ㄱ. 압력이 높을수록 정반응이 일어나므로 a+b>c이다.ㄴ. 촉매를 사용하면 반응 속도만 달라지며 C의 수득률은 달라지지 않는다.ㄱ. O2의 농도가 큰 폐에서는 (가) 반응의 평형이 O2의 농도를 감소시키는 방향인 정반응 쪽으로 이동한다. 따라서 혈액 내 O2가 Hb과 결합한 상태인 Hb(O2)4의 형태로 조직 세포까지 운반된다.ㄴ. 혈액 내 HCO3-의 농도가 증가하면 (나) 반응에서 HCO3-의 농도를 감소시키는 역반응 쪽으로 평형이 이동하여 혈액 내 H+의 농도가 감소한다. 따라서 (가) 반응의 평형은 정반응 쪽으로 이동하므로 Hb와 O2의 결합이 촉진된다.바로알기ㄷ. 운동을 하면 근육 세포에서 CO2의 농도가 증가하므로 (나) 반응의 평형은 정반응 쪽으로 이동하여 H+의 농도가 증가한다. H+의 농도가 증가함에 따라 (가) 반응의 평형은 역반응 쪽으로 이동한다.주어진 반응식 A( g) + B( g) FLLE C( g)에서 평형 상수식은K=[C][A][B]이다.이때 A, B, C의 현재 몰 농도가 모두 0.5 mol/L이므로 반응 지수(Q)를 구하면 다음과 같다.문제 분석하기반응의 진행 방향은 반응 지수(Q)와 평형 상수(K)의 크기를 비교하면 알 수 있다.반응 지수(Q)：물질의 현재 농도를 평형 상수식에 대입하여 얻은 값•QK：반응이 역반응 쪽으로 진행24문제 분석하기•혈액 속의 산소 운반 반응식23(가) HbH44+ + 4O2 FLLE Hb(O2)4 + 4H+Hb(헤모글로빈)에 H+이 결합한 상태이다.정반응：Hb이 O2와 결합하여Hb(O2)4이 된다.(산소의 결합)역반응：Hb(O2)4이 H+과 반응하여HbH44+과 O2로 분리된다.(산소의 해리)(나) CO2 + H2O FLLE H2CO3 FLLE HCO3- + H+정반응：CO2가 혈액에 용해되면 H+이 생긴다.역반응：H+이 HCO3-과 결합하여 혈액에서 CO2가 빠져 나온다.문제 분석하기26수득률 ( )%온도( C)1002003004005002040608010001000기압600기압300기압100기압압력이 높을수록 수득률 증가➡ 정반응은 기체의 몰수가 감소하는 반응온도가 낮을수록 수득률 증가➡ 정반응은 발열 반응정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 7414. 10. 28. 오후 5:34 Ⅲ. 화학 평형075⑵ 이산화 탄소는 삼중점의 압력이 5.1기압이므로 1기압(대기압) 상태에서 승화가 일어나는 승화성 물질이다.⑶ 온도가 높아질수록 승화 곡선과 증기 압력 곡선의 압력은 커진다. 또한, 온도가 높아질수록 대부분 물질의 융해 곡선의 압력은 커지지만, 물(얼음)의 경우는 융해 곡선의 압력이 작아진다.4 상평형 그림에서 AT는 승화 곡선, BT는 융해 곡선, CT는 증기 압력 곡선이다.⑴ 점 X는 고체, 점 Y는 액체, 점 Z는 기체 상태이다.⑵ 점 Y는 액체 상태를 나타내며, 점 Y의 상태를 기체 상태로 변화시키려면 점 Y를 오른쪽으로 이동시키거나 아래로 이동시키면 되므로 온도를 높이거나 압력을 낮추면 된다.⑶ 식품의 동결 건조는 얼음(고체)의 승화에 의해 일어나므로 승화 곡선 AT로 설명할 수 있다.⑷ 압력솥을 이용하면 압력이 높아 물의 끓는점이 높아지므로 음식이 높은 온도에서 빨리 익는다. 외부 압력에 따른 끓는점 변화는 증기 압력 곡선 CT로 설명할 수 있다.1 ⑴ 자발적으로 용해가 일어나려면 용해 과정의 자유 에너지 변화 ΔG용해<0이어야 한다.⑵ 불포화 용액은 포화 용액보다 용질이 적게 녹아 있어서 용질을 더 녹일 수 있는 용액으로, 용해 속도가 석출 속도보다 크다.⑶ 물질의 용해도는 독립적으로 작용하므로 공기로 포화된 물에도 헬륨은 약간 녹는다.2 ⑴ 60 *C에서 질산 칼륨의 용해도는 110.0이므로 물 100 g에 질산 칼륨 110.0 g이 최대로 녹을 수 있다. 따라서 물 20 g에 최대로 녹을 수 있는 질산 칼륨의 질량(x)은 다음과 같이 용해도를 이용하여 비례식으로 구한다.100 g：110.0 g=20 g：x, x=22 g⑵ 80 *C에서 질산 나트륨의 용해도는 148.2이므로 물 100 g에 질산 나트륨 148.2 g이 녹아 포화 수용액 248.2 g(=100 g +148.2 g)이 된다. 1 ⑴ 증기 압력은 일정한 온도에서 액체와 그 증기가 동적 평형 상태에 있을 때 증기가 나타내는 압력이다.⑵ 같은 온도에서 분자 간 인력이 작을수록 분자 간 인력을 극복하고 떨어져 나가 기체로 되기 쉬우므로 증발이 잘 일어나 증기 압력이 크다.⑶ 증기 압력은 액체와 그 증기가 동적 평형에 있을 때 증기의 압력을 말한다. 따라서 증기 압력을 측정할 때는 증기가 반드시 액체와 함께 존재하여 평형 상태임을 확인해야 한다.⑵ 끓는점은 액체의 증기 압력이 외부 압력과 같아지는 온도이며, 기준 끓는점은 외부 압력이 1기압일 때의 끓는점을 말한다.⑶ 분자 간 인력이 작은 물질일수록 같은 온도에서 증기 압력이 크다. 증기 압력은 A>B>C 순이므로 분자 간 인력은 AB>C (⑴)• 세로축의 1기압(760 mmHg)에서 가로로 직선을 그렸을 때 증기 압력 곡선과 만나는 점의 온도가 각 물질의 기준 끓는점이다. ➡ 기준 끓는점：AB이다.⑶ 몰 증발열은 액체 1몰을 같은 온도의 증기로 만드는 데 필요한 열량이므로 몰 증발열이 큰 액체는 증기 압력이 작다. 따라서 몰 증발열은 A>B이다.1 -3액체 A의 증기 압력을 높여야 양쪽 액체의 증기 압력이 같아지므로 액체 A의 온도를 높여야 한다. 1 -4두 액체의 증기 압력의 차에 의해 수은 기둥의 높이 차가 나타나는데, 증기 압력은 액체의 양과 관계가 없다. 즉, 액체 A를 더 넣어 주어도 수은 기둥의 높이 차는 변하지 않는다.2 -2상평형 그림에서 고체와 액체의 경계는 융해 곡선이다. 물은 융해 곡선이 음(-)의 기울기를 가지므로 압력이 높을수록 녹는점(어는점)이 낮아지지만, 이산화 탄소는 융해 곡선이 양(+)의 기울기를 가지므로 압력이 높을수록 녹는점(어는점)이 높아진다.2 -3⑴ 이산화 탄소는 5.1기압, -56.6 *C에서 고체, 액체, 기체의 세 가지 상이 평형을 이루므로 이 점은 삼중점이다.⑵ 물은 1기압에서 온도에 따라 고체, 액체, 기체 상태를 모두 관찰할 수 있다. 하지만 이산화 탄소는 삼중점이 1기압보다 높으므로 1기압에서 승화된다. 즉, 1기압에서 이산화 탄소의 액체 상태를 관찰할 수 없다.이 용액을 20 *C로 냉각하면 20 *C에서 질산 나트륨의 용해도가 88.0이므로 60.2 g(=148.2 g-88.0 g)이 결정으로 석출된다. 따라서 80 *C 질산 나트륨 포화 수용액 100 g을 20 *C로 냉각할 때 석출되는 질산 나트륨의 질량(x)은 다음과 같이 비례식으로 구한다.248.2 g：60.2 g=100 g：x, x≒24.3 g⑶ 질산 칼륨 10 g과 염화 나트륨 1 g이 혼합된 고체는 80 *C 물 10 g에 모두 녹는다. 20 *C에서 질산 칼륨의 용해도는 31.6, 염화 나트륨의 용해도는 36.0이므로 물 10 g에 질산 칼륨은 최대로 3.16 g 녹을 수 있고, 염화 나트륨은 최대로 3.60 g 녹을 수 있다. 따라서 용액을 20 *C로 냉각하면 질산 칼륨은 6.84 g (=10 g-3.16 g) 석출되고, 염화 나트륨은 석출되지 않는다.3 헨리 법칙은 일정한 온도에서 일정량의 용매에 용해되는 기체의 질량은 그 기체의 부분 압력에 비례한다는 것으로, 수소(H2), 산소(O2), 질소(N2), 헬륨(He) 등 물에 대한 용해도가 크지 않은 기체에 대해 잘 적용된다.염화 수소(HCl), 이산화 황(SO2), 암모니아(NH3)와 같이 물에 대한 용해도가 큰 기체는 압력에 관계없이 잘 녹기 때문에 헨리 법칙이 잘 적용되지 않는다.4 헨리 법칙에 따르면 일정한 온도에서 일정량의 용매에 용해되는 기체의 질량은 그 기체의 부분 압력에 비례한다. 질소 기체는 물에 대한 용해도가 크지 않으므로 헨리 법칙이 잘 적용된다. 20 *C, 1기압에서 물 1 L에 질소 기체 0.018 g이 녹으므로 20 *C, 4기압에서 물 1 L에는 0.072 g(=0.018 g\4)이 녹는다.5 헨리 법칙에 의해 압력이 2배, 3배가 되면 용해되는 기체의 질량은 2배(㉠), 3배(㉡)가 되어 기체의 부피도 2배, 3배가 되어야 하지만 보일 법칙에 의해 기체의 부피가 1/2, 1/3로 되므로 용해되는 기체의 부피는 변함없다(㉢, ㉣). 대.표.자.료1 1 B 2 ⑴ AB ⑶ A>B 3 높인다. 4 변화 없다.대.표.자.료2 1 ⑴ 0 *C ⑵ 100 *C 2 ⑴ ‑ ② ‑ ㉡ ⑵ ‑ ① ‑ ㉠ 3 ⑴ ◯ ⑵ × ⑶ ◯대.표.자.료3 1 X：110 g, Y：45 g 2 3 m 3 31.03 % 4 ②대.표.자.료4 1 ㄱ, ㄴ 2 (가) 740 mmHg (나) 1480 mmHg 3 ⑴ ◯ ⑵ ×대표 자료 분석213~214쪽문제 분석하기• 어는점(녹는점)은 대기압(1기압)에서 가로로 직선을 그렸을 때 융해 곡선과 만나는 온도이고, 끓는점은 대기압(1기압)에서 가로로 직선을 그렸을 때 증기 압력 곡선과 만나는 온도이다.2 -15.1고체고체액체액체기체기체1압력(기압)압력(기압)온도( C)온도( C)0.010-56.61000.006물이산화 탄소어는점(녹는점)끓는점삼중점삼중점정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 7614. 10. 28. 오후 5:34 Ⅲ. 화학 평형077⑵ (나)에서 추를 제거하면 질소 기체의 부분 압력이 감소하므로 헨리 법칙에 의해 용해되는 질소의 질량은 감소한다.01 ㄱ. 액체의 증기 압력은 액체의 종류와 온도에 따라 달라진다. 증기 압력은 온도가 높을수록 커지므로 온도를 높이면 액체의 증기 압력이 커진다.바로알기ㄴ. 같은 액체인 경우 증기 압력은 액체의 양에 관계없이 일정한 값을 나타낸다.ㄷ. 같은 온도에서 액체의 증기 압력은 용기의 모양이나 크기에 관계없이 일정하다. PV=nRT에 의하면 일정한 온도에서 기체의 압력은 분자 수부피에 비례한다. 밀폐 용기의 크기가 커지면 기체 분자 수가 많아지지만 부피도 증가하였으므로 증기 압력은 변하지 않는다.02 ㄱ. 같은 시간 동안 액체의 부피가 많이 줄어들수록 증발이 많이 일어난 것이다. 액체 A는 액체 B보다 증발이 잘 되므로 증기 압력은 A>B이다.ㄴ. 증발열은 액체가 증발하여 기체가 될 때 흡수하는 에너지이므로 몰 증발열이 클수록 증기 압력은 작다. 따라서 몰 증발열은 A에탄올>물>아세트산 순이다.ㄴ. 에탄올의 증기 압력이 760 mmHg에 도달하는 온도는 약 78 *C이므로 에탄올은 80 *C보다 낮은 온도에서 끓는다.바로알기ㄷ. 아세트산의 증기 압력 곡선은 물보다 아래에 있으므로 어느 온도에서나 아세트산의 증기 압력이 물의 증기 압력보다 작다. 분자 간 인력이 큰 액체일수록 증발이 어려워 증기 압력이 작으므로 아세트산은 물보다 분자 간 인력이 크다.(가) 식품을 영하로 얼리는 것은 응고이므로 E에 해당한다.(다) 얼린 식품을 밀폐된 용기에 넣고 진공 펌프로 공기를 빼내어 압력을 낮추면 얼음이 수증기로 승화한다. 진공 펌프로 수증기를 계속 제거하면 계속적으로 승화하여 식품이 건조된다. 이 과정은 승화(고체 → 기체)이므로 A에 해당한다.바로알기ㄴ. 증기 압력이 클수록 액체 분자 간 인력이 작아 쉽게 증발하므로 몰 증발열이 작다. 따라서 에탄올의 몰 증발열이 물의 몰 증발열보다 작다.ㄴ. hB와 hC의 차이는 액체 B와 C의 증기 압력 차이로, 두 물질은 분산력의 크기가 다르기 때문에 증기 압력이 다르다.ㄷ. A가 B보다 분자량이 작은데도 끓는점이 B보다 높은 것은 수소 결합이 주요 원인이다.바로알기ㄱ. 78 *C에서 A와 C는 끓는점이므로 압력이 대기압과 같아 수은 기둥의 높이 차는 hA와 hC가 거의 같으며, B는 끓는점보다 높으므로 압력이 대기압보다 높아 hB가 가장 크다.문제 분석하기•분자 간 인력이 클수록 증기 압력이 작고, 끓는점이 높다.04끓는점 ( )C진공수은10050C2H5Cl(B)C2H5OH(A)C4H9Cl(C)100025507578액체분자량끓는점 진공수은h()()()액체분자량끓는점：A>B ➡ A는 B보다 분자량은 작지만 -OH에 의해 수소 결합을 하므로 분자 간 인력이 더 크다.끓는점：B에탄올>물>아세트산•분자 간 인력：다이에틸 에테르<에탄올<물<아세트산• 끓는점：다이에틸 에테르<에탄올<물<아세트산0620406080100120 다이에틸에테르에탄올아세트산물증기 압력(mmHg)온도( C)7607006005004003002001000액체의 증기 압력이 대기압인 760 mmHg에 도달하는 온도가 액체의 끓는점이다.25 *C정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 7814. 10. 28. 오후 5:34 Ⅲ. 화학 평형079ㄴ. A에서 B로의 변화는 승화이므로 삼중점의 압력인 P1보다 낮은 압력에서 일어난다.ㄷ. (가)의 구간 DE는 액체 상태이므로 (나)의 L 영역에 속한다.바로알기ㄱ. (가)에서 상태 변화가 두 번 일어나므로 (가)의 온도 T1은 T2보다 낮다. T2보다 높은 온도에서 압력을 높이면 상태 변화가 기체에서 액체로 한 번만 일어난다.10 ㄱ. 상평형 그림의 승화 곡선에서 온도가 높아질수록 드라이아이스와 평형을 이루는 증기 압력이 증가한다. 따라서 온도가 높아질수록 수은을 많이 밀어내므로 h는 감소한다.ㄴ. (나)에서는 이산화 탄소의 고체 상태와 상평형을 이루는 증기 압력을 측정할 수 있다. 수은 기둥의 높이 차는 드라이아이스의 증기 압력에 해당하므로 (76-h) cmHg는 주어진 온도에서 드라이아이스의 증기 압력이다.바로알기ㄷ. (나)에서 드라이아이스를 넣기 전 수은 기둥의 높이가 152 cm일 때는 대기압이 2기압이다. 외부 압력이 2기압이 되어도 삼중점보다 압력이 낮고 온도에 따른 드라이아이스의 증기 압력은 대기압과 무관하므로 액체 상태의 이산화 탄소를 관찰할 수 없다.11 ①, ② 용해 평형은 용해 속도와 석출 속도가 같아서 용질과 용액이 동적 평형을 이루는 상태이며, 용해 평형 상태에 있는 용액을 포화 용액이라고 한다.④ 고체의 용해 과정이 흡열 반응인 경우 온도가 높아지면 용해 과정의 평형이 정반응 쪽으로 이동하여 용해도가 증가한다.⑤ 기체의 용해 과정은 발열 반응이므로 온도가 높아지면 용해 과정의 평형이 역반응 쪽으로 이동하여 용해도가 감소한다.바로알기③ 용해 평형은 동적 평형 상태이므로 용해 속도와 석출 속도가 항상 같다. 용해도가 클수록 용해 평형 상태에서 용해 속도와 석출 속도가 모두 빠르다.⑤ (가)와 (나)의 상평형 그림에서 세로축의 압력을 나타내는 점에서 가로로 선을 그렸을 때 그 선과 융해 곡선, 증기 압력 곡선이 만나는 지점의 온도가 각각 그 압력에서의 녹는점과 끓는점이며, 압력이 커지면 녹는점과 끓는점의 차이가 커진다.바로알기① 물질 (가)는 융해 곡선이 음(-)의 기울기를 가지므로 고체보다 액체의 밀도가 크다. 따라서 액체>고체>기체 순으로 밀도가 크다.② 물질은 삼중점(T)보다 낮은 압력에서 온도를 변화시킬 때 승화될 수 있다. 따라서 일반적으로 승화성 물질은 삼중점의 압력이 대기압(1기압)보다 높은 물질이므로 (나)만 승화성이 있다.③ 융해 곡선이 음(-)의 기울기를 가진 (가)는 압력이 높아지면 녹는점이 낮아지고, 융해 곡선이 양(+)의 기울기를 가진 (나)는 압력이 높아지면 녹는점이 높아진다.④ 1기압, 25 *C에서 (가)는 액체 상태, (나)는 기체 상태로 존재한다.문제 분석하기그림은 헤스 법칙에 근거하여 염화 나트륨(NaCl)의 용해 과정에서 엔탈피 변화를 단계별로 분석한 것이다. 12Na+(aq)+Cl-(aq)Na+(g)+Cl-(g)+H2O(l)NaCl(s)+H2O(l)'H2=-771 kJ'H3=+5 kJ'H1=+776 kJ엔탈피반응 경로Na+과 Cl-이 물에 녹으면서 수화가 일어나 매우 큰 발열 반응이 일어난다.(ΔH2)NaCl이 용해될 때 이온 결정의 격자 에너지(ΔH1)를 흡수해야 한다.NaCl이 용해될 때 흡수하는 에너지(ΔH3)이다.문제 분석하기08압력(기압)압력(기압)5.110.0061TT0.01100-56.6-78.5온도( C)온도( C)(가)(나)융해 곡선이 음(-)의 기울기를 가진다.융해 곡선이 양(+)의 기울기를 가지는 경우 압력을 가할수록 녹는점이 높아진다.삼중점(T)보다 낮은 압력에서 온도를 변화시키는 경우 승화 곡선을 통과하면서 승화가 일어난다.문제 분석하기• 삼중점보다 낮은 온도에서 수증기의 압력을 높이면 기체 → 고체 → 액체로 상태가 변한다.• (가)에서 A까지는 보일 법칙을 따르는 기체 상태, AB는 승화, BC는 고체 상태, CD는 융해, DE는 액체 상태이다.09(가)(나)부피( )L압력(기압)ABDCE압력(기압)T2P1L온도( C)부피가 급변하는 상태 변화가 두 번 일어났다. ➡ 세 가지 상태를 모두 포함한다.수직 변화(압력 증가)할 때 세 가지 상태를 모두 통과하는 온도는 삼중점의 온도 T2보다 낮은 온도이다.삼중점정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 7914. 10. 28. 오후 5:35 080정답친해바로알기ㄱ. 몰랄 농도는 용매 1 kg 속에 녹아 있는 용질의 몰수를 나타낸다. 점 A에서 두 물질의 용해도가 같으므로 물 100 g에 녹아 있는 용질의 질량은 같다. 그러나 두 물질의 화학식량이 달라 녹아 있는 몰수가 다르므로 몰랄 농도는 다르다.ㄴ. (가)는 온도가 높을수록 용해도가 감소하므로 기체인 암모니아의 용해도 곡선이다.16 (가)는 압력이 커질수록 기체의 용해도가 증가하는 것을 나타내고, (나)는 온도가 높아질수록 기체의 용해도가 감소하는 것을 나타낸다.ㄴ. 여름에는 수온이 높아져 산소의 용해도가 감소하므로 물고기들이 호흡하기 위해 수면 가까이로 올라온다. ‑ (나)ㄷ. 깊은 바다 속에서는 수압이 높아져 기체의 용해도가 증가하므로 질소가 혈액에 많이 녹는다. 그런데 잠수부가 갑자기 수면으로 올라오면 압력이 낮아져 기체의 용해도가 감소하므로 혈액에서 질소 기체가 빠져나온다. 이 때문에 모세 혈관에 기포가 생겨 혈액의 흐름을 방해하므로 잠수부가 잠수병에 걸린다. ‑ (가)바로알기ㄱ. 높은 산에서는 대기압이 낮아지므로 물의 끓는점이 낮아진다. 따라서 높은 산에서 밥을 지으면 쌀이 설익는다. ‑ 압력과 끓는점의 관계17 헨리 법칙에 따르면 일정한 온도에서 기체의 용해도는 그 기체의 부분 압력에 비례한다.ㄱ. 수용액에 드라이아이스 조각을 넣으면 수용액의 온도가 낮아지고, 드라이아이스가 승화하여 CO2 기체가 발생하므로 CO2의 압력이 높아진다. 따라서 CO2가 더 녹아 들어간다.ㄹ. CO2를 넣어 전체 압력이 2기압이 되면 헨리 법칙에 의해 용해도가 2배가 된다.바로알기ㄴ. 마개를 열어 두면 CO2와 공기가 혼합되면서 CO2의 부분 압력이 작아지므로 용해도가 감소한다.ㄷ. He을 넣어 전체 압력이 2기압이 되게 해도 CO2의 부분 압력은 1기압으로 일정하므로 CO2의 용해도는 변하지 않는다.ㄱ. 염화 나트륨의 용해 엔탈피는 ΔH3=ΔH1+ΔH2이다.바로알기ㄴ. ΔH1은 Na+과 Cl- 사이의 인력을 극복하는 데 필요한 에너지이고, ΔH2는 Na+과 Cl-이 물 분자에 의해 수화될 때 방출하는 에너지이다. |ΔH2|가 |ΔH1|보다 작으므로 염화 나트륨과 물 분자 사이의 인력은 Na+과 Cl- 사이의 인력보다 작다.ㄷ. 염화 나트륨이 물에 잘 녹는 것은 용해 과정에서 엔탈피는 증가하여 불리하지만 엔트로피가 크게 증가하여 자유 에너지가 감소하기 때문이다.13 ③ NaCl이 물에 녹으면 다음과 같이 이온화 평형을 이룬다.NaCl(s) FLLE Na+(aq) + Cl-(aq)HCl 기체가 물에 녹으면 Cl-의 농도가 증가하므로 NaCl의 이온화 평형이 역반응 쪽으로 이동한다. 따라서 NaCl의 용해도가 감소하고 석출되는 NaCl의 양이 증가하므로 바닥에 가라앉은 NaCl의 양이 많아진다.바로알기④ NaCl의 이온화 평형이 역반응 쪽으로 이동하므로 수용액 속 Na+의 농도는 감소한다.⑤ HCl 기체가 물에 녹으면 Cl-의 농도가 증가하여 평형 상태가 깨지므로 평형이 이동하여 새로운 평형에 도달한다.14 ㄱ. (가)는 용해도 곡선 상에 위치하는 점이므로 포화 용액이다. 따라서 (가)에서 A 수용액은 용해 속도와 석출 속도가 같다.ㄴ. 50 % A 수용액 100 g은 물 50 g에 A 50 g이 녹아 있는 상태이다. T2에서 A의 용해도는 140이므로 물 100 g에 A가 최대로 140 g 녹을 수 있고, 물 50 g에는 최대로 70 g이 녹을 수 있다. 따라서 T2에서 50 % A 수용액 100 g에는 A 20 g(=70 g -50 g)이 더 녹을 수 있다.ㄷ. T2에서 B의 용해도는 160이므로 물 100 g에 B 160 g이 녹으면 포화 용액 260 g이 된다. 따라서 T2에서 B의 포화 수용액 130 g에 녹아 있는 B의 질량(x)은 80 g이고, 물은 50 g이다.260 g：160 g=130 g：x, x=80 gT1에서 B의 용해도가 20이므로 물 50 g에는 B가 최대로 10 g 녹을 수 있다. 따라서 T2에서 B의 포화 수용액 130 g을 T1으로 냉각할 때 석출되는 B의 질량은 70 g(=80 g-10 g)이다.15 ㄷ. (나)는 온도가 높을수록 용해도가 증가하므로 고체인 황산 마그네슘의 용해도 곡선이다. T2의 황산 마그네슘 포화 수용액의 온도를 T1으로 낮추면 용해도가 감소하므로 용질이 석출된다.문제 분석하기18압력이 일정할 때 기체의 용해도는 온도가 높아질수록 감소한다.온도가 일정할 때 기체의 용해도는 압력에 비례한다. ➡ 헨리 법칙압력(기압)온도(*C)123400.0230.0460.0690.092200.0180.0360.0540.072300.0140.0280.0420.056600.0130.0260.0390.052정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 8014. 10. 28. 오후 5:35 Ⅲ. 화학 평형081그런데 물의 양이 1/2로 되므로 2기압일 때 물 500 mL에 녹는 산소의 질량은 0.043 g이다.온도가 일정하면 보일 법칙에 의해 압력이 증가할수록 부피는 감소한다. 따라서 산소의 부분 압력이 1기압일 때는 0.043 g의 부피가 31 mL이지만, 산소의 부분 압력이 2기압일 때는 0.043 g의 부피가 15.5 mL이다.채점 기준배점산소 기체의 질량과 부피를 옳게 구하고, 풀이 과정을 옳게 서술한 경우100 %산소 기체의 질량과 부피만 옳게 구한 경우40 %01 ㄱ. 시간이 지날수록 반응물의 농도 감소량이 줄어들다가 평형 상태에 이르면 농도가 일정하게 유지된다. 따라서 정반응 속도는 평형 상태에 도달할 때까지 점점 감소하다가 평형 상태에서 일정해진다.ㄷ. 주어진 반응에서 평형 상수(K)는 다음 식으로 구할 수 있다.K=[B][A]그런데 평형 상태에서 [A]>[B]이므로 이 반응의 평형 상수는 K<1이다.바로알기ㄴ. 화학 평형 상태는 가역 반응에서 정반응 속도와 역반응 속도가 같아 반응이 정지된 것처럼 보이는 동적 평형 상태이다. t초 이후에는 평형 상태에 있으며, 평형 상태에서도 반응은 계속 진행되고 있다.ㄴ. 온도가 일정할 때 물 1 L에 최대로 녹는 질소 기체의 질량은 압력이 높을수록 증가한다.ㄷ. 일정한 온도에서 질소 기체의 용해도는 압력에 비례하므로 헨리 법칙을 잘 따른다.바로알기ㄱ. 일정한 압력에서 질소 기체의 용해도는 온도가 높아질수록 감소한다. 따라서 질소 기체의 용해 과정은 발열 반응이므로 ΔH<0이다.●모범 답안●액체 A의 증기 압력은 온도에만 영향을 받고 기체 B의 압력이나 전체 압력과는 관계가 없으므로 액체 A의 증발 속도는 변하지 않는다. 액체 A의 증기 압력과 기체 B의 압력이 합하여 용기의 전체 압력이 증가하므로 수은 기둥의 높이 차 h는 커진다.채점 기준배점증발 속도와 수은 기둥 높이 차를 모두 옳게 서술한 경우100 %증발 속도와 수은 기둥 높이 차 중 한 가지만 옳게 서술한 경우50 %20 자유 에너지 변화 ΔG<0이면 용해 과정이 자발적이다. 따라서 흡열 반응(ΔH>0)일 때 ΔG=ΔH-TΔS<0이 되려면 ΔS>0이고, ΔH의 절댓값보다 TΔS의 절댓값이 커야 한다. ●모범 답안●ΔS>0이고, │ΔH│<│TΔS│이어야 한다. 채점 기준배점ΔH>0일 때 온도(T)와 엔트로피 변화(ΔS)의 관계를 이용하여 ΔG<0이 되는 경우를 옳게 서술한 경우100 %그 외의 경우0 %21 ●모범 답안●헨리 법칙에 의하면 기체의 용해도는 기체의 부분 압력에 비례한다. 산소의 부분 압력이 1기압일 때 물 1 L에 0.043 g이 녹으면 산소의 부분 압력이 2기압일 때 1 L에 0.086 g이 녹을 것이다. 문제 분석하기• 진공인 용기에 액체 A를 넣었으므로 수은 기둥의 높이 차(h)는 액체 A의 증기 압력에 해당한다.• 용기에 기체 B를 넣으면 수은 기둥의 높이 차는 용기에 들어 있는 기체의 전체 압력에 비례하여 증가한다.• 기체 B는 액체 A에 녹지 않고 기체 A와도 반응하지 않으므로 기체 B를 용기에 넣으면 용기의 부피에 해당하는 부분 압력을 가진다.19액체 A수은진공h1 가역 2 평형 3 온도 4 역수 5 정반응 6 역반응 7 반응 지수 8 감소 9 감소 10 증가 11 감소 12 증가 13 흡열 14 발열 15 작아 16 커 17 정반응 18 크다 19 작다 20 작다 21 낮다 22 낮아진다 23 높아진다 24 높아진다 25 용해 평형 26 포화 27 불포화 28 용해도 29 흡열 30 증가 31 증가 32 헨리중단원 핵심 정리220~221쪽중단원 마무리 문제222~226쪽01 ㄱ, ㄷ 02 ⑤ 03 (가) 3.6 (나) 정반응 04 ① 05 ② 06 ⑤ 07 ⑤ 08 ② 09 ③ 10 ③ 11 ㄱ, ㄴ 12 ⑤ 13 ② 14 ④ 15 ⑤ 16 ④ 17 ④ 18 ⑤ 19 ③ 20 ④정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 8114. 10. 28. 오후 5:35 082정답친해ㄱ. 화학 반응식은 2A( g) + B( g) FLLE 4C( g)이므로 a+b+c =7이다.바로알기ㄴ. 이 반응의 평형 상수(K)는 다음과 같다.K=[C]4[A]2[B]=0.440.22\0.1=6.4ㄷ. 1 L 용기에 A, B, C를 각각 1몰씩 넣으면 각 물질의 농도는 [A]=1 M, [B]=1 M, [C]=1 M이므로 반응 지수(Q)는 1이다.Q=[C]4[A]2[B]=1412\1=1Q0(ㄱ)문제 분석하기10온도평형 상수C의 수득률압력온도가 높아질수록 평형 상수가 작아진다. ➡ 온도가 높아질수록 역반응 쪽으로 평형이 이동한다. ➡ 흡열 반응 쪽이 역반응이므로 정반응은 발열 반응이다.압력이 높아질수록 생성물인 C의 양이 많아진다. ➡ 압력이 높아지면 평형이 정반응 쪽으로 이동한다.(ㄷ)문제 분석하기11온도(*C)압력(기압)20040060010082 %25 %5 %20086 %36 %8 %60096 %65 %23 %압력이 일정할 때 온도가 높아지면 수득률이 감소하므로 역반응 쪽으로 평형이 이동하였다. ➡ 역반응은 흡열 반응이다.온도가 일정할 때 압력이 높아지면 수득률이 증가하므로 정반응 쪽으로 평형이 이동하였다. ➡ 정반응은 기체의 몰수가 감소하는 방향이다. ➡ a+b>c(ㄱ)정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 8314. 10. 28. 오후 5:35 084정답친해ㄱ. 일정한 온도에서 증기 압력이 클수록 증발이 잘 되므로 20 *C에서 증기 압력이 가장 큰 A가 증발이 가장 잘 된다.ㄴ. 같은 온도에서 증기 압력이 클수록 분자 간 인력이 작아 증발이 잘 일어난다. 따라서 분자 간 인력은 C>B>A 순이다.바로알기ㄷ. 액체의 끓는점은 액체의 증기 압력이 대기압(760 mmHg)과 같아지는 온도이다. 따라서 각 물질 A￣C의 끓는점에서 증기 압력은 760 mmHg로 모두 같다.ㄴ. 상평형 그림에서 25 *C, 1기압을 나타내면 흑연이 존재하는 범위에 속하므로 흑연이 가장 안정한 상이다.ㄷ. 상평형 그림에서 흑연은 일정한 온도에서 압력이 충분히 높아지면 다이아몬드로 변한다.ㄱ. (가)의 수용액에 HCl가 녹으면 H+이 생성되므로 수용액의 pH는 작아진다.ㄴ. (가)의 수용액에 HCl가 녹으면 Cl-이 증가하므로 역반응 쪽으로 평형이 이동하여 새로운 평형에 도달한다.바로알기ㄷ. (가)의 수용액에 HCl가 녹으면 평형이 역반응 쪽으로 이동하므로 NaCl 결정이 석출된다.ㄱ. 온도가 높을수록 C의 몰 분율이 감소하므로 역반응 쪽으로 평형이 이동하였다. 따라서 정반응은 발열 반응이다.ㄴ. 초기 반응물 A와 B는 각각 10몰로 일정한데 온도가 높을수록 평형에서 C의 몰 분율이 감소하기 때문에 같은 양의 반응물에서 생성되는 C의 양이 감소하는 것이다. 따라서 온도가 높아질수록 C의 수득률은 낮아지고 평형 상수도 작아진다.ㄷ. 일정한 온도에서 압력이 높을수록 C의 몰 분율이 증가하므로 기체의 몰수가 감소하는 방향이 정반응이다. 따라서 기체 생성물 C의 계수 x는 기체 반응물 계수 합 3보다 작다. 13 ㄴ. (가)에서 액체 A의 양이 시간이 지나면서 줄어드는 것은 액체의 증발 속도가 증기의 응축 속도보다 크기 때문이다.바로알기ㄱ. 액체가 증발하여 생긴 증기의 양은 (나)가 (가)보다 많으므로 유리종 속의 압력은 (나)가 (가)보다 크다.ㄷ. 동적 평형 상태에서는 액체의 증발과 증기의 응축이 같은 속도로 일어난다. 문제 분석하기2A( g) + B( g) FLLE xC( g) 12C의 몰 분율： 평형 상태에서 남아 있는 A, B와 생성된 C의 몰수 합에 대한 생성물 C의 몰수 비율몰 분율1.00.50500400300200압력(atm)몰 분율1.00.50400300200100A+BCC온도( C)(가)(나)온도가 높을수록 생성물 C 감소 ➡ 흡열 반응인 역반응이 일어나 평형 상수가 감소한 것이다.압력이 높을수록 생성물 C 증가 ➡ 평형이 정반응 쪽으로 이동한 것이다. 문제 분석하기염화 나트륨(NaCl)의 용해 평형은 다음과 같다.NaCl(s) FLLLE Na+(aq) + Cl-(aq)16(가)의 수용액에 Cl-이 녹으면 NaCl의 용해 평형은 역반응 쪽으로 이동한다.NaCl포화 용액콕공기HCl(g)NaCl 결정(가)(나)염화 수소(HCl)는 물에 매우 잘 녹는 기체이므로 콕을 열면 (가)의 포화 용액에 녹는다.문제 분석하기14같은 온도에서 증기 압력의 크기는 A>B>C이다.80604020100120ABC증기 압력(mmHg)온도( C)7608006004002000이 점선과 곡선이 만나는 점의 온도가 각 물질의 끓는점이다. ➡ 끓는점：A0이므로 정반응은 흡열 반응이다. 평형 Ⅰ의 평형 상수가 평형 Ⅱ의 12배인 것으로 보아 t1에서 온도를 낮추어 역반응이 일어난 것이다.바로알기ㄷ. 평형 Ⅰ에서 A는 2 M, B는 4 M이므로 C의 농도를 c M이라고 하면 K=42\c2=8c이다.평형 Ⅱ에서 A는 3 M, B는 2 M이고, 평형 Ⅰ보다 A의 농도가 1 M 증가하였으므로 C의 농도는 (c-1) M이 된다.평형 Ⅱ의 평형 상수는 평형 Ⅰ의 평형 상수의 1/12이므로 K=22\(c-1)3=8c\1/12에 의해 c는 2 M이다. 따라서 평형 Ⅱ에서 C의 농도는 (c-1) M=1 M이다. 즉, 평형 Ⅱ에서 B의 몰수는 2몰, C의 몰수는 1몰이다. 4 200 *C, 1 L의 밀폐된 용기이므로 평형 농도를 이용하여 평형 상수를 계산할 수 있다.(가)의 평형 상수：K(가)=[C]2[A][B]=222\2=1(나)의 평형 상수：K(나)=[D]2[A][C]2=222\12=2ㄷ. 2A( g) + B( g) FLLE 2D( g) 반응식은 (가)와 (나)의 반응식을 더하면 얻어진다. 같은 온도에서 이 반응의 평형 상수(K)는 반응 (가)와 (나)의 평형 상수를 곱하여 구할 수 있다.1 반응 용기가 강철 용기이므로 부피 변화가 없어서 평형 농도 대신 평형 몰수를 이용해 평형 상수(K)를 구할 수 있다.K=[B][A](가) A를 1몰 넣고 반응시켜 B가 x몰 생성되었으므로 A의 평형 몰수는 (1-x)몰이다. 따라서 T1에서의 평형 상수는 다음과 같다.K=[B][A]=x1-x=a(나) B가 2x몰이므로 A의 평형 몰수는 (1-2x)몰이다. 따라서 T2에서의 평형 상수는 다음과 같다.K=[B][A]=2x1-2x=6a두 평형 상수식을 이용하여 계산하면 2x1-2x=6\x1-x이므로 x=0.4몰, a=2/3이다.ㄱ. (가)에서 A와 B의 평형 농도는 각각 1 mol/L, 2 mol/L이다. 따라서 평형 상수(K)는 다음과 같다.K=[B]2[A]3=2213=4ㄴ. (나)에서 온도가 일정하고 물질의 농도만 변하는 경우에는 평형 상수가 변하지 않는다. A, B 1몰씩을 첨가했을 때 A와 B의 순간 농도는 각각 2 mol/L, 3 mol/L이고, 반응 지수 Q는 다음과 같다.Q=[B]2[A]3=3223=9/8즉, 반응 지수(Q=9/8)가 평형 상수(K=4)보다 작으므로 반응물의 농도는 감소하고 생성물의 농도는 증가해야 평형 상수와 같아진다. 따라서 새로운 평형에 도달할 때까지 정반응이 우세하게 진행된다.바로알기ㄷ. ΔH<0이므로 정반응은 발열 반응이다. 온도가 문제 분석하기3A( g) FLLE 2B( g) ΔH<02[B][A]시간01234A, B1몰씩 첨가온도 높임t1t2평형 상태(가)평형 이동(나)새로운평형몰 농도molL( )A, B 1몰씩을 첨가하였을 때 평형이 이동하는 방향은 반응 지수와 평형 상수를 비교하여 알 수 있다.정반응이 발열 반응이므로 온도를 높였을 때 역반응 쪽으로 평형이 이동한다.정반응은 발열 반응이다.문제 분석하기A( g) FLLE 2B( g) + C( g) ΔH>03➡ 평형 상수식은 K=[B]2[C][A]이고, 정반응은 흡열 반응이므로 온도가 높아지면 평형 상수가 커진다.시간평형 Ⅰ평형 Ⅱ온도변화A~C 중한 물질 첨가몰수(몰)43210t1t2t3온도를 변화시켰을 때 평형 상수가 작아지므로 역반응이 일어났다. ➡ 반응하는 농도비가 2：1이므로 감소하는 것은 생성물 중 B, 증가하는 것은 반응물인 A임을 알 수 있다.A는 증가하고 B는 감소하므로 역반응이 일어났다. ➡ B가 완만하게 감소하므로 또 다른 생성물인 C를 첨가한 것이다.(ㄴ)BA정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 8614. 10. 28. 오후 5:35 Ⅲ. 화학 평형087ㄴ. 정반응이 발열 반응이므로 온도를 높이면 흡열 반응인 역반응 쪽으로 평형이 이동한다. ㄷ. A는 , B는 , C와 D는 과 중 하나이고, 기체의 부피가 1 L이므로 [A], [B], [C], [D]는 각각 2, 2, 8, 8이다. 따라서 (가)에서 평형 상수 K=[C][D][A][B]3=8\82\23=4이다.바로알기ㄱ. 평형 이동이 일어나지 않는다면 부피가 2배가 될때 압력이 1/2로 된다. 그러나 조건이 변하면 평형 이동이 일어나므로 전체 압력은 (가)가 (나)의 2배가 조금 못 된다.ㄴ. 평형 상수식에 (가)의 평형 농도를 대입하면 평형 상수(K)를 구할 수 있다.K=[C]2[A]3[B]=0.420.23\0.6=100/3바로알기ㄱ. 온도를 높였더니 반응물이 증가하고 생성물이 감소하였으므로 역반응이 일어난 것이다. 따라서 역반응이 흡열 반응이므로 정반응은 발열 반응이다.ㄷ. 촉매는 평형에 도달하는 시간만 변화시킬 뿐 평형 상수에 영향을 주지 않는다.K(가)=[C]2[A][B], K(나)=[D]2[A][C]2K=[D]2[A]2[B]=[C]2[A][B]\[D]2[A][C]2=K(가)\K(나)=2바로알기ㄱ. (가)는 흡열 반응(ΔH>0)이므로 온도를 높이면 온도를 낮추는 흡열 반응인 정반응 쪽으로 평형이 이동하여 반응물인 A의 농도가 감소한다.ㄴ. (가)에 생성물 C 1몰을 첨가하면 역반응이 일어나 생성물의 농도가 감소하고 반응물의 농도가 증가한다. 화학 반응식A( g) + B( g) FLLE 2C( g) 처음 농도(mol/L)222+1반응 농도(mol/L)+x+x-2x평형 농도(mol/L)2+x2+x3-2x온도가 일정하면 평형 상수가 변하지 않으므로 새로운 평형 농도는 다음과 같이 평형 상수(K)를 이용해 구할 수 있다.K=[C]2[A][B]=(3-2x)2(2+x)\(2+x)=1, x=1/3 이 값을 평형 농도에 대입하면[A]=[B]=2+x=2+1/3=7/3(M), [C]=3-2x=3-2/3=7/3(M)이다.즉, 새로운 평형에 도달하였을 때 몰 농도는 [A]=[B]=[C]이다.5 ㄱ. PV=nRT에 의해 기체의 부피와 온도가 같을 때 압력은 몰수에 비례하므로 (가)에서 A의 압력(x)은 12기압이다. 0.3몰：x기압=0.2몰：8기압, x=12ㄴ. (가)에서 0.5 L, 8기압일 때 B의 몰수는 0.2몰이다. 기체의 압력과 온도가 같을 때 몰수는 부피에 비례하므로 (나)에서 1 L, 8기압일 때 기체 A, B, C의 총 몰수는 0.4몰이다.즉, 반응한 몰수와 평형 상태에서의 몰수는 다음과 같다.물질ABC처음 몰수(몰)0.30.20반응 몰수(몰)-0.1-0.1+0.1평형 몰수(몰)0.20.10.1(나)에서 C의 몰 분율은 0.10.2+0.1+0.1=1/4이므로 C의 부분 압력은 8기압×1/4=2기압이다.바로알기ㄷ. (나)에서 반응 용기의 부피는 1 L이고, A는 0.2몰, B는 0.1몰, C는 0.1몰이므로 이 반응의 평형 상수(K)는 다음과 같다.K=[C][A][B]=0.10.2\0.1=5문제 분석하기aA( g) + bB( g) FLLE cC( g)7시간(분)0.2t0.40.60.80몰 농도 ( )MACB(가)(나)반응 농도비 A：B：C=(0.8-0.2)：(0.8-0.6)：0.4=3：1：2➡ a=3, b=1, c=2➡ 3A( g) + B( g) FLLE 2C( g)문제 분석하기A( g) + 3B( g) FLLE C( g) + D( g) ΔH<06고정장치고정장치고정장치평형 (가)평형 (나)평형 (다)부피 2배8몰온도 일정온도 높임2몰7몰5몰3몰7몰2몰8몰?역반응이 진행될 때 증가하는 물질 와 는 반응물이므로 A와 B 중 하나이다. ➡ 반응 몰수비가 ： =3：1이므로 반응식의 계수가 3인 B는 , 반응식의 계수가 1인 A는 이다.기체의 몰수가 감소하는 반응이므로 부피를 증가(압력을 감소)시키면 역반응 진행ΔH<0인 발열 반응이므로 온도를 높이면 역반응 진행역반응이 진행될 때 감소하는 물질 와 는 생성물이므로 C와 D 중 하나이다.정답친해(화Ⅱ)_3-1단원(67~89).indd 8714. 10. 28. 오후 5:35 088정답친해ㄱ. 같은 온도에서 증기 압력이 작을수록 분자 간 인력이 크다. 증기 압력은 X>Y이므로 분자 간 인력은 XY이므로 기준 끓는점은 X(다)이다.바로알기ㄱ. (가)에서 기체의 부분 압력은 N2가 (1520-28) mmHg, He이 (760-28) mmHg이므로 N2가 He의 2배보다 조금 더 크다. ㄴ. 밀도=질량부피인데, 기체의 질량은 분자 수에 비례하고 PV=nRT에 의해 nV=PRT이므로 일정한 온도에서 밀도는 부분 압력으로 알 수 있다. (가)와 (나)는 온도가 27 *C로 일정하므로 A에서 수증기의 부분 압력이 같아 밀도는 (가)=(나)이다. 15 기체의 용해도는 온도가 낮을수록, 압력이 높을수록 증가한다.ㄷ. 삼중점에서는 고체, 액체, 기체가 서로 평형을 이루며 공존하므로 세 상태의 자유 에너지 값이 같아 자유 에너지 변화 ΔG=0이다.바로알기ㄱ. 온도가 높아질수록 기체의 용해도는 감소한다. A와 B는 압력은 P1으로 같지만 온도가 다르며, 온도가 낮은 A가 B보다 더 많이 녹는다.ㄴ. 같은 온도에서 압력과 용해도는 비례하므로 B가 C보다 적게 녹는다. 따라서 P1：B=P2：C이므로 B=P1P2 C, 즉 B가 C의 P1P2배이다.바로알기ㄱ. PA는 그래프의 기울기가 가장 크므로 비열이 가장 작다. 따라서 PA에서는 기체 상태로 존재하므로 PA의 압력은 삼중점의 압력보다 낮다. PB는 온도가 일정한 구간 이전보다 이후의 기울기가 작으므로 비열이 작은 고체에서 비열이 큰 액체로 상태 변화가 일어나고 있는 것을 나타낸다. 따라서 PB의 압력은 삼중점의 압력보다 높다. PC는 융해 곡선 상에서부터 액체로 되는 경우를 나타내므로 PC의 압력은 삼중점의 압력보다 높다. (나)에서 고체의 녹는점은 압력이 높을수록 감소하므로 녹는점이 낮은 PC는 PB보다 압력이 높은 상태이다. 따라서 압력의 크기는 PAH3PO4>CH3COOH 순이다.짝염기의 세기는 짝산의 세기와 반대이다. 즉, 강산의 짝염기는 약염기이고, 약산의 짝염기는 강염기이다. 따라서 짝염기의 세기는 NO3-[OH-], 염기성 용액에서는 [H3O+]<[OH-]이다.⑶ pH는 수용액 속 [H3O+]의 역수에 대한 상용로그 값이므로 [H3O+]가 커질수록 pH는 작아진다.⑷ 25 *C에서 물의 이온곱 상수 Kw는 1.0\10-14으로 일정하므로 pH와 pOH의 합은 항상 14로 일정하다.⑸ pH 값이 커질수록 수용액의 산성은 약해지고, 염기성은 강해진다.2 pH=-log[H3O+]이고, pOH=-log[OH-]이며, pH+ pOH=14(25 *C)이다. log5=log10/2=1-log2=0.7이므로 각각의 경우에 대하여 pH와 pOH를 구하면 다음과 같다.A：pH=-log(5.0\10-8)=8-log5=7.3B：pH=-log(1.0\10-3)=3C：pOH=-log(1.0\10-7)=7, pH=14-pOH=7D：pOH=-log(1.0\10-12)=12, pH=14-pOH=23 염산(HCl)은 수용액 상태에서 다음과 같이 이온화한다. HCl + H2O FLLE H3O+ + Cl-처음 농도(M) C 0 0반응 농도(M) -Cα +Cα +Cα 평형 농도(M) C(1-α) Cα Cα 즉, H3O+의 몰 농도는 처음 몰 농도(C)\이온화도(α)이므로 [H3O+]=0.10\0.94=0.094(M)이다.4 ⑴ pH=-log[H3O+]=-logCα=-log(0.1\0.01)=-log(1\10-3)=3⑵ Ka=Cα2으로부터 α 값을 먼저 구한 후 pH를 구한다.Ka=Cα2=0.1\α2=4.0\10-7, α=2.0\10-3pH=-log[H3O+]=-logCα=-log(0.1\2.0\10-3)=-log(2.0\10-4)=4-log2=4-0.3=3.7⑶ pOH=-log[OH-]=-logCα=-log(0.01\0.9)=-log(9\10-3)=3-log(32)=3-2log3=2.04따라서 pH=14-pOH=11.96이다.5 NaOH의 몰수=질량화학식량 =0.440=0.01(몰)이다. 이 수용액은 500 mL(=0.5 L)에 NaOH 0.01몰이 녹아 있으므로 몰 농도는 0.01몰0.5 L =0.02 M이다.pOH=-log[OH-]=-log(0.02)=-log(2\10-2)=2-log2=1.7개념 확인 문제248쪽1 음, 양 2 정염 3 가수 분해 4 산, 염기 5 공통 이온 효과 6 완충 용액D 1 ⑴ × ⑵ × ⑶ ◯ ⑷ × 2 ㄴ, ㄷ, ㅁ 3 ㉠ 음이온, ㉡ 산성, ㉢ 양이온, 음이온 E 4 ⑴ ◯ ⑵ ◯ ⑶ ◯ ⑷ × 5 ①화학3-2단원정답(90~114).indd 9114. 10. 28. 오후 5:35 092정답친해⑵ 산과 염기의 중화 반응에서는 H+과 OH-이 반응하여 물이 생성된다.H+(aq) + OH-(aq) H2O(l)앙금이 생성되는 경우에는 앙금 생성 반응도 알짜 이온 반응식에 포함시켜야 한다.⑶ 중화점의 pH는 사용한 산과 염기의 세기에 따라 달라지는데, 이것은 생성된 염의 가수 분해 반응 때문이다.⑷ 약산과 강염기의 중화 적정에서는 pH가 급격히 변하는 구간이 염기성 쪽에 치우쳐 있어 페놀프탈레인의 변색 범위가 포함되므로 지시약으로 페놀프탈레인을 사용할 수 있다.⑸ 약산과 강염기의 중화 적정에서는 생성된 염이 가수 분해하여 OH-을 생성하므로 중화점의 pH>7이고, 강산과 약염기의 중화 적정에서는 생성된 염이 가수 분해하여 H3O+을 생성하므로 중화점의 pH<7이다.2 ⑴ NaOH 0.1몰이 내놓는 OH-의 몰수는 0.1몰이다. 그런데 H2SO4 1몰은 H+ 2몰을 내놓으므로 NaOH 0.1몰을 완전히중화시키는 데 필요한 H2SO4의 몰수는 0.05몰이다. 이때 중화되는 H+과 OH-의 몰수는 각각 0.1몰이다.⑵ NH3 0.1몰을 물에 녹여 만든 1 L 암모니아수의 몰 농도는 0.1 M이다. 따라서 중화 반응의 양적 관계에 의해 0.1 M 암모니아수 10 mL를 완전히 중화시키는 데 필요한 0.2 M 염산(HCl)의 부피(V1)는 5 mL이다.n1M1V1=n2M2V21\0.2 M\V1=1\0.1 M\10 mL, V1=5 mL3 산과 염기의 중화 적정 실험에서 미지의 산 수용액의 농도(M1)를 구하기 위해서는 산과 염기의 가수(n1, n2), 사용한 염기 수용액의 농도(M2)와 부피(V2), 산 수용액의 부피(V1)를 알아야 한다.n1M1V1=n2M2V2바로알기② 산과 염기의 중화 반응에서는 산의 이온화도, 즉 산과 염기의 세기는 고려할 필요가 없다. 약산이라고 할지라도 수산화 나트륨 수용액에 의해 중화되면 평형이 이동하여 모두 이온화되기 때문이다.4 (가), (나), (다)의 경우 모두 산의 H+ 몰수와 염기의 OH- 몰수가 같으므로 조건대로 혼합하였을 경우 산과 염기가 완전히 중화된다. (가)는 강산과 강염기의 중화 반응이므로 중화점의 pH=7, (나)는 강산과 약염기의 중화 반응이므로 중화점의 pH<7, (다)는 약산과 강염기의 중화 반응이므로 중화점의 pH>7이다. 따라서 각 혼합 수용액의 pH는 (다)>(가)>(나)의 순이다.4 ⑴ 완충 용액은 약산과 그 약산의 짝염기 또는 약염기와 그 약염기의 짝산이 약 1 : 1로 섞여 있는 수용액으로, 적은 양의 산이나 염기를 넣어도 공통 이온 효과에 의해 pH가 크게 변하지 않는다.⑵ 약산과 그 약산의 짝염기 또는 약염기와 그 약염기의 짝산으로 구성된 완충 용액에는 공통 이온이 들어 있다. 완충 용액에 산이나 염기가 첨가될 때 약산 또는 약염기의 이온화 평형이 이동하므로 산이나 염기 첨가에 의한 pH 변화를 최소화할 수 있다.⑶ CH3COOH(aq) + H2O(l) FLLE CH3COO-(aq) + H3O+(aq)이 평형에 있을 때 HCl을 가하면 H3O+이 증가하므로 CH3COOH의 이온화 평형은 H3O+이 감소하는 역반응 쪽으로 이동한다.⑷ NH3(aq) + H2O(l) FLLE NH4+(aq) + OH-(aq)이 평형에 있을 때 NaOH 수용액을 가하면 OH-이 증가하므로 NH3의 이온화 평형은 OH-이 감소하는 역반응 쪽으로 이동한다.5 완충 용액은 약산과 그 약산의 짝염기 또는 약염기와 그 약염기의 짝산을 비슷한 양으로 섞은 용액이다.② NH3 + NH4Cl(NH4+ + Cl-)③ H2CO3 + NaHCO3(Na+ + HCO3-) ④ NaH2PO4 (Na+ + H2PO4-) + Na2HPO4(2Na+ + HPO42-)⑤ CH3COOH + CH3COONa(Na+ + CH3COO-)바로알기① HCl과 NaCl은 강산과 강산의 염이므로 완충 용액이 될 수 없다.1 ⑴ 산과 염기의 몰수가 같더라도 몰당 내놓는 H+과 OH-의 몰수가 다를 수 있다. 예를 들어 같은 몰수비의 H2SO4과 NaOH의 경우 몰당 내놓는 H+과 OH-의 몰수가 2：1이므로 완전히 중화되지는 않는다. 따라서 산과 염기가 완전히 중화하려면 산과 염기의 가수를 고려하여 다음과 같은 양적 관계가 성립해야 한다.n1M1V1=n2M2V2개념 확인 문제253쪽1 H2O 2 몰수, 몰수 3 지시약 4 중화 적정 5 중화점 6 중화 적정F 1 ⑴ × ⑵ ◯ ⑶ × ⑷ ◯ ⑸ ◯ 2 ⑴ (가) 0.05몰 (나) H+ : 0.1몰, OH- : 0.1몰 ⑵ 5 mL 3 ② 4 (다)>(가)>(나)약염기약산약산약산짝염기짝염기짝산짝염기화학3-2단원정답(90~114).indd 9214. 10. 28. 오후 5:35 Ⅲ. 화학 평형093⑵ 물은 자동 이온화 평형에서 수소 이온을 내놓기도 하고 받기도 하므로 산과 염기의 역할을 모두 하는 양쪽성 물질이다.⑶ 물의 짝산은 물(H2O)에 수소 이온이 결합된 형태이어야 하므로 H3O+이다.⑷ 25 *C에서 Kw=[H3O+][OH-]=1.0\10-14이므로 순수한 물은 [H3O+]=[OH-]=1.0\10-7 M이다. 2 -3pH=3이므로 [H3O+]=1.0\10-3 M이다. 25 *C에서 물의 이온곱 상수 Kw=[H3O+][OH-]=1.0\10-14이므로 (1.0\10-3)\[OH-]=1.0\10-14이다. 따라서 [OH-]=1.0\10-11 M이다.3 -1⑴ CH3COONa이 물에 녹아 생성되는 CH3COO-은 CH3COOH의 이온화 평형에 의해서도 생성되므로 공통 이온이다. ⑵, ⑶, ⑷ 산을 넣으면 CH3COOH의 이온화 평형은 역반응 쪽으로 이동하므로 CH3COO-의 농도가 감소하며, 이 과정에서 증가한 H3O+이 제거되므로 pH는 거의 일정하게 유지된다. 또한 염기를 넣으면 CH3COOH의 이온화 평형은 정반응 쪽으로 이동하므로 CH3COO-의 농도가 증가하며, 이 과정에서 증가한 OH-이 H3O+과 반응하여 제거되므로 pH는 거의 일정하게 유지된다.3 -2이 혼합 용액은 약산 CH3COOH과 그 약산의 짝염기 CH3COO-이 약 1 : 1로 섞여 있는 수용액으로, 적은 양의 산이나 염기를 넣어도 공통 이온 효과에 의해 pH가 크게 변하지 않는다.중화점까지 사용된 0.1 M BOH 수용액의 부피가 10 mL이므로 중화 반응의 양적 관계를 이용하여 HA 수용액의 몰 농도(x)를 구하면 다음과 같다. n1M1V1=n2M2V21\x\10 mL=1\0.1 M\10 mL, x=0.1 M따라서 HA 수용액의 몰 농도는 0.1 M이다.1 -1이온화 상수식에서 용매인 물은 나타내지 않는다. 따라서 이온화 상수(Ka)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.Ka=[H3O+][CN-][HCN]1 -2산은 수소 이온(H+)을 내놓는 물질이므로 반응물에서는 HCN, 생성물에서는 H3O+이다.HCN(aq) + H2O(l) FLLE H3O+(aq) + CN-(aq) 산 염기 산 염기1 -3⑴ 짝산에서 수소 이온(H+) 1개가 떨어져 나간 것이 짝염기이다. 즉, HCN의 짝염기는 CN-이다.짝산 FLLE 짝염기 + H+ ⑵ 이온화 상수(Ka)가 매우 작으므로 이온화 평형에서 역반응이 우세하다. 따라서 HCN는 H3O+보다 약한 산이다.⑶ HCN는 이온화 상수가 매우 작은 약산으로, 이온화 평형에서 역반응이 우세하다. 따라서 HCN는 대부분 분자 상태로 존재한다.1 -4pH=12이므로 [H3O+]=1.0\10-12 M이다. 이 값을 이온화 상수식에 대입하면 다음과 같다.Ka=[H3O+][CN-][HCN]=1.0\10-12\[CN-][HCN]=6.2\10-10따라서 [CN-][HCN]=6.2\102이므로 [HCN]：[CN-]=1：620이다.2 -1평형 상수식에 순수한 물질인 액체나 고체는 나타내지 않는다. 따라서 물의 이온곱 상수(Kw)는 다음과 같이 나타낸다.Kw=[H3O+][OH-] 2 -2⑴ 주어진 표에서 온도가 높아지면 물의 이온곱 상수(Kw)가 커지므로 온도가 높을수록 이온화도가 커지는 것을 알 수 있다. 물의 자동 이온화 평형은 정반응이 흡열 반응이므로 온도가 높을수록 정반응 쪽으로 평형이 이동하여 물의 이온곱 상수가 커진다.대.표.자.료1 1 Ka=[H3O+][CN-][HCN] 2 HCN, H3O+ 3 ⑴ ◯ ⑵ × ⑶ × 4 ③대.표.자.료2 1 Kw=[H3O+][OH-] 2 ⑴ × ⑵ ◯ ⑶ × ⑷ ◯ 3 1.0\10-11 M대.표.자.료3 1 ⑴ ◯ ⑵ × ⑶ × ⑷ ◯ 2 ①대.표.자.료4 1 0.1 M 2 0.01 3 ③ 4 페놀프탈레인대표 자료 분석254~255쪽문제 분석하기4 -110BOH 수용액의 부피(mL)pH13730중화점의 pH>7 ➡ 수용액은 염기성을 띤다.BOH 수용액을 가하기 전 HA 수용액의 pH =3화학3-2단원정답(90~114).indd 9314. 10. 28. 오후 5:35 094정답친해바로알기ㄴ. pH=-log[H3O+]이므로 [H3O+]가 클수록 pH는 작다. 주어진 표에서 HA의 농도가 묽을수록 H3O+의 농도가 감소하므로 용액의 pH는 증가한다.ㄷ. HA의 농도가 묽을수록 이온화도는 증가하지만, 이온화 상수(Ka)는 온도가 변하지 않는 한 달라지지 않는다.03 주어진 이온화 평형식으로부터 이온화 상수 Ka=[H3O+][HCOO-][HCOOH]이고, 각 물질의 평형 상태에서의 몰 농도를 이 식에 대입하면 다음과 같다.Ka=[H3O+][HCOO-][HCOOH]=Ca\CaC(1-a)=Ca21-a약산의 이온화도는 매우 작으므로 1-am1이 되어 Ka=Ca2이다. 따라서 a=4KaCr , [H3O+]=Ca=1KaCz이므로 H3O+의 농도를 구하려면 폼산(HCOOH) 수용액의 몰 농도(C)와 HCOOH의 이온화 상수(Ka)가 필요하다.(가) 수용액에서 [OH-]=Ca이므로 0.2 M NH3 수용액에서 [OH-]=Ca=0.2\0.01=2\10-3(M)이다.(나) 이온화 상수식과 평형 농도를 이용하여 이온화 상수(Kb)를 구하면 다음과 같다.Kb =[NH4+][OH-][NH3]=Ca\CaC(1-a)=Ca21-a =0.2\(0.01)21-0.01m2\10-5[다른 풀이] 약염기의 이온화도와 이온화 상수의 관계식을 이용하여 구하면 다음과 같다.Kb=Cα2=0.2\(0.01)2=2\10-505 아세트산(CH3COOH)의 이온화 평형에서 산과 염기의 관계는 다음과 같다.CH3COOH(aq)+H2O(l) FLLE CH3COO-(aq)+H3O+(aq) 산 염기 염기 산ㄱ. H2O은 수소 이온을 받았으므로 염기로 작용하였다.ㄴ. 짝염기에서 수소 이온 1개가 결합한 것이 짝산이다. ㄷ. 이온화 상수가 매우 작으므로 역반응이 우세하다. 따라서 H3O+은 CH3COOH보다 강한 산이다.4 -2pH=-log[H3O+]이고 BOH 수용액을 가하기 전 HA 수용액의 pH=3이므로 [H3O+]=10-3 M이다. 이때 HA 수용액의 몰 농도(C)는 0.1 M이므로 [H3O+]=Ca=0.1\a =10-3, 이온화도(a)=0.01이다.4 -3중화점의 pH가 7보다 크므로 수용액은 염기성을 나타낸다. 그 이유는 HA 수용액과 BOH 수용액이 중화 반응하여 생성되는 염 BA에서 음이온인 A-만 가수 분해하여 OH-을 생성하기 때문이다. 따라서 HA는 약산, BOH는 강염기이다.4 -4메틸 오렌지의 변색 범위는 산성 쪽에 치우쳐 있고, 페놀프탈레인의 변색 범위는 염기성 쪽에 치우쳐 있다. 지시약의 변색 범위가 중화점을 포함해야 하므로 염기성 변색 범위를 가지는 페놀프탈레인이 적당하다.01 pH=-log[H3O+]이고, [H3O+]=Cα이다. 따라서 산 HA, HB, HC 수용액의 [H3O+]를 구하면 다음과 같다.산HAHBHC농도(M)=C0.010.10.5이온화도=a0.90.70.1[H_3O^+]=Ca0.009 M0.07 M0.05 M[H3O+]가 클수록 pH는 작아지므로 HA, HB, HC 수용액의 pH는 HA>HC>HB이다.02 ㄱ. 주어진 표에서 HA의 농도가 묽을수록 이온화도가 증가함을 알 수 있다. 같은 온도에서 동일한 산의 이온화도는 농도가 진할수록 감소한다. 그리고 이온화도(a)가 작아도 산의 농도(C)가 진할수록 H3O+의 농도가 커진다.[H3O+]=Ca내신 만점 문제01 HA>HC>HB 02 ① 03 ㄷ, ㄹ 04 (가) 2\10^-^3 M (나) 2\10^-^5 05 ⑤ 06 ④ 07 ④ 08 ⑤ 09 ④ 10 ② 11 (가) 0.01 (나) 3 12 ⑤ 13 ④ 14 ④ 15 ⑤ 16 ④ 17 ④ 18 ② 19 ① 20 0.05 M 21 ④ 22 ③ 23 ⑤ 24 ③ 25 ㄴ, ㄷ 26 ⑤ 27 해설 참조 28 해설 참조 29 해설 참조256~261쪽문제 분석하기NH3(aq) + H2O(l) FLLE NH4+(aq) + OH-(aq)처음 농도(M) C 0 0반응 농도(M) -Ca +Ca +Ca_____________________________________________________평형 농도(M) C(1-a) Ca CaKb=[NH4+][OH-][NH3]=Ca\CaC(1-a)=Ca21-a04NH3는 약염기이므로 1-am1이라 하면 Kb=Ca2이다.화학3-2단원정답(90~114).indd 9414. 10. 28. 오후 5:35 Ⅲ. 화학 평형095① H2O은 (가)에서는 염기로 작용하고, (나)에서는 산으로 작용한다.② 이온화 평형에서 수소 이온을 받는 물질은 염기이므로 (가)에서 CH3COO-은 CH3COOH의 짝염기이다.③ 아세트산(CH3COOH)이 약산이므로 산의 세기는 CH3COOH (가)>(나) 순이다.ㄷ. pH 7.0인 용액 (나)에 NH4Cl을 녹였을 때 pH가 5.6으로 감소하였으므로 NH4Cl 수용액은 산성을 나타낸다. 즉, NH4+이 가수 분해하여 H3O+의 농도를 증가시킨다.16 25 *C에서 아세트산(CH3COOH) 수용액은 다음과 같이 이온화 평형을 이룬다. CH3COOH(aq) + H2O(l) FLLE H3O+(aq) + CH3COO-(aq) Ka=1.8\10-525 *C에서 0.1 M CH3COOH 수용액 100 mL에는 0.1 M\ 0.1 L=0.01몰의 아세트산이 들어 있으므로 아세트산 나트륨(CH3COONa) 0.01몰을 녹이면 약산과 그 약산의 짝염기가 1 : 1로 혼합된 완충 용액이 된다.①, ②, ③ 아세트산 나트륨을 수용액에 녹이면 CH3COO-이 생성되는데, 이 CH3COO-은 아세트산의 이온화 평형에서 생성물도 되어 공통 이온으로 작용하므로 아세트산의 이온화 평형은 역반응 쪽으로 이동한다. 또, 아세트산의 이온화 평형이 역반응 쪽으로 이동하면 CH3COO-이 H3O+과 결합하므로 H3O+의 농도는 감소한다.⑤ 혼합 용액에 염기가 소량 첨가되면 산인 CH3COOH과 중화 반응하여 제거되고, 산이 소량 첨가되면 염기인 CH3COO-과 결합하여 제거되므로 수용액의 pH가 거의 일정하게 유지된다.바로알기④ 온도가 같으므로 이온화 상수(Ka)는 일정하다. 17 (가) H2CO3(aq) + H2O(l) FLLE HCO3-(aq) + H3O+(aq) 의 평형에 소량의 HCl을 첨가하면 H3O+의 공통 이온 효과에 의해 역반응(ㄴ)이 일어나 다시 평형을 이룬다.(나) 소량의 NaOH 수용액을 첨가하면 OH-이 H2CO3과 중화 반응(ㄷ)을 하여 다시 평형을 이룬다.③ [H3O+]가 클수록 수용액의 산성이 강해지며 pH가 작아진다. 바로알기⑤ 25 *C에서 염기성 수용액은 [OH-]가 [H3O+] 보다 크므로 [H3O+]는 1.0\10-7 M보다 작다. 13 ①, ② 온도가 높을수록 물의 이온곱 상수(Kw)가 커진다. 즉, 온도가 높을수록 자동 이온화로 이온이 많이 생성되어 [H3O+]와 [OH-]가 커지므로 pH와 pOH는 모두 작아진다.③ 25 *C에서 Kw=[H3O+][OH-]=1\10-14이므로 [H3O+] =[OH-]=1\10-7 M이다.⑤ 온도가 높을수록 평형 상수인 물의 이온곱 상수가 커지므로 물의 자동 이온화 반응은 흡열 반응이다.바로알기④ 50 *C에서 Kw=[H3O+][OH-]=6\10-14이므로 [H3O+]=16\10-7 M이다. 따라서 [H3O+]>10-7 M이므로 pH<7이다.14 각 염의 수용액에서 액성은 다음과 같다.염NaClNH4ClKHSO4NaHCO3CH3COONa액성중성산성(가) 산성(나) 염기성염기성① NaCl은 물에 녹아 가수 분해하지 않으므로 Na+과 Cl-으로 존재한다.② NH4Cl 수용액은 약염기의 양이온인 NH4+이 일부 가수 분해하여 H3O+을 생성하므로 산성을 나타낸다. ③ K+과 HSO4-은 가수 분해하지 않는데, HSO4-은 강산의 음이온으로 염기성은 약하고 추가로 이온화할 수 있는 수소 이온을 가지고 있어 다음과 같이 이온화한다. HSO4- ＋ H2O FLLE SO42- ＋ H3O+⑤ CH3COONa 수용액은 약산의 음이온인 CH3COO-이 일부 가수 분해하여 OH-을 생성한다.바로알기④ NaHCO3 수용액은 약산의 음이온인 HCO3-이 일부 가수 분해하여 OH-을 생성하므로 염기성을 나타낸다.문제 분석하기NaHCO3 Na+ + HCO3-HCO3- + H2O FLLE H2CO3 + OH- ➡ 염기성NH4Cl NH4+ + Cl-NH4+ + H2O FLLE NH3 + H3O+ ➡ 산성15NaHCO3(가)(나)(다)pH 6.0pH 7.0pH 5.6NH4Cl약산의 음이온이므로 가수 분해하여 OH-을 생성한다.약염기의 양이온이므로 가수 분해하여 H3O+을 생성한다.문제 분석하기18뷰렛묽은 황산눈금 읽기0.10 MNaOH 수용액중화 적정에 사용된 표준 용액의 부피를 정확하게 측정한다.농도를 아는 표준 용액농도를 모르는미지 용액액면의 오목한 부분의 눈금을 읽는다.화학3-2단원정답(90~114).indd 9614. 10. 28. 오후 5:35 Ⅲ. 화학 평형097바로알기① AOH의 중화점은 pH 7이고 BOH의 중화점은 pH 7보다 낮은 부분에 위치하므로 AOH는 강염기이고, BOH는 약염기이다.또는 AOH와 BOH 수용액은 농도가 같은데 염산(HCl)을 가하기 전 AOH의 pH가 BOH의 pH보다 크므로 AOH는 BOH보다 이온화도가 큰 강한 염기임을 알 수 있다.② AOH가 BOH보다 강한 염기이므로 AOH의 이온화도는 BOH의 이온화도보다 크다.④ AOH의 중화점은 pH 7이므로 중화점에서 용액은 중성을 나타낸다.⑤ AOH의 중화 적정 곡선에서 pH가 급격하게 변하는 구간에 페놀프탈레인의 변색 범위가 포함되므로 지시약으로 페놀프탈레인을 사용할 수 있다.그러나 BOH의 중화 적정 곡선에서 pH가 급격하게 변하는 구간에 페놀프탈레인의 변색 범위가 포함되지 않으므로 지시약으로 페놀프탈레인을 사용할 수 없다. 이 경우 변색 범위가 산성 쪽에 있는 메틸 오렌지를 사용한다.① 중화 반응의 양적 관계 n1M1V1=n2M2V2를 이용하여 HA 수용액의 농도(x)를 구하면 다음과 같다.1\x\20 mL=1\0.1 M\10 mL, x=0.05 M② HA는 약산이므로 강산인 HB보다 이온화도가 작다. 일반적인 중화 적정 실험 방법은 다음과 같다.먼저 적정하고자 하는 물질을 피펫을 이용하여 삼각 플라스크에 넣는다. 중화 적정할 때 pH가 급격히 변하는 구간에 변색 범위가 포함되는 지시약을 삼각 플라스크에 1￣2방울 떨어뜨린다.지시약의 색 변화가 나타날 때까지 표준 용액을 떨어뜨린다.지시약의 색 변화가 나타나면 그때까지 떨어뜨린 표준 용액의 부피를 구하고, n1M1V1=n2M2V2의 관계식을 이용하여 미지 용액의 농도를 구한다.② 순서에 맞게 주어진 실험을 배치하면 (가) → (다) → (라) → (마) → (나)의 순서가 된다.19 농도를 모르는 묽은 황산은 피펫(A)을 이용해 부피를 정확히 측정하여 삼각 플라스크에 넣는다.페놀프탈레인 용액은 산성과 중성에서는 무색, 염기성에서는 붉은색을 나타낸다. 강산을 강염기로 적정하므로 용액의 액성은 산성에서 중성을 거쳐 염기성으로 바뀐다. 따라서 페놀프탈레인의 색은 무색(B)에서 붉은색(C)으로 변한다.20 황산(H2SO4)은 2가 산이다. 묽은 황산 10.0 mL를 중화시키는 데 필요한 0.10 M NaOH 수용액의 부피가 10.0 mL이므로 n1M1V1=n2M2V2에 의해 묽은 황산의 농도(x)는 다음과 같다.2\x\10.0 mL=1\0.10 M\10.0 mL, x=0.05 Mㄴ. HA 수용액 20 mL를 완전히 중화시키는 데 필요한 0.1 M NaOH 수용액의 부피가 20 mL이므로 n1M1V1=n2M2V2에 의해 HA 수용액의 농도(x)는 다음과 같다.1\x\20 mL=1\0.1 M\20 mL, x=0.1 Mㄹ. 약산과 강염기의 중화 반응이므로 중화점이 염기성을 나타낸다. 따라서 지시약으로는 페놀프탈레인이 적당하다. 바로알기ㄱ. 약산과 강염기의 중화 반응에서는 생성된 염이 가수 분해하여 염기성을 띠므로 중화점에서 pH(x)는 7보다 크다.ㄷ. 적정 전 HA 수용액은 pH=3이다. [H3O+]=Ca이므로 이온화도(a)는 다음과 같이 구할 수 있다.[H3O+]=1\10-3 M=Ca=0.1 M\a, a=0.01문제 분석하기21014pH2010NaOH 수용액의 부피(mL)303약산과 강염기의 중화 반응이므로 중화점에서 pH>7이다.약산중화점까지 소비된 NaOH 수용액의 부피는 20 mL이다.문제 분석하기22HCl 수용액의 부피(mL)15pHAOHBOH1470AOH의 중화점은 pH=7이다.BOH의 중화점은 pH<7이다. ➡ 생성된 염이 가수 분해하여 H3O+을 내놓는다.중화점까지 소비된 염산(HCl)의 부피가 모두 15 mL이다.1\x\30 mL=1\0.1 M\15 mL, x=0.05 M➡ AOH와 BOH 수용액의 농도(x)는 모두 0.05 M이다.(③)문제 분석하기23NaOH 수용액의 부피(mL)14702010HAHBpHNaOH은 강염기이므로 중화점에서 pH>7인 HA는 약산이고, pH=7인 HB는 강산이다.중화점까지 소비된 표준 용액의 부피가 다르므로 HA와 HB 수용액의 농도가 다르다.화학3-2단원정답(90~114).indd 9714. 10. 28. 오후 5:35 098정답친해바로알기ㄱ. 중화점까지 소비된 NaOH 수용액의 부피가 같으므로 HA 수용액과 HB 수용액의 몰 농도는 같다.ㄹ. 중화점에서 혼합 용액의 pH는 HA의 경우 pH>7이고, HB의 경우 pH=7이다.ㄱ. 중화점에서 미지 용액과 표준 용액의 부피가 20 mL로 같으므로 HA 수용액의 농도는 NaOH 수용액과 같은 0.1 M이다.ㄴ. 점 C의 pH는 약산의 음이온인 A-의 가수 분해에 의한 것이다.ㄷ. AB 구간에서 HA와 NaOH 혼합 수용액은 중화 반응이 절반 정도 일어나 HA와 A-의 농도비가 약 1 : 1인 완충 용액으로 작용한다.27 NH3의 이온화 상수(Kb)가 매우 작으므로 평형이 역반응 쪽으로 치우쳐 있다. 따라서 반응물보다 생성물이 더 강한 산과 강한 염기이다.●모범 답안●NH4+, 이온화 상수(Kb)가 매우 작으므로 평형이 역반응 쪽으로 치우친다. 따라서 역반응에서 산으로 작용하는 NH4+이 가장 강한 산이다.채점 기준배점NH4+을 고르고, 그 이유를 옳게 서술한 경우100 %NH4+만 고른 경우30 %28 ●모범 답안●물이 자동 이온화될 때 내놓는 H3O+과 OH-의 몰수비는 항상 1：1이고, 25 *C에서 물의 이온곱 상수 Kw=[H3O+][OH-] =1.0\10-14이다. 따라서 25 *C에서 [H3O+]=[OH-]=1.0\10-7 M이므로 증류수의 액성은 중성이다.채점 기준배점물의 이온곱 상수로 옳게 서술한 경우100 %물의 이온곱 상수를 이용하지 않고 물의 자동 이온화만 서술한 경우40 %29 ●모범 답안●메틸 오렌지, pH가 급변하는 범위가 산성 쪽에 치우쳐 있으므로 변색 범위가 산성 쪽에 있는 메틸 오렌지를 지시약으로 사용할 수 있다.채점 기준배점지시약을 옳게 고르고, 그 이유를 옳게 서술한 경우100 %지시약만 옳게 고른 경우30 %③ 중화점까지 소비된 NaOH 수용액의 부피가 HB 수용액의 경우 HA 수용액의 2배이다. 즉, HB 수용액의 농도는 HA 수용액 농도의 2배이다.④ HB는 강산이므로 중화점에서 가수 분해하지 않아 pH=7로 중성이다. 바로알기⑤ NaA는 약산의 음이온인 A-이 가수 분해하여 OH-을 생성하므로 염기성을 나타낸다.A- + H2O FLLE HA + OH-③ 중화점까지 소비된 표준 용액의 부피로 염기의 농도를 구하면 다음과 같다.AOH 수용액의 농도(x)：n1M1V1=n2M2V2,1\0.1 M\20 mL=1\x\20 mL, x=0.1 MBOH 수용액의 농도(y)：n1M1V1=n2M2V2,1\0.1 M\20 mL=1\y\10 mL, y=0.2 M바로알기①, ②, ④, ⑤ 중화점의 pH가 AOH>BOH이므로 염기의 세기는 AOH>BOH이다. 염기의 세기가 강할수록 이온화도도 크고 이온화 상수도 크므로 AOH>BOH이다. ㄴ. HA는 약산이고, HB는 강산이다. 산의 세기가 강할수록 이온화 상수가 크므로 이온화 상수는 HB가 HA보다 크다.ㄷ. 같은 농도의 산 수용액에서 음이온의 농도는 H3O+의 농도와 마찬가지로 이온화 상수가 클수록 크다. 따라서 음이온의 농도는 HB 수용액이 HA 수용액보다 크다.문제 분석하기250.1 M NaOH 수용액의 부피(mL)HA 수용액HB 수용액1412108642pH20304050100HA 중화점의 pH수용액의 몰 농도가 같을 때 pH가 작을수록 강한 산이다.➡ 산의 세기：HA7이므로 HA는 약산이다.HA의 농도가 0.1 M인데 pH=3이므로 이온화도는 0.01인 약산이다.화학3-2단원정답(90~114).indd 9814. 10. 28. 오후 5:35 Ⅲ. 화학 평형099⑶ 염다리는 다니엘 전지에서 쓰인다.⑷ Cu판 표면에서 발생하는 H2 기체가 표면에서의 전극 반응을 방해하기 때문에 분극 현상이 나타난다. 이산화 망가니즈를 넣어 주면 H2 기체가 H2O로 산화되므로 분극 현상을 막을 수 있다.4 ⑴ 금속의 반응성 크기는 Zn>Cu이다. 반응성이 큰 Zn판은 산화 전극(-극)이고, 반응성이 작은 Cu판은 환원 전극(+극)이다. ⑵, ⑶ 다니엘 전지는 산화 전극(-극)에서 Zn이 Zn2+으로 산화되어 용액 속에 녹아 들어가므로 Zn판의 질량은 감소하고, 환원 전극(+극)에서 Cu2+이 환원되어 Cu로 석출되기 때문에 Cu판의 질량은 증가한다. 이때 용액 속 Cu2+의 수가 감소하므로 CuSO4 수용액의 푸른색은 옅어진다.1 ⑴ 표준 수소 전극은 전극 전위의 기준으로 약속한 것으로 0.00 V로 정한다.⑵ 표준 환원 전위가 클수록 환원되기 쉽고, 표준 환원 전위가 작을수록 산화되기 쉽다. 금속의 반응성은 전자를 잃고 산화되려는 정도를 의미하므로 표준 환원 전위가 작을수록 커진다.⑶ 수소보다 이온화 경향이 작은 금속은 수소보다 환원되기 쉬우므로 표준 환원 전위가 (+)값이다.⑷ 표준 환원 전위가 클수록 환원되기 쉬우므로 전지의 환원 전극(+극)이 된다.⑸ 표준 전지 전위는 환원 전극의 표준 환원 전위에서 산화 전극의 표준 환원 전위를 빼서 구하므로 두 전극의 표준 환원 전위 차가 클수록 크다.⑹ ΔG*=-nFE*전지이므로 표준 전지 전위(E*전지)가 (+)값일 때 ΔG*가 (-)값이 되어 자발적인 전지 반응이 일어난다.2 표준 환원 전위 차가 클수록 전지의 표준 전지 전위가 크므로 A와 C로 이루어진 전지의 표준 전지 전위가 가장 크다. 또한, 화학 전지는 (+)극에서 환원 반응, (-)극에서 산화 반응이 일어나므로 표준 환원 전위가 큰 C가 (+)극이고, 표준 환원 전위가 작은 A가 (-)극이다.1 CuSO4 수용액에 Zn을 넣으면 Zn은 전자를 잃고 Zn2+으로 산화되어 용액 속으로 녹아 들어가고, 용액 속의 Cu2+이 전자를 얻고 환원되어 금속 Cu가 석출된다.⑴ Zn판 표면에 Cu2+이 환원되어 생성된 금속 Cu가 석출된다.⑵ CuSO4 수용액에 Zn을 넣었을 때 반응이 일어나는 것은 넣어 준 금속인 Zn이 Cu보다 반응성이 커서 전자를 잃고 산화되기 쉽기 때문이다.⑶ SO42-은 반응이 진행되는 동안 반응에 참여하지 않는 구경꾼 이온이므로 용액 속 SO42-의 수는 변하지 않는다.⑷ 반응이 진행되면서 용액 속 Cu2+의 수가 감소하므로 용액의 푸른색이 점점 옅어진다.2 ⑴ 화학 전지의 산화 전극(-극)은 전자를 잃고 양이온이 되기 쉬운(반응성이 큰) 금속이다.⑵ 볼타 전지에서 Zn이 Zn2+으로 산화되고 H+이 H2로 환원되므로 아연의 산화수는 증가하고, 수소의 산화수는 감소한다.⑶ 다니엘 전지를 구성할 때 금속을 그 금속의 양이온을 포함하는 전해질 수용액에 넣는다. 황산 아연 수용액에 아연판을 넣고 황산 구리(Ⅱ) 수용액에 구리판을 넣은 후 염다리로 연결한다.⑷ 볼타 전지는 수소 기체가 발생하므로 분극 현상이 일어나지만, 다니엘 전지는 분극 현상이 일어나지 않는다.⑴, ⑵ Zn은 Cu보다 반응성이 크기 때문에 산화 전극(-극)이 되고, 환원 전극(+극)인 Cu판에서는 용액 속 H+이 환원되어 H2 기체가 발생한다.02산화 ‑ 환원 평형개념 확인 문제266쪽1 잃, 양 2 화학 전지 3 산화, 환원 4 볼타 5 염다리A 1 ⑴ ◯ ⑵ × ⑶ × ⑷ ◯ B 2 ⑴ ◯ ⑵ ◯ ⑶ × ⑷ × 3 ⑴ ◯ ⑵ ◯ ⑶ × ⑷ ◯ 4 ⑴ Cu, 구리(Cu)이므로 황산 아연 수용액에 구리판을 넣으면 반응이 일어나지 않는다.2 -1화학 전지에서 표준 환원 전위가 큰 물질은 환원 전극(+극)이 되고, 작은 물질은 산화 전극(-극)이 된다.2 -2전체 반응식은 다음과 같다.산화 전극(-극)：Zn ?@A Zn2+ + 2e-환원 전극(+극)：Cu2+ + 2e- ?@A Cu ___________________________________전체 반응：Zn + Cu2+ ?@A Zn2+ + Cu따라서 표준 전지 전위(E*전지)=E*(+)극-E*(-)극=+0.34 V -(-0.76 V)=1.10 V이다.대.표.자.료1 1 아연(Zn)>구리(Cu) 2 ⑴ 감소 ⑵ 증가 ⑶ 일정 3 ⑴ ◯ ⑵ ◯ ⑶ ×대.표.자.료2 1 (+)극：Cu2+(aq) + 2e- @A Cu(s), (-)극：Zn(s) @A Zn2+(aq) + 2e- 2 1.10 V 3 ⑴ ◯ ⑵ × ⑶ × 대.표.자.료3 1 전극 A：(-)극, 전극 B：(+)극, 산화되는 물질：H2, 환원되는 물질：O2 2 2H2( g) + O2( g) @A 2H2O(l) 3 ⑴ × ⑵ ◯ ⑶ ◯ ⑷ ×대.표.자.료4 1 2Cl-(aq) @A Cl2( g) + 2e- 2 0.01몰 3 ⑴ ◯ ⑵ × ⑶ × ⑷ ◯대표 자료 분석278~279쪽Zn2+의 수의 수의 수시간시간시간Cu2+이 전자를 얻어 Cu로 환원되므로 개수가 감소한다.Zn이 전자를 잃어 Zn2+으로 산화되므로 개수가 증가한다.반응에 참여하지 않는 구경꾼 이온이므로 개수 변화가 없다.의 수Cu2+의 수의 수시간시간시간의 수의 수SO42-의 수시간시간시간문제 분석하기2 -3(-)극 (+)극ZnCu염다리ZnSO4 수용액CuSO4 수용액Zn Zn2+ + 2e-➡ 아연이 이온으로수용액에 녹아 들어간다.Cu2+ + 2e- Cu➡ 구리가 석출되어 구리판에 달라붙는다.화학3-2단원정답(90~114).indd 10114. 10. 28. 오후 5:35 102정답친해⑤ (나)에서 Mg이 전자를 잃고 산화되므로 Mg이 Cu보다 양이온이 되기 쉽다. 즉, 반응성은 Mg>Cu이다.바로알기② (나)에서 마그네슘은 자신은 산화되면서 구리 이온을 환원시키는 환원제이다.금속 X를 YSO4 수용액에 넣었을 때 반응이 일어난 것은 넣어 준 금속 X의 반응성이 금속 Y보다 크기 때문이며, 이때 석출된 금속은 Y이다. Y를 묽은 염산에 넣었을 때 아무 변화가 없는 것으로 보아 Y는 H보다 반응성이 작은 금속이다. 따라서 반응성의 크기는 X>Y, (H)>Y이다.금속 X를 ZSO4 수용액에 넣었을 때 반응이 일어난 것은 넣어 준 금속 X의 반응성이 금속 Z보다 크기 때문이며, 이때 석출된 금속은 Z이다. Z를 묽은 염산에 넣었을 때 기체가 발생하는 것으로 보아 Z는 H보다 반응성이 큰 금속이다. 따라서 반응성의 크기는 X>Z>(H)이다.두 결과를 종합하면 금속의 반응성 크기는 X>Z>(H)>Y의 순이다.ㄱ. BCl2 수용액에 A를 넣었을 때와 CSO4 수용액에 B를 넣었을 때 금속이 석출되었으므로 모두 반응이 일어난 것이다. 따라서 반응성은 A>B이고, B>C이므로 A>B>C 순이다.4 -3⑴ 전극 (가)는 전지의 (+)극에 연결되어 있으므로 산화 반응이 일어난다. ⑵ 전극 (나)는 (-)극이고, 구리 이온이 환원되어 금속 구리가 석출된다. 이때 석출된 구리의 양이 0.64 g인데 구리의 원자량이 64이므로 환원된 구리의 몰수는 0.01몰이다. ⑶, ⑷ 같은 전하량을 흘려 주었을 때 전극 (나)와 (다)에서 일어나는 반응은 다음과 같다.2Cu+(aq) + 2e- ?@A 2Cu(s)Cu2+(aq) + 2e- ?@A Cu(s) 즉, 같은 전하량을 흘려 주었을 때 생성되는 Cu의 질량은 염화물 CuCl가 CuCl2의 2배이다.구리 염화물 A는 0.01 F에 의해 구리 0.64 g(=0.01몰)이 석출되었으므로 구리 이온은 Cu+이다. 따라서 구리 염화물 A는 CuCl이다. 구리 염화물 B는 0.01 F에 의해 구리 0.32 g(=0.005몰)이 석출되었으므로 구리 이온은 Cu2+이다. 따라서 구리 염화물 B는 CuCl2이다.01 반응성이 큰 금속은 전자를 잃고 양이온으로 산화되기 쉽다.(가) 구리판을 묽은 염산에 담갔을 때 반응하지 않으므로 반응성은 CuCu이다.Mg(s) + CuSO4(aq) ?@A MgSO4(aq) + Cu(s)① (가)에서 구리는 수소보다 반응성이 작아 산화되기 어려우므로 반응하지 않는다.③ (나)에서 알짜 이온 반응식은 다음과 같다. Mg(s) + Cu2+(aq) ?@A Mg2+(aq) + Cu(s)마그네슘 원자(Mg)는 산화수가 0인데 마그네슘 이온(Mg2+)이 되면 산화수가 +2로 증가한다. ④ Mg2+ 1몰이 수용액 속에 녹아 들어갈 때 수용액 속 Cu2+ 1몰이 Cu로 석출되므로 총 이온 수는 일정하다.내신 만점 문제01 ② 02 ② 03 ③ 04 ③ 05 ② 06 ⑴ Zn(s) ?@A Zn2+(aq) + 2e- ⑵ Cu2+(aq) + 2e- ?@A Cu(s) 07 ③ 08 ③ 09 ③ 10 0.46 V 11 ④ 12 ④ 13 ④ 14 ③ 15 ⑤ 16 ⑤ 17 ③ 18 ③ 19 ③ 20 ① 21 ⑤ 22 ⑤ 23 해설 참조 24 해설 참조280~284쪽문제 분석하기02금속 석출석출된 금속석출된 금속변화 없음금속 석출기체 발생Y2+XSO42-H+Cl-Z2+XSO42-H+Cl-반응이 일어나 Y가 석출되었다.➡ 반응성：X>Y반응이 일어나 Z가 석출되었다.➡ 반응성：X>Z생성된 금속 Y는 H+과 반응하지 않았다.➡ 반응성：H>Y생성된 금속 Z는 H+과 반응하였다.➡ 반응성：Z>H문제 분석하기• 금속 A, B, C와 그 염의 수용액을 반응시키면 반응성이 큰 금속은 산화되어 녹고, 반응성이 작은 금속의 이온은 환원되어 금속으로 석출된다.03실험 장치BCl2 수용액 수용액 수용액A 수용액CSO4 수용액 수용액B 수용액 수용액CSO4 수용액A반응 전색깔금속 표면은백색은색은백색용액무색푸른색푸른색반응 후변화금속 표면금속 석출금속 석출(가)용액무색무색(나)C2+의 색은 푸른색이다.A는 B보다 반응성이 크다.B는 C보다 반응성이 크다.화학3-2단원정답(90~114).indd 10214. 10. 28. 오후 5:35 Ⅲ. 화학 평형103만, Cu판에서는 수소 기체가 발생하므로 Cu판의 질량은 변하지 않는다.06 Zn이 Cu보다 반응성이 크므로 Zn판이 산화 전극(-극)이고, Cu판이 환원 전극(+극)이다. 산화 전극(-극)에서는 Zn이 전자를 잃어 Zn2+으로 산화되고, 환원 전극(+극)에서는 Cu2+이 전자를 얻어 Cu로 환원된다.07 ① 계의 자유 에너지 변화 ΔG<0이므로 자발적인 산화 ‑ 환원 반응이 일어나는 것이다. ② Zn은 Zn2+으로 되므로 아연의 산화수는 2만큼 증가한다. ④ 구리 이온이 환원되어 금속 구리로 되므로 황산 구리(Ⅱ) 수용액의 푸른색이 점점 옅어진다. ⑤ 아연 전극에서 아연 이온(Zn2+)의 수가 증가하므로 전하 균형을 이루기 위해 음이온이 염다리를 통해 아연 전극 쪽으로 이동한다.바로알기③ 아연 전극에서는 아연이 산화되어 질량이 감소하고, 구리 전극에서는 구리 이온이 금속 구리로 환원되어 달라붙어 질량이 증가한다.Zn + Cu2+ ?@A Zn2+ + Cu그런데 아연과 구리의 원자량은 각각 65와 64이므로 1：1의 몰수비로 반응할 때 두 전극의 질량의 합은 감소한다.08 •표준 환원 전위가 클수록 환원되기 쉽고, 표준 환원 전위가 작을수록 산화되기 쉽다.• 표준 환원 전위가 클수록 반응성이 작다. 따라서 반응성은 Zn>Fe>H>Cu>Ag 순이다.• 전지에서는 표준 환원 전위가 큰 쪽이 (+)극, 작은 쪽이 (-)극이다.ㄱ. Zn과 Fe의 표준 환원 전위가 (-)값이므로 두 금속은 H보다 환원되기 어려우며 H보다 산화되기 쉽다.ㄴ. A가 C보다 반응성이 크므로 CSO4 수용액에 금속 A를 넣으면 반응이 일어나 (가)에서는 금속 C가 석출된다.바로알기ㄷ. CSO4 수용액에 금속 A를 넣으면 반응이 일어나 수용액 속 C2+이 금속 C로 석출된다. 따라서 푸른색을 띠는 C2+이 감소하므로 (나)에서는 수용액의 푸른색이 옅어진다.① (가)에서는 전지가 형성되어 반응성이 작은 Ag판에서 H2 기체가 발생하고, (나)에서는 H보다 반응성이 큰 Al판에서 H2 기체가 발생한다.② (가), (나)에서 모두 Al이 산화되어 Al3+으로 녹아 들어가므로 Al판의 질량이 감소한다.④ (가), (나)에서 모두 H+이 H2 기체로 환원되어 수용액 속 H+의 농도가 감소하므로 pH가 커진다.⑤ SO42-은 구경꾼 이온이므로 그 수가 일정하게 유지된다.바로알기③ (가)의 Ag판에서는 H+이 환원되어 H2 기체가 발생한다. 그러나 (나)의 Ag판에서는 아무런 반응도 일어나지 않는다. (나)에서는 Al판에서 H+이 H2 기체로 환원된다.ㄴ. Zn판이 산화 전극(-극)이고, Cu판이 환원 전극(+극)이므로 전자는 Zn판에서 Cu판 쪽으로 이동하고, 전류는 Cu판에서 Zn판 쪽으로 흐른다.바로알기ㄱ. Zn은 산화되지만, Cu는 변화가 없다.ㄷ. Zn이 Zn2+으로 녹아 들어가므로 Zn판의 질량은 감소하지문제 분석하기04AgAlH2SO4(가)(나)수용액 속 H+이 이동해 온 전자를 받아 H2 기체로 환원된다.2H+ + 2e- H2반응성이 Al>Ag이므로 Al이 Al3+으로 산화된다.Al Al3++3e-H+은 Al이 내놓은 전자를 받아 H2로 환원된다.반응성이 Al>H이므로 Al이 Al3+으로 산화된다.Al Al3++3e-AgAlH2SO4반응성이 H>Ag이므로 변화 없다.문제 분석하기05전류H2H+H+H+Zn2+Zn2+e-e-e-e-(+)(-)묽은 H2SO4H+H+H+e-e-Zn판Cu판Zn이 내놓은 전자는 Cu판으로 이동한다.수용액 속의 H+이 Zn이 내놓아 이동해 온 전자를 얻어 H2 기체로 환원된다. 따라서 Cu판은 아무변화가 없다.2H++2e- H2Zn이 Zn2+으로 산화되어 용액 속으로 녹아 들어가므로 Zn판의 질량이 감소한다.문제 분석하기[06~07]ZnCuH2OH2OSO42-염다리e-Cl-K+e-(-)극Zn판Cu판ZnSO4수용액CuSO4수용액SO42-Zn2+Cu2+Cu2+(+)극SO42-Zn이 Zn2+으로 산화되어 용액 속으로 녹아 들어간다. ➡ 질량 감소이온을 이동시켜 전하의 균형을 맞춘다. 염다리의 음이온은 ZnSO4 수용액 비커 쪽으로, 염다리의 양이온은 CuSO4 수용액 비커 쪽으로 이동한다.수용액 속 Cu2+의 수가 감소하므로 수용액의 푸른색이 옅어진다.Cu2+이 전자를 얻어 Cu로 환원되어 Cu판에 달라붙는다. ➡ 질량 증가화학3-2단원정답(90~114).indd 10314. 10. 28. 오후 5:35 104정답친해이때 표준 환원 전위가 큰 쪽이 (+)극이고, 작은 쪽이 (-)극이므로 표준 전지 전위(E*전지)는 3.14 V이다.E*전지=E*(+)극-E*(-)극 =+0.80 V-(-2.34 V)=+3.14 V12 산화 ‑ 환원 반응의 표준 전지 전위 E*전지>0이면 반응이 자발적으로 진행된다. ④ B2+ + 2e- ?@A B E*=-2.34 VC+ + e- ?@A C E*=+0.80 V반응에서 C+이 환원되고 B가 산화되므로 E*전지=E*환원 전극- E*산화 전극=+0.80 V-(-2.34 V)=3.14 V이다.따라서 2C+ + B ?@A 2C + B2+ 반응은 자발적으로 일어난다.바로알기산화 ‑ 환원 반응의 표준 전지 전위 E*전지<0이면 역반응이 자발적으로 일어난다.①A2+ + 2e- ?@A A E*=-0.76 VC+ + e- ?@A C E*=+0.80 V반응에서 A2+이 환원되고 C가 산화되므로 E*전지=-0.76 V- (+0.80 V)=-1.56 V이다.따라서 A2+ + 2C ?@A A + 2C+ 반응은 자발적으로 일어나지 않는다.②A2+ + 2e- ?@A A E*=-0.76 VD2+ + 2e- ?@A D E*=+0.34 V반응에서 A2+이 환원되고 D가 산화되므로 E*전지=-0.76 V- (+0.34 V)=-1.10 V이다.따라서 A2+ + D ?@A A + D2+ 반응은 자발적으로 일어나지 않는다.③B2+ + 2e- ?@A B E*=-2.34 VD2+ + 2e- ?@A D E*=+0.34 V반응에서 B2+이 환원되고 D가 산화되므로 E*전지=-2.34 V- (+0.34 V)=-2.68 V이다.따라서 B2+ + D ?@A B + D2+ 반응은 자발적으로 일어나지 않는다.⑤C+ + e- ?@A C E*=+0.80 VD2+ + 2e- ?@A D E*=+0.34 V반응에서 D2+이 환원되고 C가 산화되므로 E*전지=+0.34 V -(+0.80 V)=-0.46 V이다.따라서 D2+ + 2C ?@A D + 2C+ 반응은 자발적으로 일어나지 않는다.ㄴ. 두 금속으로 전지를 구성할 때 표준 환원 전위가 작아 산화되기 쉬운 물질이 산화 전극(-극)이 된다. 따라서 Zn과 Cu로 전지를 만들면 Zn이 산화 전극(-극), Cu가 환원 전극(+극)이 된다.바로알기ㄷ. 전지의 표준 전지 전위는 표준 환원 전위의 차로 나타낼 수 있다. Cu와 Ag으로 전지를 구성하면 표준 환원 전위가 작은 Cu가 (-)극이 되고, 표준 환원 전위가 큰 Ag이 (+)극이 된다. 따라서 표준 전지 전위는 0.46 V이다.E*전지 =E*(+)극-E*(-)극 =+0.80 V-(+0.34 V)=+0.46 V10 표준 전지 전위(E*전지)는 환원 전극(+극)의 표준 환원 전위에서 산화 전극(-극)의 표준 환원 전위를 빼서 구한다.E*전지=E*(+)극-E*(-)극=E*환원 전극-E*산화 전극(가) Ni(s) + Cu2+(aq) ?@A Ni2+(aq) + Cu(s) E1*=+0.57 V(나) Ni(s) + 2Ag+(aq) ?@A Ni2+(aq) + 2Ag(s) E2*=+1.03 V(다) Cu(s) + 2Ag+(aq) ?@A Cu2+(aq) + 2Ag(s) E3*=?(가) E1*는 환원 전극인 Cu의 표준 환원 전위에서 산화 전극인 Ni의 표준 환원 전위를 뺀 값이다.(나) E2*는 환원 전극인 Ag의 표준 환원 전위에서 산화 전극인 Ni의 표준 환원 전위를 뺀 값이다.(다) E3*는 환원 전극인 Ag의 표준 환원 전위에서 산화 전극인 Cu의 표준 환원 전위를 뺀 값이다.따라서 E2*-E1*를 하면 Ni의 표준 환원 전위는 제거되고 Ag의 표준 환원 전위와 Cu의 표준 환원 전위의 차를 구할 수 있다.E3*=E2*-E1*=1.03 V-0.57 V=0.46 V11 전지의 표준 전지 전위가 크려면 두 금속의 표준 환원 전위의 차가 커야 하므로 B와 C로 전지를 구성할 때 표준 전지 전위가 가장 크다.문제 분석하기•표준 환원 전위가 큰 금속이 (+)극이 된다.09전지 구성A ‑ BA ‑ EB ‑ DC ‑ E산화가 일어나는 반쪽 전지BADE환원이 일어나는 반쪽 전지AEBC전체 표준 환원 전위의 크기：C>E>A>B>D(-)극(+)극E>A>BE>A>B>DE1*=E*Cu-E*NiE2*=E*Ag-E*NiE3*=E*Ag-E*Cu화학3-2단원정답(90~114).indd 10414. 10. 28. 오후 5:35 Ⅲ. 화학 평형105바로알기③ (-)극에서 OH-을 소비하지만 (+)극에서 그만큼의 OH-을 생성하므로 전해질 수용액 속 전체 OH-의 수는 변화가 없다.15 수용액을 전기 분해할 때 환원 전극(-극)과 산화 전극(+극)에서 생성되는 물질은 다음과 같다.전극전기 분해수용액의 예환원전극(-극)양이온이 환원K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+ ➡ 물이 대신 환원되어 H2 발생NaCl(aq)(ㄱ),Na2CO3(aq)(ㄹ),KNO3(aq)(ㅁ)산화전극(+극)음이온이 산화NO3-, SO42-, CO32-, F-➡ 물이 대신 산화되어 O2 발생CuSO_4(aq)(ㄷ),Na2CO_3(aq)(ㄹ),KNO_3(aq)(ㅁ)따라서 Na2CO3 수용액과 KNO3 수용액은 (-)극과 (+)극에서 발생하는 기체가 서로 같다. (-)극에서는 H2 기체가, (+)극에서는 O2 기체가 발생한다.바로알기전기 분해 시 수용액 속에 Cu2+이 있는 경우 (-)극에서는 Cu가 석출되고, 수용액 속에 Cl-이 있는 경우 (+)극에서는 Cl2 기체가 발생한다.환원 전극(-극)：Cu2+ + 2e- ?@A Cu ➡ 금속 Cu 석출산화 전극(+극)：2Cl- ?@A Cl2 + 2e- ➡ Cl2 기체 발생ㄱ. (-)극에서는 전자 2몰당 H2 기체 1몰이 발생하고, (+)극에서는 전자 2몰당 Cl2 기체 1몰이 발생한다. 따라서 두 전극에서 발생하는 기체의 부피는 같다.ㄴ. (-)극에서 발생한 H2 기체는 가연성 기체로, 불꽃을 대면 ‘퍽’ 소리를 내며 연소된다.ㄷ. 전기 분해가 진행되면 (-)극에서는 OH-이 생성되므로 용액이 염기성을 띤다. 따라서 붉은색 리트머스 종이를 넣으면 리트머스 종이가 푸르게 변한다.17 •산화 전극(+극) 반응：백금 전극의 표면에서 황산 이온(SO42-) 대신 물이 산화되어 산소 기체가 발생한다. 2H2O(l) ?@A O2( g) + 4H+( aq) + 4e-(ㄷ)•환원 전극(-극) 반응：구리 전극의 표면에서 구리 이온(Cu2+)이 전자를 얻어 환원된다.Cu2+( aq) + 2e- ?@A Cu( s)(ㄱ)ㄴ. 납축전지가 방전될 때 두 전극에서 생성되는 황산 납(PbSO4)은 물에 녹지 않으며, 두 전극을 이루는 Pb이나 PbO2보다 무거우므로 두 전극의 질량이 모두 증가한다.ㄷ. 납축전지가 방전될 때 H2SO4이 소모되므로 수용액의 H+ 농도가 감소하여 pH가 커진다.바로알기ㄱ. 화학 전지에서 산화가 일어나는 전극은 전자를 공급하는 (-)극이다. 납축전지에서 Pb판은 산화되므로 (-)극으로 작용한다.① (-)극에서는 H2 기체가 전자를 잃고 산화된다. ② (+)극에서 O2가 전자를 얻어 환원된다.④ 전체 반응식은 2H2( g) + O2( g) ?@A 2H2O(l)이므로 수소의 연소 반응식과 같다.⑤ 전지 반응의 결과로 물만 생기므로 환경오염을 거의 일으키지 않는다.문제 분석하기납축전지가 충전, 방전될 때 전체 반응식은 다음과 같다. 방전Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) FLLLLE 2PbSO4(s) + 2H2O(l) 충전[방전될 때]산화 전극(-극)：Pb(s) + SO42-(aq) PbSO4(s) + 2e-환원 전극(+극)：PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e- PbSO4(s) + 2H2O(l) 13PbSO4이 생성되므로 질량이 증가한다.H2O이 생성되므로 황산의 농도가 묽어진다.H+이 H2O로 되므로 H+의 수가 감소한다.문제 분석하기수소－산소 연료 전지는 촉매가 채워진 다공성 탄소 전극을 통해 (-)극에는 H2 기체를, (+)극에는 O2 기체를 공급하며, 전해질은 뜨거운 KOH 수용액을 사용한다.14전압계e-H2H2O 배출구H2OK+O2e-OH-OH-H2OH2O2----e-----다공성탄소 전극수소저장합금(+)극에 산소 기체를 넣어 준다.(-)극에 수소 기체를 넣어 준다.H2가 OH-과 반응하여 H2O을 생성한다.O2가 H2O과 반응하여 OH-을 생성한다.산화 전극(-극)：2H2( g) + 4OH-(aq) 4H2O(l) + 4e-환원 전극(+극)：O2( g) + 2H2O(l) + 4e- 4OH-(aq) 전체 반응：2H2( g) + O2( g) 2H2O(l)전지 반응 결과 물만 생긴다.문제 분석하기16직류 전원탄소막대탄소막대NaCl수용액(+)(-)환원 전극(-극)：Na+이 물보다 환원되기 어려우므로 물이 대신 환원되어 H2 기체를 생성한다. 2H2O+2e- H2+2OH-➡ OH-이 생성되므로 염기성을 나타낸다.산화 전극(+극)：Cl-이 산화되어 Cl2 기체를 생성한다.2Cl- Cl2+2e-화학3-2단원정답(90~114).indd 10514. 10. 28. 오후 5:35 106정답친해전자 0.1몰：10.8 g=전자 1몰：원자량이온의 전하수 g금속 이온의 전하수가 +1이면 금속 M의 원자량은 108이다.그러므로 금속 M의 원자량을 구하려면 전자 1몰의 전하량과 (-)극에서 일어나는 반응식이 필요하다.21 CuCl2 수용액을 전기 분해할 때 각 전극에서의 반응은 다음과 같다.산화 전극(+극)：2Cl-(aq) ?@A Cl2( g) + 2e-환원 전극(-극)：Cu2+(aq) + 2e- ?@A Cu(s)따라서 (+)극과 (-)극에서 Cl2와 Cu 1몰씩 생성되는 데 필요한 전하량은 2 F이다.전하량=전류의 세기\전류를 흘려 준 시간=9.65 A\10000초=96500 C이므로 1 F의 전하량을 흘려 주었다.⑤ 전자 2몰의 이동에 의해 Cl2 기체 1몰, Cu 1몰이 생성되므로 (+)극과 (-)극에서 생성되는 물질의 몰수비는 1：1이다.바로알기①, ③ (+)극에서 염소(Cl2) 기체가 1몰 발생할 때 전자 2몰이 필요하므로 전자 1몰에 의해서는 Cl2 기체 0.5몰(35.5 g)이 발생한다.②, ④ (-)극에서 전자 2몰에 의해 금속 구리(Cu) 1몰(64 g)이 석출되므로 전자 1몰에 의해 금속 Cu 32 g이 석출된다.① NaCl과 MgCl2 용융액 모두 Cl-이 들어 있으므로 (+)극에서 발생한 기체는 Cl2이다.② (나)에서 발생한 기체의 부피는 전하량에 비례함을 알 수 있다. 전기 분해할 때 생성되는 물질의 몰수는 흘려 준 전하량에 비례하고, 기체의 부피는 기체의 몰수에 비례하므로 발생한 기체의 부피는 전하량에 비례한다.18 ㄱ. 물이 (+)극에서 산화되어 수용액 속 수소 이온(H+) 농도가 커지므로 수용액의 pH는 작아진다.2H2O(l) ?@A O2( g) + 4H+(aq) + 4e-ㄴ. 구리 전극의 표면에서 구리 이온이 환원되어 금속 구리로 석출되므로 구리 전극의 질량은 증가한다.Cu2+(aq) + 2e- ?@A Cu(s)바로알기ㄷ. 백금 전극은 반응성이 작아 자신은 전자를 전달만 하고 수용액 속 물이 산화되어 산소 기체가 발생한다.ㄱ. Ag판은 (+)극으로, 산화 반응이 일어나 Ag+으로 수용액 속에 녹아 들어가므로 질량이 감소한다.Ag ?@A Ag+ + e-ㄷ. 놋숟가락은 (-)극이므로 놋숟가락의 표면에서 Ag+이 전자를 받아 Ag으로 환원된다.Ag+ + e- ?@A Ag바로알기ㄴ. (-)극에서 환원되는 Ag+의 수만큼 (+)극에서 Ag이 산화되어 Ag+으로 수용액 속에 녹아 들어가므로 수용액 속 Ag+의 수는 일정하다.20 그림을 해석하여 다음과 같은 과정으로 금속 M의 원자량을 구할 수 있다.[1단계] 전자 1몰로 환원되는 금속 M의 몰수를 구한다. 이를 위해서는 (-)극에서 일어나는 환원 반응의 화학 반응식을 알아야 한다.예를 들어 금속 이온이 M+이면 전자 1몰에 의해 금속 M 1몰이 석출되므로 전자 1몰로 석출되는 M의 질량은 원자량과 같다. 하지만 금속 이온이 M2+이면 전자 2몰에 의해 금속 M 1몰이 석출되므로 전자 1몰로 석출되는 M의 질량은 원자량의 1/2이다.[2단계] 전자 1몰의 전하량을 알아본다. 전자 1몰의 전하량이 96500 C이라는 사실을 알면 그림에서 9650 C은 전자 0.1몰의 전하량이다. 따라서 전자 0.1몰에 의해 금속 M이 10.8 g 석출된다는 사실을 알게 된다.[3단계] 전하량과 금속 M의 석출량의 관계로 비례식을 세워 금속 M의 원자량을 구한다.문제 분석하기19놋숟가락Ag+이 들어 있는 수용액은판숟가락 표면에서 Ag+이 Ag으로 환원되는 반응이 일어나야 한다.➡ (-)극에 연결Ag이 Ag+으로 산화되어 용액 속으로 녹아 들어가야 한다.➡ (+)극에 연결은판에서 산화되는 Ag+의 양=도금할 물체에서 환원되는 Ag+의 양전해질로는 도금할 재료의 양이온(Ag+)이 포함된 물질을 사용한다.문제 분석하기• 1 F의 전하량에 의해 Na 1몰(=23 g)이 석출된다.Na+ + e- Na• 1 F의 전하량에 의해 Mg 0.5몰(=12 g)이 석출된다.Mg2+ + 2e- Mg➡ A가 Na의 질량이고, B가 Mg의 질량이다.(③)22OOAB전하량전하량석출된 금속의 질량발생한 기체의 부피(가)(나)(가)는 용융액을 전기 분해할 때 (-)극에서 전자를 받아 환원되는 금속의 질량이다.(나)는 용융액을 전기 분해할 때 (+)극에서 음이온이 전자를 잃고 산화되어 생기는 기체의 부피이다.화학3-2단원정답(90~114).indd 10614. 10. 28. 오후 5:35 Ⅲ. 화학 평형10701 ㄴ. 이온화 상수(Kb)가 1보다 매우 작으므로 역반응이 우세함을 알 수 있다. 이온화 평형에서 수소 이온(H+)을 내놓는 물질이 산이므로 H2O과 NH4+이 산이며, 정반응보다 역반응이 우세하므로 H2O은 NH4+보다 약한 산이다.NH3(aq) + H2O(l) FLLE NH4+(aq) + OH-(aq) 염기 산 산 염기ㄷ. H2O과 OH-은 H+의 이동에 의한 짝산 ‑ 짝염기 관계이며, OH-은 H2O에서 H+이 떨어져 나간 것이므로 H2O의 짝염기이다.바로알기ㄱ. 이온화 상수가 매우 작아 정반응보다 역반응이 훨씬 더 우세하므로 NH3보다 NH4+의 농도가 매우 작다.ㄱ. 산의 짝염기는 산에서 수소 이온(H+)이 떨어져 나간 형태이다. 따라서 NH4+의 짝염기는 NH3이다.ㄹ. 염화 암모늄(NH4Cl)이 물에 녹으면 NH4+과 Cl-이 1：1로 생성되지만 NH4+은 일부가 가수 분해하여 NH3로 되므로 수용액에 가장 많이 존재하는 이온은 Cl-이다.바로알기ㄴ. NH4+의 가수 분해 반응의 이온화 상수(Ka)가 1보다 매우 작기 때문에 정반응보다 역반응이 우세하다. 따라서 반응물의 NH4+보다 생성물의 H3O+이 더 강한 산이다.ㄷ. 염화 암모늄 수용액은 NH4+이 가수 분해하여 H3O+을 생성하므로 산성을 띤다. 즉, 수용액의 pH는 7보다 작다.④ 1 F의 전하량에 의해 석출된 금속의 질량은원자량금속 이온의 전하수에 비례하므로 (가)에서 석출된 금속의 질량은 원자량금속 이온의 전하수에 비례한다.바로알기⑤ (나)에서 직선의 기울기는 기체의 부피전하량이다. 전기 분해할 때 발생하는 기체의 부피는 전하량이나 기체의 몰수에 비례하지만, 기체의 분자량과는 관계가 없다.23 표준 환원 전위가 큰 Cu가 환원 전극(+극)이 되고, 표준 환원 전위가 작은 Al이 산화 전극(-극)이 된다.환원 전극(+극)：3Cu2+(aq) + 6e- ?@A 3Cu(s)산화 전극(-극)：2Al(s) ?@A 2Al3+(aq) + 6e-____________________________________________________ 전체 반응：2Al(s) + 3Cu2+(aq) ?@A 2Al3+(aq) + 3Cu(s)이때 전자의 몰수를 맞추기 위해 반쪽 반응에 정수배를 해 주더라도 표준 환원 전위에는 정수배를 하면 안 된다. 따라서 표준 전지 전위(E*전지)=+0.34 V-(-1.66 V)=2.00 V이다.●모범 답안●2Al(s) + 3Cu2+(aq) ?@A 2Al3+(aq) + 3Cu(s), E*전지=2.00 V채점 기준배점전체 반응식과 표준 전지 전위를 모두 옳게 구한 경우100 %전체 반응식과 표준 전지 전위 중 하나만 옳게 구한 경우50 %24 ●모범 답안●(-)극, NaCl 용융액의 경우는 (-)극에서 Na+이 환원되어 금속 Na이 생성되지만, NaCl 수용액의 경우는 Na+이 물보다 환원되기 어렵기 때문에 물이 대신 환원되어 수소(H2) 기체가 생성된다.채점 기준배점서로 다른 물질이 생성되는 전극을 쓰고, 그 이유를 옳게 서술한 경우100 %서로 다른 물질이 생성되는 전극만 쓴 경우30 %전기 분해NaCl 용융액NaCl 수용액공통점(+)극 반응전자를 잃는 산화 반응이 일어난다.(+)극생성물Cl-이 전자를 잃고 산화되어 Cl2 기체가 발생한다.2Cl- Cl2 + 2e-(+)극판질량 변화기체가 생성되므로 질량 변화가 없다.(-)극 반응전자를 얻는 환원 반응이 일어난다.차이점(-)극생성물Na+이 전자를 얻고 환원되어 금속 Na으로 된다.Na+ + e- Na물이 전자를 얻고 환원되어 H2 기체를 생성한다.2H2O + 2e- H2 + 2OH-1 산 2 염기 3 양쪽성 물질 4 커 5 강 6 강 7 약 8 가수 분해 9 산성 10 염기성 11 완충 용액 12 역반응 13 정반응 14 몰수 15 몰수 16 중화 적정 17 크 18 작은 19 큰 20 볼타 21 다니엘 22 환원 23 큰 24 작은 25 (+) 26 작은 27 큰 28 비례 29 비례 30 전하량중단원 핵심 정리285~286쪽중단원 마무리 문제287~290쪽01 ④ 02 ② 03 (가) 0.2 (나) 0.005 04 ③ 05 ④ 06 ⑤ 07 ④ 08 ⑤ 09 ③ 10 ⑤ 11 ② 12 ④ 13 ③ 14 ④ 15 ② 16 ① 17 ㄱ문제 분석하기NH4Cl(aq) ?@A NH4+(aq) + Cl-(aq)➡ 염화 암모늄(NH4Cl)이 물에 녹아 양이온과 음이온으로 해리되는 과정이다.NH4+(aq) + H2O(l) FLLE NH3(aq) + H3O+(aq) 산 염기 염기 산 Ka=5.7\10-10➡ NH4+이 물과 반응(가수 분해 반응)하여 NH3와 H3O+을 생성하는 이온화 평형이다.02화학3-2단원정답(90~114).indd 10714. 10. 28. 오후 5:35 108정답친해ㄱ. NaOH의 양이온인 Na+은 가수 분해하지 않고 Mg(OH)2의 양이온인 Mg2+은 가수 분해하므로 NaOH은 강염기이고, Mg(OH)2은 약염기이다.ㄴ. CH3COONa은 가수 분해하여 염기성을 나타내고, MgCl2은 가수 분해하여 산성을 나타낸다.ㄷ. (CH3COO)2Mg은 약산과 약염기의 염이므로 양이온과 음이온이 모두 가수 분해하지만, 그 영향이 서로 상쇄되어 거의 중성이 되므로 BTB 용액을 가하면 녹색을 나타낼 것이다.07 이온화 상수 크기로 보아 HA는 약산이고, B는 약염기이다. BH+의 이온화 상수는 B의 값을 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다. B(aq) + H2O(l) FLLE BH+(aq) + OH-(aq) Kb=1.0×10-6BH+(aq)+ H2O(l) FLLE B(aq) + H3O+(aq) Ka=?+8 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 2H2O(l) FLLE H3O+(aq) + OH-(aq) 이때 Kb×Ka=Kw=[H3O+][OH-]=1.0\10-14(25 *C)이므로 Ka=KwKb=1.0\10-141.0\10-6=1.0\10-8이다.ㄴ. 약염기와 그 약염기의 짝산을 1：1로 혼합한 용액은 완충 용액이다. B 수용액의 Kb=1.0\10-6이므로 B 수용액과 BH+ 수용액을 1：1로 혼합한 용액은 완충 용액이다.ㄷ. B 수용액의 [OH-]=2KsbCxw=21.w0w×s1w0w-w6×s1w.w0w=1.0×10-3 이다. [H3O+][OH-]=1.0×10-14이므로 [H3O+]=1.0×10-11이다. 따라서 pH는 11.0이다.바로알기ㄱ. 이온화 상수가 클수록 산의 세기가 강하므로 HA는 BH+보다 약한 산이다.03 (가) 그림을 보면 총 10개의 HA 중에서 8개는 분자 상태로 있고, 2개는 H+과 A- 형태로 이온화되어 있다. 따라서 이온화도 α=2/10=0.2이다.(나) HA FLLE H+ + A-의 이온화 평형을 이룰 때 [H+]=Cα이므로 [H+]=[A-]=Cα=0.10\0.2=0.02(M)이고, [HA]=0.10-0.02=0.08(M)이다.따라서 이온화 상수 Ka=[H+][A-][HA]=0.02\0.020.08=0.005이다. ㄱ. 이온화 평형에서 이온화 상수가 1보다 클수록 정반응이 우세하고, 1보다 작을수록 역반응이 우세하다. 이온화 상수로 판단한 평형의 위치로 산의 세기를 비교할 수 있다. 1단계에서 산의 세기는 H2A>H3O+이고, 2단계에서 산의 세기는 H3O+>HA-이다. 따라서 산의 세기는 H2A>H3O+>HA-이다.ㄴ. 수용액에 존재하는 이온은 HA-, A2-, H3O+이다. 그런데 H2A는 강산이므로 1단계에서 대부분 H3O+과 HA-이 1：1로 존재하고, H3O+은 2단계에서도 일부 생성되므로 농도가 가장 큰 이온은 H3O+이다.바로알기ㄷ. 산의 세기가 강할수록 짝염기의 세기가 약하다. 따라서 염기의 세기는 A2->H2O>HA-이다.05 ㄱ. 온도가 높을수록 물의 이온곱 상수(Kw)가 커지므로 물의 자동 이온화 반응의 평형이 정반응 쪽으로 이동한 것이다. 따라서 물의 이온화 반응은 흡열 반응이다.ㄷ. 온도가 높아지면 물의 이온화도가 증가하여 이온화한 물 분자 수가 늘어나므로 물의 이온곱 상수가 커진다.바로알기ㄴ. 중성인 수용액은 [H3O+]와 [OH-]가 같다. 따라서 25 *C일 때 물의 이온곱 상수가 1.0\10-14이므로 [H3O+]= [OH-]=21.w0s\s10s-14s=1.0\10-7(M)이 되어 pH=7이다. 그러나 온도가 변하면 물의 이온곱 상수가 변하므로 중성 수용액의 pH가 항상 7은 아니다. 온도가 높아질수록 물의 자동 이온화가 잘 일어나 [H3O+]와 [OH-]가 커지므로 pH와 pOH는 작아진다.문제 분석하기• BTB 용액은 산성에서 노란색, 중성에서 녹색, 염기성에서 푸른색을 나타낸다.06염의 수용액CH3COONaNaClMgCl2BTB 용액의 색깔푸른색녹색노란색액성염기성중성산성염의 생성CH3COOH+NaOHHCl+NaOH2HCl+Mg(OH)2가수 분해CH3COO-+H2O FLLECH3COOH+OH-가수 분해하지 않음Mg2++4H2OFLLE Mg(OH)2+2H3O+약산인 CH3COOH과 강염기인 NaOH이 중화 반응하여 생성된 염이므로 CH3COO-이 가수 분해하여 염기성을 나타낸다.강산인 HCl과 강염기인 NaOH이 중화 반응하여 생성된 염이므로 가수 분해하지 않으며 중성을 나타낸다.강산인 HCl과 약염기인 Mg(OH)2이 중화반응하여 생성된 염이므로 Mg2+이 가수 분해하여 산성을 나타낸다.문제 분석하기H2A(aq) + H2O(l) FLLE HA-(aq) + H3O+(aq) Ka1=1.0\102 산 염기 염기 산➡ 1단계는 이온화 상수(Ka1)가 1보다 매우 크므로 H2A는 대부분 이온화하는 강산이다.HA-(aq) + H2O(l) FLLE A2-(aq) + H3O+(aq) Ka2=1.0\10-6 산 염기 염기 산➡ 2단계는 이온화 상수(Ka2)가 1보다 매우 작으므로 HA-은 극히 일부만 이온화하는 약산이다. 04화학3-2단원정답(90~114).indd 10814. 10. 28. 오후 5:35 Ⅲ. 화학 평형109E*전지=E*환원 전극(+극)-E*산화 전극(-극)① Cr3+ + Al ?@A Cr + Al3+ E*전지=-0.74 V-(-1.66 V)=0.92 V② Al + 3Au+ ?@A Al3+ + 3Au E*전지=+1.68 V-(-1.66 V)=3.34 V③ Ni + 2Au+ ?@A Ni2++2Au E*전지=+1.68 V-(-0.26 V)=1.94 V④ 2Cr + 3Cu2+ ?@A 2Cr3+ + 3Cu E*전지=+0.34 V-(-0.74 V)=1.08 V ⑤ 3Ni2+ + 2Al ?@A 3Ni + 2Al3+ E*전지=-0.26 V-(-1.66 V)=1.40 V①, ③ 환원 전극(+극)인 금속 A에서는 환원 반응이 일어나고, 산화 전극(-극)인 금속 B에서는 산화 반응이 일어난다. 전압계의 (-)단자는 산화 전극(-극)인 금속 B에 연결한다.② 표준 전지 전위(E*전지)는 환원 전극(+극)의 표준 환원 전위에서 산화 전극(-극)의 표준 환원 전위를 빼서 구한다.E*전지=E*(+)극-E*(-)극 =+0.80 V-(-0.76 V)=+1.56 V⑤ 환원 전극(+극)에서 수용액 속 A+이 환원되므로 전지 반응이 진행될수록 A+의 수는 감소한다.바로알기④ 산화 전극(-극)에서 금속 B 1몰이 산화될 때 전자 2몰을 내놓는다. 따라서 전자 1몰이 이동할 때 금속 B 0.5몰이 산화되므로 금속 B의 질량은 32.5 g 감소한다.13 •표준 환원 전위가 클수록 환원되기 쉽고, 표준 환원 전위가 작을수록 산화되기 쉽다.•표준 환원 전위가 클수록 금속의 반응성이 작다. ➡ 반응성：A>B>C>D•전지에서 표준 환원 전위가 큰 쪽이 환원 전극(+극)이고, 작은 쪽이 산화 전극(-극)이다.ㄱ. 산화가 가장 잘 되는 금속은 표준 환원 전위가 가장 작은 A이다.08 ㄱ. 중화 적정은 중화 반응의 양적 관계를 이용하여 산 또는 염기의 농도를 알아내는 방법이다.H+의 몰수(n1M1V1)=OH-의 몰수(n2M2V2)ㄴ. 약산을 약염기로 중화 적정하지 않는다. 그 이유는 이온화도가 작아 반응 속도가 느리고 적절한 지시약이 없기 때문이다. ㄷ. 중화 적정의 지시약을 선택할 때는 생성되는 염의 가수 분해를 고려해서 중화점의 pH가 변색 범위에 포함되어야 한다.ㄱ. 25 *C에서 물의 이온곱 상수 Kw=1.0\10-14이므로 pH+pOH=14이다. 시작점에서 BOH 수용액의 pH=11이므로 pOH=3이다. 즉, [OH-]=10-3 M=0.001 M이므로 0.1 M의 BOH가 1 %만 이온화한 것이다. 즉, 이온화도가 매우 작으므로 BOH는 약염기이다.BOH의 이온화도(α)=0.0010.1=0.01ㄴ. a점은 표준 용액이 중화점 부피의 절반만큼 가해진 지점이므로 [BOH]=[B+]인 완충 용액 상태이다.바로알기ㄷ. 중화점 b에서 염인 BCl이 생성되지만 약염기의 양이온인 B+은 일부가 가수 분해하여 BOH로 되므로 [B+]<[Cl-]이다.10 ㄱ. 아연이 수소보다 반응성이 크다. 따라서 아연판을 1 M 염산에 담그면 자발적인 산화 ‑ 환원 반응이 일어나 아연 금속은 아연 이온으로 산화되고 수소 이온은 수소 기체로 환원된다.알짜 이온 반응식은 Zn(s) + 2H+(aq) ?@A Zn2+(aq) + H2( g) 이고, 염화 이온(Cl-)은 구경꾼 이온이다.ㄴ. 아연의 산화수는 0에서 +2로 증가하고 수소의 산화수는 +1에서 0으로 감소한다.ㄷ. 자발적인 산화 ‑ 환원 반응이 일어나므로 ΔG<0이다.11 표준 환원 전위가 클수록 환원되기 쉽다.전지의 전체 반응식은 주고 받은 전자의 몰수가 같게 계수를 맞추어야 하지만, 표준 전지 전위는 계수에 상관없이 다음과 같이 계산하면 된다. 문제 분석하기25 *C에서 염기 BOH 수용액 20 mL를 0.1 M 염산(HCl)으로 중화 적정한 적정 곡선으로, 중화점(b)에서 소비된 염산의 부피는 20 mL이다. 따라서 BOH 수용액의 농도는 0.1 M이다.09염산의 부피(mL)pHab1020301170표준 용액이 중화점 부피의 절반이 가해진 점은 [BOH]=[BCl]로 약염기와 그 염이 1：1로 혼합된 완충 용액 상태이다.중화점 pH<7이다.문제 분석하기환원 전극(+극)：2A+ + 2e- 2A산화 전극(-극)：B B2+ +2e- 전체 반응：2A+ + B 2A +B2+12반쪽 반응표준 환원 전위(V)A+ + e- ?@A A+0.80B2+ + 2e- ?@A B-0.76표준 환원 전위가 더 크다. ➡ 환원 전극(+극)표준 환원 전위가 더 작다. ➡ 산화 전극(-극)화학3-2단원정답(90~114).indd 10914. 10. 28. 오후 5:35 110정답친해바로알기ㄷ. 양극 찌꺼기에 남은 금속의 몰수와 (-)극에서 증가한 구리의 몰수는 서로 관련이 없으며, 불순물로 금, 은과 같이 반응성이 작은 금속이 많이 포함되어 있을 경우 양극 찌꺼기의 양이 많아진다.16 (가) 금속 M의 염화물(MCl)의 용융액은 금속의 양이온(M+)과 염화 이온(Cl-)만 존재하므로 전기 분해하면 다음과 같은 반응이 일어난다.환원 전극(-극)：2M+(l) ＋ 2e- ?@A 2M(l) 산화 전극(+극)：2Cl-(l) ?@A Cl2( g) ＋ 2e- _______________________________________________전체 반응：2MCl(l) ?@A 2M(l) ＋ Cl2( g)(나) MCl 수용액에는 M+과 Cl- 외에도 물이 존재하는데 물의 환원 전위가 금속 M의 환원 전위보다 크기 때문에 M+ 대신 물이 환원된다.환원 전극(-극)：2H2O(l) ＋ 2e- ?@A H2( g) ＋ 2OH-(aq)산화 전극(+극)：2Cl-(aq) ?@A Cl2( g) ＋ 2e- ___________________________________________________전체 반응：2H2O(l) ＋ 2Cl-(aq) ?@A H2( g) ＋ Cl2( g) ＋ 2OH-(aq)ㄴ. (나)의 각 전극에서의 반응은 다음과 같다.환원 전극(-극)：2H2O(l) ＋ 2e- ?@A H2( g) ＋ 2OH-(aq)산화 전극(+극)：2Cl-(aq) ?@A Cl2( g) ＋ 2e-따라서 같은 전하량을 흘려 주었을 때 두 전극에서 생성되는 물질 H2와 Cl2의 몰수는 같다.바로알기ㄱ. (가)의 (-)극에서는 M+이 환원되어 금속 M이 석출되지만, (나)의 (-)극에서는 물이 환원되어 수소(H2) 기체가 생성된다.ㄷ. (나)에서 물이 환원되면 OH-의 농도가 커지므로 수용액의 pH는 커진다.17 전해질 수용액의 전기 분해에는 전해질의 양이온, 음이온 외에도 물이 관여할 수 있다. 따라서 전극 (가)￣(라)의 반응은 다음과 같다.전극반응식(가)(+)극2Cl-(aq) ?@A Cl2( g) + 2e-(나)(-)극2H2O(l) + 2e- ?@A H2( g) + 2OH-(aq)(다)(+)극2H2O(l) ?@A O2( g) + 4H+(aq) + 4e-(라)(-)극Cu2+(aq) + 2e- ?@A Cu(s)ㄱ. 전극 (가)에서는 전자 2몰의 이동에 의해 염소(Cl2) 기체 1몰이 생성되고, 전극 (다)에서는 전자 4몰의 이동에 의해 산소(O2) 기체 1몰이 생성된다. 따라서 같은 전하량에 의해 생성되는 물질의 몰수비는 1/2：1/4=2：1인데, 같은 온도와 압력이므로 몰수비는 기체의 부피비가 된다. 따라서 전극 (가)와 (다)에서 생성되는 물질의 부피비는 Cl2：O2=2：1이다.ㄴ. B + C2+ ?@A B2+ + C 반응에서 표준 전지 전위(E*전지)는 C의 표준 환원 전위에서 B의 표준 환원 전위를 빼서 구한다.E*전지=+0.34 V-(-0.44 V)=+0.78 VΔG*=-nFE*전지에서 E*전지가 (+)값이므로 ΔG*가 (-)값이 되어 이 반응은 자발적이다.바로알기ㄷ. 반쪽 전지 B와 D를 이용하여 만든 전지에서 표준 환원 전위가 큰 D가 환원 전극(+극)이고, 표준 환원 전위가 작은 B가 산화 전극(-극)이므로 표준 전지 전위는 다음과 같다.E*전지=E*(+)극-E*(-)극=+0.80 V-(-0.44 V)=+1.24 V14 CuSO4 수용액을 전기 분해하면 산화 전극(+극)에서는 물이 산화되어 O2 기체가 발생하고, 환원 전극(-극)에서는 Cu2+이 환원되어 Cu가 석출된다.산화 전극(+극)：2H2O(l) ?@A O2( g) + 4H+(aq) + 4e-환원 전극(-극)：Cu2+(aq) + 2e- ?@A Cu( s)① (+)극에 연결된 전극 A는 산화 전극(+극)이다.② 전기 분해가 진행되면 산화 전극(+극)에서 물이 산화되어 H+의 농도가 커지므로 수용액의 pH가 작아진다.③ 전기 분해가 진행되면 환원 전극(-극)인 전극 B에서는 Cu가 석출되므로 전극 B의 질량이 증가한다.⑤ 전극 A(산화 전극)에서는 O2 기체가 발생하고, 전극 B(환원 전극)에서는 금속 Cu가 석출된다.바로알기④ 산화 전극(+극)에서는 전자 4몰에 의해 O2 기체 1몰이 발생하고, 환원 전극(-극)에서는 전자 2몰에 의해 Cu 1몰이 생성된다. 따라서 같은 시간 동안 같은 전하량에 의해 전극 A, B에서 생성되는 물질의 몰수비는 1/4：1/2=1：2이다.ㄱ. 불순물 중에서 금은 구리보다 반응성이 작기 때문에 산화되지 않고 금속 상태로 (+)극 아래에 쌓인다.ㄴ. (-)극에서 Cu2+이 환원되어 Cu 1몰이 석출되는 데 전자 2몰이 필요하다. 따라서 1 F의 전하량을 흘려 주면 Cu 0.5몰이 석출된다.문제 분석하기15(+)(-)전원 장치순수한구리불순물을포함한 구리SO42-SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2+(-)극에서는 Cu2+이 환원되어 Cu로 석출되므로 순수한 구리의 질량이 증가한다.Cu2++2e- Cu(+)극에 연결한 불순물을 포함한 구리에서는 산화 반응이 일어난다.Cu Cu2++2e-이때 불순물 중 구리보다 반응성이 큰 금속도 산화되어 이온으로 녹아 나온다.구리보다 반응성이 작은 금속은 금속 상태로 (+)극 아래에 양극 찌꺼기로 쌓인다.화학3-2단원정답(90~114).indd 11014. 10. 28. 오후 5:35 Ⅲ. 화학 평형111바로알기ㄴ. 염기의 짝산의 이온화 상수(Ka)는 물의 이온곱 상수(Kw)를 염기의 이온화 상수(Kb)로 나누어 구한다. C6H5NH2의 짝산의 이온화 상수는 Ka=KwKb=1.0\10-144\10-10=2.5×10-5으로 HCN의 이온화 상수보다 크다. 따라서 C6H5NH2의 짝산은 HCN보다 강한 산이다.3 ㄷ. 이온화 상수(Ka)가 1보다 작으므로 역반응이 우세하다. 따라서 정반응에서의 산 HA보다 역반응에서의 산 H3O+이 더 강한 산이다.바로알기ㄱ. (가)와 (나)는 같은 온도, 같은 산이므로 농도와 부피가 달라도 이온화 상수(Ka)가 같다.ㄴ. [H3O+]=Cα=2KwaCx인데 Ka는 같으므로 몰 농도(C)가 큰 (나)가 (가)보다 [H3O+]가 크다. 그런데 pH=-log[H3O+]이므로 pH는 (가)가 (나)보다 크다.ㄱ. 중화 반응의 양적 관계를 이용하여 (가)와 (나)의 NaOH 수용액의 농도를 구하면 (가)의 농도(x)는 0.5 M, (나)의 농도(y)는 1.0 M이다.n1M1V1=n2M2V2(가) 1\x\100 mL=1\1.0 M\50 mL, x=0.5 M(나) 1\y\100 mL=1\1.0 M\100 mL, y=1.0 Mㄴ. (가)의 경우 HA 수용액의 농도는 0.5 M이므로 HA의 몰수는 0.5 M\0.1 L=0.05몰이다. 따라서 중화점에서 A-의 몰수는 0.05몰이고, 혼합 용액의 부피는 150 mL이므로 [A-]=0.05몰0.15 L=1/3 M이다. (나)의 경우 HA 수용액의 농도는 1.0 M이므로 HA의 몰수는 1.0 M\0.1 L=0.1몰이다. 따라서 중화점에서 A-의 몰수는 0.1몰이고, 혼합 용액의 부피는 200 mL이므로 [A-]=0.1몰0.2 L=1/2 M이다. 따라서 중화점에서 [A-]는 (나)가 (가)보다 크다.바로알기ㄴ. 전극 (라)는 구리가 백금 전극의 표면에 석출되므로 질량이 증가하지만, 전극 (나)는 수소 기체가 발생하므로 전극의 질량은 변함없다.ㄷ. 두 비커 모두 물이 전기 분해에 관여하지만 왼쪽 비커는 물이 환원되므로 OH-의 농도가 커져 pH가 커지고, 오른쪽 비커는 물이 산화되어 H+의 농도가 커져 pH가 작아진다.ㄴ. 산의 이온화도(α)=이온화된 산의 몰수녹은 산의 몰수=1/6이다. 바로알기ㄱ. 과 은 산 이 이온화하여 생성된 입자로 짝산 ‑ 짝염기의 관계가 아니다.ㄷ. 산의 이온화 상수(Ka)는 각 물질의 평형 농도를 이온화 상수식에 대입하여 구할 수 있다.Ka=[H+][A-][HA]=0.1\0.10.5=0.022 산과 염기의 이온화 상수가 클수록 이온화가 잘 되어 산과 염기의 세기가 강하다. 따라서 HCOOH은 HCN보다 산의 세기가 강하고, CH3NH2은 C6H5NH2보다 염기의 세기가 강하다.ㄱ. 산의 세기가 강할수록 짝염기의 세기는 약하다. 따라서 염기의 세기는 CN-이 HCOO-보다 강하다.ㄷ. 주어진 산과 염기가 이온화하면 H+ 또는 OH-과 그 짝염기 또는 짝산이 1：1로 생성된다. 이때 같은 농도에서 이온화 상수가 클수록 이온화가 잘 되고, 생성된 전체 이온 수가 많다. 따라서 수용액 중 전체 이온 수가 가장 많은 것은 이온화 상수가 가장 큰 CH3NH2이다. 수능 실전 문제1 ② 2 ③ 3 ③ 4 ③ 5 ⑤ 6 ④ 7 ⑤ 8 ③ 9 ① 10 ④ 11 ③ 12 ⑤ 13 ③ 14 ③ 15 ② 16 ③292~296쪽문제 분석하기1개의 은 0.1몰에 해당하는데 처음에 녹인 HA는 0.6몰이고 부피는 1 L이므로 초기 농도는 0.6 M이다. ➡ 평형 상태：[HA]=0.5 M, [H+]=[A-]=0.1 M1녹은 산의 몰수는 0.6몰이고, 이온화된 산의 몰수는 0.1몰이다.문제 분석하기4NaOH(aq)의 부피(mL)(가)(나)pH7.0501000중화점에서 pH>7이다. ➡ 약산을 강염기로 적정하였다.중화점에 도달하기까지 소비된 NaOH 수용액의 부피는 (나)가 (가)보다 많으므로 (나)의 농도가 (가)보다 크다.화학3-2단원정답(90~114).indd 11114. 10. 28. 오후 5:35 112정답친해중화점 (다)에서 pH=8.0이므로 [H+]=10-8 M이고, [OH-]= 10-6 M이다. A-의 가수 분해 반응식에서 HA와 OH-의 계수비가 1：1이므로 [HA]=10-6 M이다. 중화점에서 혼합 용액의 부피는 100 mL이므로 HA의 몰수는 10-6 M\0.1 L=10-7몰이다. 그리고 가수 분해하지 않고 남은 A-의 몰수는 (0.005-10-7)몰이므로 HA 몰수의 거의 50000배이다. 즉, (다)에서 가수 분해되어 생성되는 HA의 입자 수는 매우 적고, 대부분 A-으로 존재한다. 따라서 (가), (나), (다)에서 HA와 A-의 입자 수(상댓값)를 가장 잘 나타낸 것은 ④이다.ㄱ. 같은 농도의 1가 산인 HB보다 HA의 pH가 더 작으므로 HA가 HB 보다 강한 산이다. 따라서 이온화 상수(Ka)는 HA가 HB보다 크다.ㄴ. a는 중화 반응이 절반 정도 진행된 지점이다. HA는 약산이므로 강염기에 의해 절반이 중화되어 약산과 그 짝염기가 1：1로 존재하는 a의 혼합 수용액은 완충 용액이다.ㄷ. HB 수용액의 중화점에서 약산의 짝염기인 B-의 일부가 가수 분해하여 HB로 된다.B- + H2O FLLE HB + OH- 따라서 가수 분해하지 않는 [Na+]는 가수 분해하는 [B-]보다 크다.8 ㄱ. (가)의 혼합 용액에서 pH=6, [HA]=[A-]이므로 HA의 이온화 상수 Ka=[H3O+][A-][HA]=[H3O+]=10-6이다. 혼합 전 용액은 pH=3이므로 [H3O+]=10-3=2KaCx=210-s6\Cx에 의해 혼합 전 HA의 농도(C)는 1.0 M이다.ㄷ. (가)의 혼합 용액은 중화 반응이 절반 정도 진행된 지점으로 0.5 M BOH 수용액 100 mL를 더 가해 주면 중화점에 도달한다. 중화점에서 생성된 염 BA에서 약산의 짝염기인 A-의 일부가 가수 분해하여 HA로 되므로 가수 분해하지 않는 B+보다 농도가 작다.바로알기ㄷ. 같은 종류의 산은 농도가 묽을수록 이온화도(α)가 크다. 따라서 이온화도는 농도가 더 큰 (나)가 (가)보다 작다.5 ㄱ. HA 수용액 50 mL를 완전히 중화하는 데 소비된 1.0 M NaOH 수용액의 부피가 50 mL이므로 중화 반응의 양적 관계에 의하면 HA 수용액의 농도(x)는 1.0 M이다.1\x\50 mL=1\1.0 M\50 mL, x=1.0 MNaOH 수용액을 가하기 전 HA 수용액의 pH=2.0이므로 [H+]=Cα=1.0\10-2 M이다. 따라서 HA의 이온화도가 α= 0.01로 매우 작으므로 HA는 약산이다.또는 중화점에서 pH>7이므로 약산과 강염기의 반응임을 알 수 있다.ㄴ. HA가 이온화하면 H+과 A-이 1：1로 생성되는데, a에서 [H+]=1.0\10-2 M이므로 [A-]=1.0\10-2 M이다.ㄷ. b에서 pH>7이므로 [OH-]가 [H+]보다 크다. 약산과 강염기가 중화 반응하여 생성된 염 NaA의 음이온인 A-이 가수 분해하여 OH-을 내놓으므로 중화점(b)은 염기성 쪽으로 치우친다.HA + NaOH ?@A NaA + H2OA- + H2O FLLE HA + OH-(가) 시작점의 pH가 2.0이므로 [H+]=[A-]=0.01 M이고, [H+]=Cα에 의해 이온화도 α=0.1이다. 즉, 녹인 HA 분자를 10개라 할 때 1개가 이온화한 것이므로 남은 HA 분자는 9개이다. 따라서 HA와 A-의 입자 수비는 9：1이다.(나) NaOH 수용액이 25 mL 소비되었으므로 HA의 절반이 중화되어 A-으로 존재하는 완충 용액 상태이다. 따라서 HA와 A-의 입자 수비는 1：1이다.(다) 중화점에서 pH>7인 것으로 보아 A-이 가수 분해한다는 것을 알 수 있다. 즉, (다)에서는 A- + H2O FLLE HA + OH- 반응이 일어나 HA가 존재한다.문제 분석하기7pHNaOH 수용액의 부피7.00HAHBaNaOH 수용액을 가해도 pH가 거의 변하지 않는다. ➡ 완충 용액중화점에서 pH>7이므로 HA와 HB는 약산이다.➡ 생성된 염의 음이온이 가수 분해하여 OH-을 내놓는다.중화점까지 소비된 NaOH 수용액의 부피가 같다.➡ HA 수용액과 HB 수용액의 몰 농도는 같다.문제 분석하기614.0pH12.010.08.06.04.02.000.1 M NaOH(aq)의 부피(mL)255075(다)(나)(가)중화점에서 pH>7이므로 HA는 약산이다.➡ 생성된 염의 음이온이 가수 분해하여 OH-을 내놓는다.중화 반응이절반만큼 진행되었다.pH=2.0➡ [H+]=10-2 M중화점까지 소비된 NaOH 수용액의 부피는 50 mL이다.➡ HA 수용액의 농도(x)는 0.1 M이다.1\x\50 mL=1\0.1 M\50 mL ∴ x=0.1 M➡ 용해된 HA 분자의 총 몰수는 0.1 M\0.05 L=0.005몰이다.화학3-2단원정답(90~114).indd 11214. 10. 28. 오후 5:35 Ⅲ. 화학 평형113ㄷ. BSO4 수용액의 경우 (-)극에서 H2가 생성되었으므로 B2+ 대신 H2O이 환원되었다는 것을 알 수 있다. H2O이 환원되면 H2와 함께 OH-이 생성되므로 pH가 커진다.ㄱ. 순수한 구리 전극에서 Cu2+이 환원되어 Cu로 석출되어야 하므로 순수한 구리 전극은 전원 장치의 (-)극에 연결한다.ㄴ. 철이 포함된 구리 막대는 전원 장치의 (+)극에 연결되어 산화 반응이 일어난다. 표준 환원 전위가 클수록 환원되기 쉽고, 산화되기 어렵다. Fe은 Cu보다 표준 환원 전위가 작으므로 (+)극에서는 쉽게 산화되어 Fe2+으로 수용액에 녹아 들어가고, (-)극에서는 Fe2+이 Cu2+보다 환원되기 어려워 수용액에 양이온으로 존재한다.ㄷ. (-)극에서 Cu2+(aq) + 2e- ?@A Cu(s) 반응이 일어나므로 2 F의 전하량에 의해 Cu 1몰(=64 g)이 석출된다. 전하량(C)=전류의 세기(A)\시간(초)이므로 흘려 준 전하량은 10 A \9650초=96500 C=1 F이다. 따라서 Cu 0.5몰(=32 g)이 석출되므로 순수한 구리 전극의 질량이 32 g 증가한다.바로알기ㄴ. (나)에서 HA의 이온화 상수는 (가)와 같고, pH=4이므로 [H3O+]=10-4=2KaCx=210-s6\Cx이다. 즉, 혼합 전 HA의 농도(C)는 0.01 M이다. 0.01 M HA 수용액 100 mL를 0.5 M BOH 수용액으로 완전히 중화시키기 위해 필요한 부피(V)를 중화 반응의 양적 관계로 구하면 다음과 같다.n1M1V1=n2M2V21\0.01 M\100 mL=1\0.5 M\V, V=2 mL그런데 혼합 용액의 pH가 7보다 작으므로 넣어 준 BOH 수용액의 부피(x)는 2보다 작다. 9 ㄱ. B의 표준 환원 전위가 (-)값이므로 B를 염산에 넣으면 산화된다.바로알기ㄴ. A2+ + 2C ?@A A + 2C+ 반응의 표준 전지 전위 E*전지=E*환원 전극-E*산화 전극=1.18 V-(-0.14 V)=1.32 V이다.ㄷ. 표준 환원 전위가 더 작은 B가 환원되는 반응은 자발적으로 일어나지 않으므로 자유 에너지 변화(ΔG*)는 0보다 크다.10 ㄴ. 표준 환원 전위가 큰 금속이 (+)극(환원 전극)이 되므로 Fe3+(aq) + e- ?@A Fe2+(aq)의 반응이 일어난다.ㄷ. 화학 전지의 (-)극에서는 산화 반응이 일어나고 (+)극에서는 환원 반응이 일어나므로 전체 반응식은 다음과 같다.산화 전극(-극)：Fe(s) ?@A Fe2+(aq) + 2e-환원 전극(+극)：2Fe3+(aq) + 2e- ?@A 2Fe2+(aq)_____________________________________________전체 반응：Fe(s) + 2Fe3+(aq) ?@A 3Fe2+(aq)바로알기ㄱ. 표준 전지 전위(E*전지)=E*(+)극-E*(-)극=+0.77 V-(-0.44 V)=+1.21 V문제 분석하기•물의 산화 반응：2H2O O2 + 4H++ 4e-➡ O2 기체 발생, pH 감소•물의 환원 반응：2H2O + 2e- H2 + 2OH-➡ H2 기체 발생, pH 증가11산화 반응환원 반응H2가 생성되므로 H2O이 환원된다는 것을 알 수 있다.pH 변화가 없으므로 A2+이 환원되어 A가 생성된다는 것을 알 수 있다. ➡ (가)=A(ㄱ)수용액(+)극(-)극생성물질pH변화생성물질pH변화ACl2Cl2(가)일정BSO4(나)감소H2(다)pH가 감소했으므로 H2O이 산화되어 O2와 H+이 생성된다는 것을 알 수 있다. ➡ (나)=O2(ㄴ)문제 분석하기12전원 장치CuSO4(aq)철이 포함된구리 막대순수한구리 전극• (+)극에서 산화 반응이 일어나 구리가 산화된다.Cu Cu2++2e-•Cu보다 반응성이 큰 Fe도 산화된다.Fe Fe2++2e-(-)극에서 환원 반응이 일어난다.Cu2++2e- Cu문제 분석하기13AgNO3수용액CuCl2수용액(+)(-)전원 장치(가)(나)산화 전극(+극)：NO3- 대신 H2O이 산화되어 O2 기체 발생2H2O O2+4H++4e-환원 전극(-극)：Ag+이 환원되어 Ag 석출Ag++e- Ag산화 전극(+극)：Cl-이 산화되어 Cl2 기체 발생2Cl- Cl2+2e-환원 전극(-극)：Cu2+이 환원되어 Cu 석출Cu2++2e- Cu화학3-2단원정답(90~114).indd 11314. 10. 28. 오후 5:35 114정답친해Mx+ + xe- ?@A M이때 석출되는 생성물의 질량은 전자의 몰수에 비례하며 양이온의 전하와 금속의 원자량에 의해 다음과 같은 관계를 가진다.(패러데이 법칙)전자 1몰에 의해 석출되는 금속의 질량(g)=금속의 원자량양이온의 전하수따라서 같은 전하량(같은 전자의 몰수)에 의해 환원되는 은(Ag)과 구리(Cu)의 질량은 다음과 같다.Ag+ + e- ?@A Ag ➡ 1 F당 108/1=108(g)Cu2+ + 2e- ?@A Cu ➡ 1 F당 64/2=32(g)즉, (나)보다 기울기가 3배 정도 큰 (가)가 AgNO3 수용액이고, (나)는 CuSO4 수용액이다. ㄴ. (+)극의 반쪽 반응식에 의하면 물이 산화되어 산소(O2) 기체 0.1몰이 발생할 때 0.4몰의 전자가 생성되어 (-)극에 공급된다. 따라서 Ag 0.4몰이 석출된다.바로알기ㄱ. 같은 전하량에 의해 석출되는 금속의 질량이 큰 (가)가 질산 은(AgNO3) 수용액이다. (나)는 황산 구리(Ⅱ)(CuSO4) 수용액이다. ㄷ. 두 수용액 모두 (+)극에서는 산소 기체가 발생하므로 같은 양의 전하량을 흘려 주면 같은 몰수(질량, 부피)의 기체가 발생한다.16 수용액의 전기 분해에서 (+)극에서는 산화 반응이, (-)극에서는 환원 반응이 일어난다. 그런데 수용액에는 물이 들어 있으므로 양이온이나 음이온 대신 물이 환원 또는 산화될 수 있다.A 전극：황산 이온(SO42-) 대신 물이 산화되어 산소(O2) 기체가 발생한다.2H2O(l) ?@A O2( g) + 4H+(aq) + 4e-B 전극：금속이 석출되었으므로 X가 석출된 것이다.X2+(aq) + 2e- ?@A X(s)C 전극：염화 이온(Cl-)이 물보다 산화되기 쉬우므로 염소(Cl2) 기체가 발생한다.2Cl-(aq) ?@A Cl2( g) + 2e-D 전극：금속 Y 대신 기체가 발생하였으므로 물이 환원되어 수소(H2) 기체가 발생한 것이다.2H2O(l) + 2e- ?@A H2( g) + 2OH-(aq) ㄱ. (가)에서는 전극 A에서 물이 산화되어 산소 기체가 발생하며 수용액 속 H+의 농도가 커지므로 pH는 작아진다.ㄴ. 전극 D에서는 물이 환원되어 수소 기체가 발생한다.바로알기ㄷ. 표준 환원 전위가 클수록 환원되기 쉽다. 그런데 수용액에서 X는 환원되어 석출되었지만 Y는 환원되지 못했으므로 표준 환원 전위(E*)는 X가 Y보다 크다.ㄱ. Ag+ + e- ?@A Ag 반응에 의해 Ag 1몰이 석출되려면 전자 1몰, 즉 1 F의 전하량이 필요하다. 그런데 석출된 Ag의 양이 10.8 g이므로 Ag 0.1몰이 석출된 것이다. 따라서 전기 분해 장치에 흘려 준 전하량은 0.1 F이다.ㄴ. (가)의 (-)극에서 Ag+이 환원되는 반쪽 반응은 Ag+(aq) + e- ?@A Ag(s)이다.바로알기ㄷ. Cu2+ + 2e- ?@A Cu 반응에 의해 Cu 1몰이 석출되는 데 필요한 전하량은 2 F이다. 그런데 전기 분해 장치에 흘려 준 전하량이 0.1 F이므로 Cu는 3.2 g(0.05몰)이 석출된다.2 F：1몰=0.1 F：x, x=0.05몰ㄱ. 혼합 수용액의 음이온은 반응에 참여하지 않으므로 구간 Ⅰ에서 (+)극에서는 물이 산화되어 O2 기체가 발생하고 H+의 농도가 증가한다. 따라서 수용액의 pH는 작아진다.2H2O ?@A O2 + 4H+ + 4e-ㄷ. 구간 Ⅲ에서 (-)극의 질량이 증가하지 않는 것은 수용액의 금속 양이온이 모두 환원된 후 물이 환원되어 H2 기체가 발생하기 때문이다.2H2O + 2e- ?@A H2 + 2OH-바로알기ㄴ. 구간 Ⅰ에서는 Ag이 석출되고, 구간 Ⅱ에서는 Cu가 석출된다. 그런데 혼합 수용액 중 Ag+과 Cu2+의 농도가 0.05 M로 같으므로 구간 Ⅰ과 Ⅱ에서 석출되는 금속의 몰수는 같다. 다만 같은 몰수가 석출되기 위해 Cu2+은 Ag+보다 2배의 전하량을 필요로 하므로 흘려 준 전하량의 크기는 구간 Ⅱ가 구간 Ⅰ의 2배이다.15 수용액을 전기 분해할 때 (+)극에서 산소(O2) 기체가 발생하였으므로 물이 산화되었다.2H2O ?@A O2 + 4H+ + 4e-또한 금속의 양이온은 (-)극에서 전자를 받아 금속으로 석출되었다. 문제 분석하기14(+)(-)Pt전하량0(-)극의 질량0.05 M Ag+0.05 M Cu2+ⅠⅡⅢ전원장치(가)(나)(-)극에서는 금속 이온이 환원되어 금속이 Pt 전극에 달라붙는다.수용액의 음이온은 반응에 참여하지 않으므로 (+)극에서는 물이 산화된다.표준 환원 전위가 클수록 환원되기 쉬우므로 구간 Ⅰ에서는 Ag, 구간 Ⅱ에서는 Cu가 석출된다. ➡ 질량 증가구간 Ⅲ에서는 물이 환원되어 H2 기체가 발생한다. ➡ 질량 일정화학3-2단원정답(90~114).indd 11414. 10. 28. 오후 5:35 Ⅳ. 화학 반응 속도1154 A( g) ?@A 2B( g) 반응에서 A와 B의 계수 비가 1：2이므로 A가 1몰 반응하면 B가 2몰 생성된다. 따라서 B의 생성 속도는 A의 반응 속도의 2배가 된다.1 -2⑴ 반응이 진행될수록 반응물의 농도는 점점 감소하다가 일정해진다.⑵ 10초 동안 발생하는 수소 기체의 부피가 점점 감소하는 것으로 보아 단위 시간당 발생하는 수소 기체의 부피는 점점 감소함을 알 수 있다.⑶ 10￣30초일 때 수소 기체 14 mL가 발생하므로 20초 동안의 평균 반응 속도는 14/20=0.7(mL/s)이다.2 -1평균 반응 속도=X의 농도 변화량Δt이다.(가) 구간의 평균 반응 속도=12/10=1.2(mol/L·s)(나) 구간의 평균 반응 속도=6/10=0.6(mol/L·s)(다) 구간의 평균 반응 속도=3/10=0.3(mol/L·s)화학 반응 속도IV1 ⑴ 과일이 익어 가는 과정은 오랜 시간에 걸쳐 일어나는 반응으로 느린 반응이다.⑵ 불꽃놀이는 폭약에 여러 가지 금속 원소를 섞어 터뜨릴 때 하늘에 여러 가지 색의 불꽃이 나타나는 빠른 반응이다.⑶ 철의 부식은 철이 산소와 반응하여 산화 철로 되는 반응으로 매우 서서히 일어난다.⑷ 염화 나트륨 수용액의 염화 이온(Cl-)과 질산 은 수용액의 은 이온(Ag+)은 빠르게 반응하여 흰색의 염화 은(AgCl) 앙금을 생성한다.2 ⑴, ⑵ 반응이 진행될수록 반응물의 농도는 점점 감소하다가 일정해지고, 생성물의 농도는 점점 증가하다가 일정해진다. 따라서 시간이 지날수록 반응 속도는 점점 느려지다가 0이 된다.⑶ 기체가 발생하는 반응에서는 단위 시간 동안 발생하는 기체의 부피를 측정하거나 기체의 발생으로 감소한 반응 용기 전체의 질량을 측정하여 반응 속도를 구할 수 있다.⑷ 평균 반응 속도는 시간 ‑ 농도 그래프에서 두 점을 지나는 직선의 기울기로 구할 수 있다. 시간 ‑ 농도 그래프에서 한 점에서의 접선의 기울기는 순간 반응 속도를 의미한다.3 마그네슘과 묽은 염산이 반응하여 수소 기체가 발생하는 반응은 다음과 같다. Mg(s) + 2HCl(aq) ?@A MgCl2(aq) + H2( g)20초 동안 수소 기체 30 mL가 발생하였으므로 반응 속도=생성된 수소 기체의 부피시간=3020=1.5(mL/s)이다.01반응 속도개념 확인 문제304쪽1 빠른, 느린 2 생성물, 반응물 3 평균 반응 속도 4 순간 반응 속도1. 화학 반응 속도A / B 1 ⑴ 느 ⑵ 빠 ⑶ 느 ⑷ 빠 2 ⑴ × ⑵ ◯ ⑶ ◯ ⑷ × 3 1.5 mL/s 4 2배 5 vt1>vt2>vt3대.표.자.료1 1 ㄱ 2 ⑴ × ⑵ ◯ ⑶ × 대.표.자.료2 1 (가) 1.2 mol/L·s (나) 0.6 mol/L·s (다) 0.3 mol/L·s 2 A 3 ⑴ × ⑵ × ⑶ ◯ ⑷ ◯대표 자료 분석305쪽문제 분석하기시간 (초)0102030405060부피(mL)0182732353636시간이 지날수록 반응 속도는 점점 느려지므로 반응 속도는 반응 초기에 가장 빠르다.1 -1부피 변화량(mL)1895310반응 속도(mL/s)1.80.90.50.30.10문제 분석하기시간 - 농도 그래프에서 접선의 기울기가 클수록 반응 속도가 빠르다.50t1t2t3시간(s)의 농도Y반응이 진행될수록 반응 속도는 점점 감소한다.화학_4단원정답친해(115~130).indd 11514. 10. 28. 오후 5:37 116정답친해03 반응 속도=반응물의 농도 감소량시간 변화 또는 생성물의 농도 증가량시간 변화=농도 변화시간 변화이다.Cl2( g) + 3F2( g) ?@A 2ClF3( g) 반응의 반응 속도식은반응 속도(v)=-Δ[Cl2]Δt=-1/3Δ[F2]Δt=1/2Δ[ClF3]Δt이다.이때 Δ[ClF3]Δt=0.20 mol/L·s이므로 F2의 반응 속도를 구하면-1/3Δ[F2]Δt=1/2 \0.20 mol/L·s이다. 따라서 -Δ[F2]Δt=3\0.10 mol/L·s=0.30 mol/L·s이다.ㄱ. 마그네슘과 묽은 염산이 반응하면 마그네슘은 Mg2+으로 용액 속에 녹아 들어가고, H+은 수소 기체가 된다. 따라서 시간이 지날수록 수용액 속 Mg2+의 농도는 증가하다가 일정해진다.바로알기ㄴ. 0￣20초일 때의 평균 반응 속도：25.020=1.25(mL/s)40￣60초일 때의 평균 반응 속도：10.020=0.5(mL/s)따라서 0￣20초일 때의 평균 반응 속도는 40￣60초일 때의 평균 반응 속도의 2.5배이다.ㄷ. 반응이 시작된 후 수소 기체 25 mL가 모이는 데 20초가 걸리지만, 20초 이후 수소 기체 25 mL가 더 모이는 데 40초가 걸린다. 즉, 같은 양의 기체가 발생하는 데 걸리는 시간이 점점 길어지다가 60초 이후에는 기체의 부피가 더 이상 증가하지 않는다.2 -3⑴ 생성물인 Y의 농도가 증가할수록 반응 속도가 점점 느려지다가 Y의 농도가 일정해지면 반응 속도가 0이 된다.⑵ 접선의 기울기는 순간 반응 속도로, 접선의 기울기가 클수록 순간 반응 속도가 빠르다.⑶ 30초 이후 A의 농도가 3 mol/L로 일정하게 유지되므로 반응이 완결되는 데 걸리는 시간은 30초이다.⑷ 35초에서 접선의 기울기는 0이므로 순간 반응 속도는 0이다.01 터널 공사장에서 폭약을 터뜨리는 반응(ㄴ)과 수산화 나트륨과 묽은 염산을 중화시키는 반응(ㄹ)은 빠른 반응이고, 기찻길의 철로가 녹스는 반응(ㄱ)과 복숭아 나무에서 복숭아가 익는 반응(ㄷ)은 느린 반응이다.02 ㄱ. 싸이오황산 나트륨 수용액과 묽은 염산이 반응하면 노란색의 황 앙금이 생성되기 때문에 반응이 진행되면서 흰 종이 위의 ×표가 보이지 않게 된다. 따라서 ×표가 보이지 않을 때까지 걸린 시간을 측정하면 반응의 빠르기를 구할 수 있다.반응의 빠르기=1×표가 보이지 않을 때까지 걸린 시간바로알기ㄴ. ×표가 보이지 않을 때까지 걸린 시간이 짧을수록 반응이 빠르게 일어난 것이다.ㄷ. 황산 나트륨(Na2SO4) 수용액과 묽은 염산(HCl)이 반응하면 앙금이 생성되지 않기 때문에 주어진 실험 방법으로는 반응의 빠르기를 측정할 수 없다.문제 분석하기2 -2접선의 기울기가 클수록 순간 반응 속도가 빠르다. ➡ A>B5101520253035시간(s)AB241218360(가)(나)(다)(가)(나)(다)의 농도XmolL( )평균 반응 속도1.2 mol/L0.6 mol/L0.3 mol/L내신 만점 문제01 ④ 02 ㄱ 03 0.30 mol/L·s 04 ① 05 ③ 06 ⑤ 07 ③ 08 ① 09 해설 참조306~307쪽문제 분석하기마그네슘과 묽은 염산의 반응을 나타내는 화학 반응식은 다음과 같다.Mg(s) + 2HCl(aq) ?@A MgCl2(aq) + H2( g)시간 (초)020406080100발생한 수소 기체의 부피(mL)025.040.050.050.050.0시간이 지날수록 일정한 시간 간격으로 발생하는 기체의 부피 변화량은 점점 감소하다가 0이 된다.04부피 변화량(mL)25.015.010.000문제 분석하기0525020015010050081624324048시간(s)초기 접선의 기울기기체의 부피( )mL초기 접선의 기울기 ➡ 초기 반응 속도40초 이후 그래프의 기울기가 0이다.접선의 기울기=16초에서의 순간 반응 속도화학_4단원정답친해(115~130).indd 11614. 10. 28. 오후 5:37 Ⅳ. 화학 반응 속도117바로알기ㄹ. 20￣30분일 때의 평균 반응 속도는0.043-0.03630-20=0.0007(mol/L·min)이다.② H2( g)+I2( g) ?@A 2HI( g) 반응에서 H2：I2：HI=1：1：2이므로 반응 속도 v=-[H2]Δt=-[I2]Δt=1/2[HI]Δt이다. 따라서 반응 속도 v(나)=C1-C2t2=1/2v(가)=1/2C1t2 이므로 C1=2C2이다.③ 수소와 아이오딘이 1：1로 반응하기 때문에 수소와 아이오딘의 반응 속도는 같다.④ 반응물과 생성물의 반응 속도는 반응 계수에 비례하므로 한 점에서의 접선의 기울기인 순간 반응 속도는 (가)가 (나)의 2배이다. 따라서 t1에서 접선의 기울기의 절댓값은 (가)가 (나)의 2배이다.⑤ t2 이후 반응물과 생성물의 양에는 변화가 없다. 또한 반응 속도는 접선의 기울기로, 반응물이나 생성물의 양에 변화가 없으므로 기울기가 0이며 반응 속도도 0이다.바로알기① (가)는 농도가 점점 증가하므로 생성물의 농도인 [HI]의 변화이고, (나)는 농도가 점점 감소하므로 반응물의 농도인 [H2]의 변화이다.09 시간에 따른 반응물의 농도 변화 그래프에서 접선의 기울기는 순간 반응 속도이다. 그래프에서 접선의 기울기는 A>B>C 순이므로 반응 속도도 A>B>C 순이다.●모범 답안●A, 그래프의 접선의 기울기가 순간 반응 속도이므로 A￣C 중 접선의 기울기가 가장 큰 A점에서 반응 속도가 가장 빠르다.채점 기준배점반응 속도가 가장 빠른 지점을 옳게 고르고, 그 이유를 접선의 기울기와 반응 속도의 관계로 옳게 서술한 경우100 %반응 속도가 가장 빠른 지점을 옳게 고르고, 반응 초기의 반응 속도가 가장 빠르다고만 서술한 경우50 %반응 속도가 가장 빠른 지점을 옳게 고르고, 시간이 지날수록 반응 속도가 점점 느려진다고만 서술한 경우반응 속도가 가장 빠른 지점만 옳게 고른 경우30 %① 초기 반응 속도는 200/8=25(mL/s)이다.② 시간이 지날수록 그래프의 기울기가 점점 작아지는 것으로 보아 반응 속도가 점점 감소함을 알 수 있다.④ 40초 이후 그래프의 기울기가 0이므로 40초 이후 반응 속도가 0이다.⑤ 염산의 농도가 증가한다고 해서 생성물의 총 발생량이 항상 증가하는 것은 아니다. 문제에서 묽은 염산이 모두 반응에 쓰이고도 남을 만큼 ‘충분한’ 양이라는 조건이 주어졌으므로 묽은 염산의 농도를 0.2 M로 증가시켜도 마그네슘 0.1 g은 그대로이므로 수소 기체의 총 발생량은 200 mL이다.바로알기③ 16초가 되는 지점에서의 반응 속도는 16초가 되는 지점에서의 접선의 기울기이며, 이는 16초에서의 순간 반응 속도를 의미한다. 150 mL16초 는 0∼16초일 때의 평균 반응 속도이다.ㄱ. 시간이 지날수록 X의 농도가 감소하므로 반응 속도는 점점 느려진다. 그래프에서도 A, B 모두 시간이 지날수록 접선의 기울기가 작아지는 것으로 보아 반응 속도가 느려짐을 알 수 있다.ㄴ. 0￣2분일 때의 평균 반응 속도는 A가 4 mol/L·min이고 B가 2 mol/L·min이므로 A가 B의 2배이다.ㄷ. 반응식에서 계수비가 NO2：O2=4：1이므로 NO2의 생성 속도는 O2의 생성 속도의 4배이다. 따라서 같은 시간 동안 NO2의 농도 변화는 O2의 농도 변화보다 클 것이다.문제 분석하기08농도molL( )t2C1C20반응 시간(가)(나)t1기울기：반응물의 평균 반응 속도 ➡ v(나)기울기：생성물의 평균 반응 속도 ➡ v(가)t2 이후 농도 변화 없음 ➡ 반응 종결문제 분석하기06048121687654321시간(min)의 농도ABXmolL( )3분에서 A와 B의 접선의 기울기로 순간 반응 속도를 비교할 수 있다. ➡ 순간 반응 속도는 A가 B보다 크다.(ㄷ)0￣2분일 때의 평균 반응 속도 :16-82 =4(mol/L·min)0￣2분일 때의 평균 반응 속도 :8-42 =2(mol/L·min)문제 분석하기07농도 변화량(mol/L)0.0210.0150.0070.0040.001시간(분)01020304050O2의 농도(mol/L)0.0000.0210.0360.0430.0470.048시간이 지날수록 O2의 총 발생량은 점점 커진다.(ㄱ)단위 시간당 O2의 발생량은 점점 감소한다.(ㄴ)화학_4단원정답친해(115~130).indd 11714. 10. 28. 오후 5:37 118정답친해•A에 대한 반응 차수(m)：[B]는 일정하고 [A]만 다른 실험 2와 실험 3을 비교한다. [A]가 2배일 때 초기 반응 속도는 2배이므로 m=1이다.•B에 대한 반응 차수(n)：[A]는 일정하고 [B]만 다른 실험 1과 실험 2를 비교한다. [B]가 2배일 때 초기 반응 속도는 4배이므로 n=2이다.따라서 전체 반응 속도식 v=k[A][B]2이다.4 ⑴ 시간에 따른 [A]의 변화 그래프를 보면 초기 농도에 관계없이 농도가 절반이 되는 데 걸리는 시간(반감기)이 2초로 일정하므로 1차 반응이다.⑵ [A]가 0.4 → 0.2로, 0.2 → 0.1로, 0.1 → 0.05로 되는 데 걸리는 시간(반감기)이 모두 2초로 일정하다.⑶ 반감기가 2초이므로 6초는 반감기가 3번 지난 것이다. 따라서 6초에서의 [A]는 초기의 [A]의 123이 되므로 0.4×1/8= 0.05(mol/L)이다.1 ⑴ 충분한 에너지를 가진 입자들이 충돌한다고 해서 모두 반응이 일어나는 것은 아니다. 이 입자들이 반응이 일어나기에 적합한 방향으로 충돌해야 반응이 일어날 수 있다.⑵ 온도를 높이면 분자들의 평균 운동 에너지가 증가하지만 활성화 에너지는 변하지 않는다. 즉, 온도를 높이면 분자들의 평균 운동 에너지가 증가함으로써 상대적으로 반응을 일으킬 수 있는 분자 수가 증가하므로 반응 속도가 빨라진다.2 2HI( g) ?@A H2( g)+I2( g) 반응에서 반응열(ΔH)은 정반응의 활성화 에너지(Ea)에서 역반응의 활성화 에너지(Ea′)를 뺀 값과 같다. ΔH=Ea-Ea′ ➡ 13 kJ= 185 kJ-Ea′∴ Ea′=185 kJ-13 kJ=172 kJ1 ⑴ 일정량의 기체가 들어 있는 용기의 압력이 높아지면 입자 사이의 평균 거리가 감소하여 단위 부피당 입자 수가 증가하므로 기체 입자들의 충돌 횟수가 증가한다.⑵ 반응 속도에 영향을 주는 요인 중 농도, 압력, 표면적은 입자들의 충돌 횟수를 변화시킨다. 농도가 증가하면 입자 사이의 충돌 횟수가 증가하여 반응 속도가 빨라지고, 압력이 높아지면 단위 부피당 입자 수가 증가하여 충돌 횟수가 증가하므로 반응 속도가 빨라진다. 또한 반응물이 고체인 경우 표면적이 클수록 충돌 횟수가 증가하여 반응 속도가 빨라진다.⑶ 이상 기체 상태 방정식 PV=nRT에서 몰 농도(=단위 부피당 몰수)로 정리하면 nV=PRT가 된다. 이때 온도가 일정하다면 기체의 부분 압력은 수용액에서의 몰 농도와 같다고 볼 수 있다. 즉, 반응물이 기체일 경우 반응 속도식은 몰 농도 대신에 기체들의 부분 압력으로 나타낼 수 있다. 이때 기체 상수(R)와 절대 온도(T)는 상수가 되어 반응 속도 상수에 포함되어 보정된다. 따라서 농도에 대한 반응 속도 상수와 부분 압력에 대한 반응 속도 상수는 다르다.2 ⑴ 잘게 쪼갠 장작은 통나무보다 표면적이 크므로 더 잘 탄다. ‑ 표면적⑵ 음식물을 잘게 씹어 먹으면 음식물의 표면적이 커지므로 소화가 잘 된다. ‑ 표면적⑶ 고압의 산소통 속은 산소의 농도가 매우 커 용접을 할 때 연료를 빠르게 연소시킨다. ‑ 농도반응 속도식을 v=k[A]m[B]n이라고 하면 반응 차수 m과 n은 다음과 같다.02농도, 온도, 촉매와 반응 속도개념 확인 문제312쪽1 증가 2 증가, 증가 3 반응 속도식 4 반응 속도 상수 5 반감기A 1 ⑴ ◯ ⑵ ◯ ⑶ × 2 ⑴ 표 ⑵ 표 ⑶ 농 B 3 v=k[A][B]2 4 ⑴ 1차 ⑵ 2초 ⑶ 0.05 mol/L문제 분석하기3실험[A](mol/L)[B](mol/L)초기 반응 속도(mol/L·s)11.01.00.2521.02.01.032.02.02.0일정2배2배일정4배2배개념 확인 문제317쪽1 유효 충돌 2 활성화 에너지 3 활성화 상태 4 증가 5 증가 6 반응 메커니즘 7 반응 속도 결정 단계C / D 1 ⑴ × ⑵ × 2 172 kJ 3 ⑴ < ⑵ < ⑶ < E 4 ⑴ 1단계 ⑵ HOOBr, HOBr화학_4단원정답친해(115~130).indd 11814. 10. 28. 오후 5:37 Ⅳ. 화학 반응 속도119⑴ 온도가 높아져도 활성화 에너지는 변하지 않는다. 단지 활성화 에너지보다 큰 에너지를 갖는 분자 수가 증가할 뿐이다.⑵ 정촉매를 사용하면 활성화 에너지가 낮아져 Ea는 Ea′가 된다.3 35￣40 *C에서는 효소의 활성이 최대가 되었다가 40 *C 이상의 고온에서는 효소의 주성분인 단백질이 변성되어 작용을 못하므로 반응 속도가 느려진다.⑵ 기체 분자의 평균 운동 에너지는 절대 온도에 비례한다(Ek=1/2mv2=3/2kT). 온도는 T1Ea2>Ea3 순이므로 각 단계의 반응 속도는 v1Ea2>Ea3화학_4단원정답친해(115~130).indd 12014. 10. 28. 오후 5:37 Ⅳ. 화학 반응 속도121ㄷ. A와 B의 농도를 각각 4.0×10-1 mol/L로 하면 실험 3과 비교하여 A와 B의 농도가 각각 2배가 된 것이므로 반응 속도는 실험 3의 8배가 된다. 따라서 1.6 mol/L·s이다.바로알기ㄴ. 반응 속도 상수는 농도에 의해 달라지지 않으므로 실험 1, 2, 3에서 반응 속도 상수는 모두 같다.ㄴ. 전체 반응 속도식 v=k[A2]로, 전체 반응은 A에 대한 1차 반응이다. 따라서 반감기는 초기 농도에 관계없이 일정하다.ㄷ. 실험 (나)와 (다)에서 [B2]가 2배가 되어도 반응 속도가 같으므로 이 반응은 B2에 대한 0차 반응이다.바로알기ㄱ. 이 반응은 (가)와 (나)를 비교하면 A2에 대한 1차 반응, (나)와 (다)를 비교하면 B2에 대한 0차 반응임을 알 수 있다. 따라서 전체 반응 차수는 1차이다.05 X의 초기 농도가 절반이 되는 데 걸리는 시간은 3초로 일정하다. 따라서 이 반응은 X에 대한 1차 반응이다.ㄱ. 1차 반응이므로 반응 속도식은 v=k[X]이며, 반응 속도 상수의 단위는 1/s이다.⑤ 강철솜은 산소의 농도가 약 21 %인 공기 중에서보다 순수한 산소 기체 속에서 더 빠르게 연소한다. － 농도바로알기① 침 속에는 녹말을 분해하는 효소인 아밀레이스가 들어 있으므로 먹다 남은 밥은 침으로 인해 그냥 있던 밥에 비해 쉽게 상한다. － 촉매② 압력솥에서는 압력이 높아져 물이 100 *C보다 높은 온도에서 끓으므로 쌀이 익는 속도가 빨라져 밥이 되는 속도가 빠르다. － 온도③ 온도가 낮은 냉장고에서는 김치가 익는 속도가 느리므로 오랫동안 보관할 수 있다. － 온도④ 기계적 풍화를 받으면 암석이 부서져 틈새가 넓어지므로 표면적이 커지기 때문에 화학적 풍화가 잘 일어난다. － 표면적02 아연과 묽은 염산이 반응하여 수소 기체가 발생하는 반응은 다음과 같다.Zn(s) + 2HCl(aq) ?@A ZnCl2(aq) + H2( g)ㄴ. 염산의 농도가 증가하면 반응 속도가 빨라지므로 반응이 종결될 때까지 걸린 시간 t가 짧아진다.ㄷ. 시간이 지날수록 그래프에서 접선의 기울기가 작아지므로 반응 속도는 점점 느려지다가 0이 된다.바로알기ㄱ. 충분한 양의 묽은 염산에 일정량의 아연을 넣고 반응시키는 실험으로, 묽은 염산의 양은 아연 조각이 모두 반응하기에 충분하므로 생성되는 수소 기체의 총 부피(V)는 아연 조각의 양에 따라 결정된다. 따라서 V가 커지려면 아연 조각의 양을 증가시켜야 한다. 염산의 농도가 5 %에서 10 %로 증가하여도 아연 조각의 양이 그대로라면 생성되는 수소 기체의 총 부피(V)는 변하지 않는다.내신 만점 문제01 ⑤ 02 ⑤ 03 ⑤ 04 ④ 05 ① 06 ③ 07 ⑤ 08 ⑤ 09 ⑤ 10 ③ 11 ㄴ, ㄷ, ㄹ 12 ③ 13 ③ 14 ① 15 ③ 16 ⑤ 17 ① 18 ⑤ 19 해설 참조324~328쪽문제 분석하기일정한 부피 안에 들어 있는 입자 수가 증가하여 충돌 횟수가 많아지기때문에 반응 속도가 빨라진다.충돌 횟수는 입자 수의 곱(농도의 곱)에 비례하므로 반응 속도는 농도 곱에 비례하는 형태로 표현할 수 있다.01BABAAAABABABABABAB충돌 횟수：2\2=44\2=84\4=16문제 분석하기반응 속도식을 v=k[A]m[B]n이라고 하면 • 실험 1, 2 비교 － [A]：일정, [B]：2배일 때 반응 속도는 2(=21)배➡ B에 대한 1차 반응이므로 n=1• 실험 2, 3 비교 － [B] : 일정, [A]：2배일 때 반응 속도는 4(=22)배➡ A에 대한 2차 반응이므로 m=2따라서 반응 속도식은 v=k[A]2[B]이다.(ㄱ)03실험[A](mol/L)[B](mol/L)초기 반응 속도(mol/L·s)11.0\10-11.0\10-12.5\10-221.0\10-12.0\10-15.0\10-232.0\10-12.0\10-12.0\10-1일정2배일정2배4배2배문제 분석하기04(가)(나)(다)A2,B2(([A2]가 2배가 되고, [B2]는 일정할 때 초기 반응 속도의 비가 (가)：(나)=1：2이므로 [A2]가 2배가 되면 반응 속도도 2배가 된다. ➡ A2에 대한 1차 반응[A2]가 일정하고, [B2]가 2배가 될 때 초기 반응 속도의 비가 (나)：(다)=2：2 즉, 1：1과 같으므로 [B2]가 증가하더라도 반응 속도는 변하지 않는다. ➡ B2에 대한 0차 반응화학_4단원정답친해(115~130).indd 12114. 10. 28. 오후 5:37 122정답친해 ㄱ, ㄷ. 주어진 반응은 발열 반응이므로 역반응의 활성화 에너지=정반응의 활성화 에너지+반응열(Q)이다. 따라서 역반응의 활성화 에너지(Ea′)는 정반응의 활성화 에너지(Ea)와 반응열을 포함하므로 활성화 에너지의 크기는 EaA>C 순이다.④ 과산화 수소가 분해되면 물과 산소 기체가 발생한다.2H2O2(l) ?@A 2H2O(l) + O2( g)⑤ 이산화 망가니즈를 첨가하였을 때(B)가 아무것도 넣지 않았을 때(A)보다 같은 시간 동안 발생한 거품의 양이 더 많은 것으로 보아 이산화 망가니즈는 정촉매로 작용하였음을 알 수 있다.바로알기③ 이산화 망가니즈는 활성화 에너지를 낮춰 반응 속도를 빠르게 하므로 같은 시간 동안 발생하는 거품의 양이 많고, 인산은 활성화 에너지를 높여 반응 속도를 느리게 하므로 같은 시간 동안 발생하는 거품의 양이 적다. 따라서 과산화 수소 분해 반응의 활성화 에너지는 C>A>B 순이다.ㄱ. 생성물의 에너지 합이 반응물의 에너지의 합보다 작으므로 이 반응은 발열 반응이다.바로알기ㄷ. 전체 반응 속도식은 v=k1[O3]이므로, [NO]는 반응 속도에 영향을 미치지 못한다.ㄴ. 활성화 에너지가 가장 큰 1단계에서 반응 속도가 가장 느리다.ㄷ. 반응 메커니즘의 각 단계는 단일 단계 반응이므로 반응 계수가 반응 차수가 된다. 1단계의 반응 속도식은 v1=k1[HBr][O2]이고, 2단계는 v2=k2[HOOBr][HBr]이며, 3단계는 v3=k3 [HOBr]2[HBr]2이다. 따라서 1단계의 반응 차수는 2차, 2단계의 반응 차수는 2차, 3단계의 반응 차수는 4차로, 3단계의 반응 차수가 가장 크다.ㄹ. 각 단계 중 활성화 에너지가 가장 큰 단계가 반응 속도 결정 단계이다. 따라서 전체 반응의 반응 속도식은 1단계의 반응 속도식인 k1[HBr][O2]이다.바로알기ㄱ. 이 반응에서 반응 중간체는 두 종류이다.문제 분석하기14bB+cCaA에너지반응 경로EaH역반응의 활성화 에너지=정반응의 활성화 에너지+반응열=Ea+|ΔH|(ㄴ)정반응의 활성화 에너지생성물의 에너지 합이 반응물의 에너지 합보다 작으므로 발열 반응이다.(ㄱ)반응열은 생성물과 반응물의 에너지 차이로 활성화 에너지의 변화와 관계없이 일정하다.문제 분석하기(1단계) HBr( g) + O2( g) ?@A HOOBr( g) (2단계) HOOBr( g) + HBr( g) ?@A 2HOBr( g) (3단계) 2HOBr( g) + 2HBr( g) ?@A 2H2O( g) + 2Br2( g) (전체 반응) 4HBr( g) + O2( g) ?@A 2H2O( g) + 2Br2( g)반응 속도 결정 단계가 1단계이므로 전체 반응의 반응 속도식은 1단계 반응의 반응 속도식과 같다.•전체 반응 속도식：v=k1[HBr][O2]•반응 중간체：HOOBr, HOBr11각 단계의 반응식을 모두 더한다.v1=k1[HBr][O2]v2=k2[HOOBr][HBr]v3=k3[HOBr]2[HBr]2에너지반응 경로2H2O+2Br24HBr+O22단계3단계1단계Ea2Ea1Ea3활성화 에너지가 가장 큰 단계이므로 반응 속도가 가장 느리다. ➡ 반응 속도 결정 단계문제 분석하기12생성물촉매가없을 때촉매가없을 때(Ea)(가)(나)반응물EaEaEa반응 경로운동 에너지에너지분자 수부촉매：Ea 증가부촉매：Ea 증가정촉매：Ea 감소정촉매：Ea 감소•정촉매(나)：Ea → Ea′ ➡ 반응할 수 있는 분자 수 증가 ➡ 반응 속도 증가(⑤)•부촉매(가)：Ea → Ea″ ➡ 반응할 수 있는 분자 수 감소 ➡ 반응 속도 감소(⑤)화학_4단원정답친해(115~130).indd 12314. 10. 28. 오후 5:37 124정답친해ㄱ. 촉매 표면에 수소 분자와 질소 분자가 흡착되면서 원자 사이의 공유 결합이 약해지거나 끊어진다.바로알기ㄴ. 촉매에 수소 분자와 질소 분자가 흡착되었다가 암모니아 분자를 생성하여 촉매의 표면에서 떨어져 나오므로 반응 전후 촉매의 질량은 변하지 않는다.ㄷ. 암모니아의 합성 반응에서 사용된 촉매는 정촉매이다. 정촉매를 사용하면 활성화 에너지가 작아져 반응 속도가 빨라진다.18 ㄱ. 생체 촉매는 효소라고도 하며, 세포 내에서 생명 활동에 필요한 반응들을 촉진시키는 촉매로 생물체 내에서 물질의 분해와 합성이 잘 일어나도록 하는 역할을 한다.ㄴ. 생체 촉매인 효소는 활성 부위에 맞는 분자나 원자단에만 촉매 작용을 한다. 즉, 효소의 활성 부위와 결합하여 촉매 작용을 받아 반응하는 물질을 기질이라고 하는데, 수크레이스와 결합을 하는 기질은 설탕 분자뿐이다.ㄷ. 효소에서 촉매 작용을 하는 것은 극히 제한된 부분으로, 이 부분을 활성 부위라고 한다.전체 반응식은 반응 메커니즘에서 각 단계의 반응식을 모두 더한것과 같다. 따라서 전체 반응식은 4A( g) + B( g) ?@A 2E( g) + 2F( g)가 된다. 반응 중간체는 전체 반응식에서 제외된 물질 바로알기ㄷ. 부촉매를 넣어 주면 활성화 에너지는 증가하지만 반응열은 변하지 않는다.ㄹ. 발열 반응이 일어날 때는 주위로 열을 방출하므로 주위의 온도가 높아진다.ㄱ. 촉매가 있을 때 반응 메커니즘이 3단계로 나누어지는데, 이 중 2단계 반응이 활성화 에너지가 가장 크므로 전체 반응 속도를 결정하는 가장 느린 반응이다.ㄴ. 촉매가 없을 때 활성화 에너지는 92 kJ이지만, 산 촉매를 넣었을 때는 75 kJ로 감소하므로 산 촉매는 정촉매로 작용하였음을 알 수 있다.바로알기ㄷ. 반응 중간체는 반응 메커니즘의 앞단계에서 생성되었다가 뒷단계에서 반응하여 없어진다. 따라서 반응 중간체는 HCOOH FLLE CO + H2O 반응에서 관찰할 수 없는 물질로, HCOOH2+과 HCO+ 2종류이다. H+은 초기 단계에서 반응하여 사라졌다가 이후 단계에서 다시 생성되는 촉매이다.문제 분석하기16반응 시간[B]t0(가)(다)t0t0(나)생성물의 양이 많으며, 반응 속도가 빠름 ➡ 반응물의 농도 증가(ㄱ)생성물의 양은 같고 반응 종결 시간이 짧아짐 ➡ 표면적 증가 또는 정촉매 사용(ㄴ)생성물의 양은 같고 반응 종결 시간이 길어짐 ➡ 부촉매 사용(ㄷ)문제 분석하기17수소질소암모니아촉매수소 분자와 질소 분자가 촉매의 표면에 흡착된다.촉매 표면에서 분자 내의 공유 결합의 힘이 약해져 분자가 해리된 후, 질소 원자와 수소 원자가 결합하여 암모니아 분자를 생성한다.생성된 암모니아 분자가 촉매의 표면에서 떨어져 나온다.문제 분석하기•산 촉매에서의 반응 메커니즘 (1단계) HCOOH + H+ FLLE HCOOH2+ (2단계) HCOOH2+ FLLE HCO+ + H2O (3단계) HCO+ FLLE CO+H+(전체 반응) HCOOH FLLE CO + H2O15OHHOCOHOCCHHOOHHOHHOHOHHOCOHHOCHCOCOH92 kJ75 kJ반응 경로에너지반응 경로에너지H+H+촉매 없을 때촉매 있을 때반응 후 그대로 남음활성화 에너지가 크다. ➡ 반응 속도가 느리다.활성화 에너지가 작다. ➡ 반응 속도가 빠르다.활성화 에너지 최대 ➡ 반응 속도 결정 단계빠름빠름느림문제 분석하기 (1단계) A( g) + B( g) ?@A C( g) (2단계) C( g) + A( g) ?@A 2D( g) (3단계) 2D( g) + 2A( g) ?@A 2E( g) + 2F( g)(전체 반응) 4A( g) + B( g) ?@A 2E( g) + 2F( g)•전체 반응 속도식：v=k1[A][B] •전체 반응 차수：2차19반응 중간체v1=k1[A][B]v2=k2[A][C]v3=k3[A]2[D]2각 단계의 반응식을 모두 더한다.에너지반응 경로2단계3단계1단계활성화 에너지가 가장 크다. ➡ 속도 결정 단계화학_4단원정답친해(115~130).indd 12414. 10. 28. 오후 5:37 Ⅳ. 화학 반응 속도125ㄴ. 반응물의 농도가 진할수록 초기 반응 속도가 빠르다.ㄷ. 평균 반응 속도는 반응 용기 전체의 질량 변화량시간 변화이므로0￣30초일 때는 (125.1-124.9)30=1150( g/s)이고,30￣60초일 때는 (124.9-124.8)30=1300( g/s)이다.바로알기ㄱ. 반응이 진행될수록 반응물의 농도가 감소하므로 반응 속도가 느려진다. 따라서 반응이 진행될수록 묽은 염산의 농도는 감소한다.① 시간이 지날수록 일정한 시간 간격으로 발생하는 기체의 부피가 감소하므로 반응 속도가 감소한다. 그래프에서 기울기는 반응 속도와 같은데, 시간이 지날수록 한 점에서의 기울기가 점점 감소하므로 반응 속도는 점점 감소한다.② t초 동안 증가한 생성물의 양은 V이므로 0￣t초일 때의 평균 반응 속도 v=Vt 이다.③ t초 이후 생성물의 양에는 변화가 없으므로 반응 속도는 0이다.⑤ 묽은 염산에 마그네슘 조각을 넣으면 수소 기체가 발생한다.Mg(s) + 2HCl(aq) ?@A MgCl2(aq) + H2( g) 이때 발생한 수소 기체는 용기 밖으로 빠져나가는데, 수소 기체가 발생한 만큼 전체 반응 용기의 질량이 감소한다. 따라서 전체 반응 용기의 질량 변화를 통해 반응 속도를 알 수 있다.바로알기④ 2 g의 마그네슘 조각 대신 2 g의 마그네슘 가루를 사용하면 반응물의 표면적이 커지므로 반응 속도가 빨라지지만, 반응물의 질량은 같기 때문에 최종 생성물의 양은 같다. 따라서 생성된 수소 기체의 최종 부피 V는 같고 반응이 종결되는 데 걸리는 시간은 줄어든다.04 aA + bB ?@A cC + dD 반응에서 각 화합물의 반응 속도 비는 [A]：[B]：[C]：[D]=a：b：c：d이므로 반응 속도(v)는 다음과 같다.v=-1a Δ[A]Δt=-1b Δ[B]Δt=1c Δ[C]Δt=1d Δ[D]Δt중 앞단계에서 생성되었다가 뒷단계에서 반응하여 사라지는 물질로 C와 D가 해당된다.반응 메커니즘에서 전체 반응 속도식은 반응 속도 결정 단계의 속도식과 같다. 반응 속도 결정 단계는 활성화 에너지가 가장 커서 반응 속도가 가장 느린 1단계이다. 따라서 전체 반응 속도식은 v=k1[A][B]이다.●모범 답안●전체 반응식：4A( g) + B( g) ?@A 2E( g) + 2F( g), 반응 중간체：C와 D, 전체 반응 속도식：v=k1[A][B]채점 기준배점전체 반응식, 반응 중간체, 전체 반응 속도식을 모두 옳게 쓴 경우100 %전체 반응식, 반응 중간체, 전체 반응 속도식 중 두 가지만 옳게 쓴 경우70 %전체 반응식, 반응 중간체, 전체 반응 속도식 중 한 가지만 옳게 쓴 경우35 %01 철이 녹스는 반응(①), 사람의 노화(③), 사과가 익는 과정(④), 누룩을 발효시켜 술을 만드는 반응(⑤)은 느린 반응에 해당하고, 폭약이 폭발하는 반응(②)은 빠른 반응에 해당한다.1 반응 속도 상수 2 0차 3 1차 4 유효 충돌 5 활성화 에너지 6 반응 메커니즘 7 1 8 [HBr][O2] 9 증가 10 증가 11 증가 12 증가 13 감소 14 증가 15 효소 16 기질 17 활성 부위중단원 핵심 정리329쪽중단원 마무리 문제330~332쪽01 ② 02 ⑤ 03 ④ 04 v=-1a Δ[A]Δt=-1b Δ[B]Δt =1c Δ[C]Δt=1d Δ[D]Δt 05 ③ 06 ④ 07 ⑤ 08 ④ 09 ③ 10 ② 11 ① 12 ② 13 ④문제 분석하기03반응 시간0t기체의 부피V시간이 지날수록 기울기가 점점 감소한다. ➡ 반응 속도 감소반응 종결：대리석이 모두 반응 ➡ t초 이후의 반응 속도=0기울기=0￣t초 일 때의 평균 반응 속도문제 분석하기02반응 물질의 질량( )g대리석조각125.1125.0124.9124.8124.7060120180240시간(s)느슨하게막은 솜묽은염산발생한 기체는 밖으로 빠져나간다. ➡ 기체의 총 발생량=감소한 질량시간이 지남에 따라 기울기가 점점 감소한다. ➡ 반응이 점점 느려진다.화학_4단원정답친해(115~130).indd 12514. 10. 28. 오후 5:37 126정답친해ㄱ. 전체 반응 속도식은 v=k[A2]이다. A2B의 생성 속도의 단 위가 mol/L·min이므로, 반응 속도 상수 k=v[A2]=0.011.0=0.01(1/min)이다.ㄴ. 단일 단계 반응은 반응 속도식의 차수가 화학 반응식의 반응 계수와 일치한다. 반응 메커니즘에서 각 단계의 반응 속도식의 차수가 화학 반응식의 반응 계수와 같은 것은 각 단계가 모두 단일 단계 반응이기 때문이다.2단계 이상의 반응 메커니즘을 갖는 다단계 반응의 경우 반응 속도식의 차수는 화학 반응식의 반응 계수와 다르다.ㄷ. 전체 반응의 반응 속도식 v=k[A2]로, 전체 반응은 A2에 대한 1차 반응이다. 1차 반응의 경우 반응물의 초기 농도에 관계없이 반응물의 농도가 절반이 되는 데 걸리는 시간, 즉 반감기가 일정하다.ㄱ. 반응 경로에 따른 에너지 변화 그래프에서 에너지가 가장 높은 상태의 물질은 반응물이 활성화 에너지를 얻어서 생긴 활성화물이다.ㄷ. 발열 반응이므로 역반응의 활성화 에너지 b가 정반응의 활성화 에너지 a보다 크다. 바로알기ㄴ. 온도를 높이면 분자들의 평균 운동 에너지가 증가하여 정반응의 활성화 에너지인 a 이상의 에너지를 갖는 분자 수가 증가하므로 반응 속도가 빨라진다.③ 가루약은 알약보다 표면적이 크므로 알약보다 가루약을 먹을 때 우리 몸에서 더 빨리 흡수한다.바로알기① 음식이 상하는 반응의 속도를 늦추기 위해 온도가 낮은 냉장고에 음식을 보관한다.② 효소는 생체 촉매로 세포 내에서 생명 활동에 필요한 반응들을 촉진시키는 역할을 한다.④ 변온 동물은 겨울철 낮은 온도로 인해 체온이 낮아져 심장 박동이 느려지고 물질 대사 속도가 느려져 적은 에너지로도 겨울을 날 수 있다.⑤ 농도가 증가할수록 단위 부피당 입자 수가 많아 충돌 횟수가 증가하므로 반응에 참여할 수 있는 유효 충돌 횟수가 증가한다. 탄산 칼슘(CaCO3)으로 이루어진 대리석은 산과 반응하면 이산화 탄소가 발생하며 녹는다. 산업화로 인해 산의 농도가 진한 산성비가 내려 대리석의 부식이 빨라지는 것은 농도와 관련이 있다.ㄴ. (나)는 A에 대한 1차 반응이다. 1차 반응에서는 [A]에 관계없이 [A]가 절반이 되는 데 걸리는 시간이 일정하다.ㄷ. (가)의 반응 속도식은 v=k로, [A]에 관계없이 반응 속도가항상 일정한 0차 반응이다. 따라서 A에 대한 반응 차수는 (나)가 (가)보다 크다.바로알기ㄱ. (가)는 0차 반응으로, 반응 속도식이 v=k이다. 따라서 반응 속도 상수의 단위는 mol/L·s로, 반응 속도의 단위와 같다. 문제 분석하기06[A]반응 속도[A]반응 속도(가)(나)반응 속도 일정 ➡ 반응물의 농도에영향을 받지 않음반응 속도(v)=k[A] ➡ 반응물의 농도에 정비례함0차 반응：v=k1차 반응：v=k1[A] ➡ 반감기 일정문제 분석하기• 실험 (가)와 (나)：[A2] 2배, [B2] 일정 ➡ A2B의 생성 속도 2배 ➡ A2에 대한 1차 반응• 실험 (가)와 (다)：[B2] 2배, [A2] 일정 ➡ A2B의 생성 속도 일정 ➡ B2에 대한 0차 반응•전체 반응 속도식：v=k[A2]07실험[A2](mol/L)[B2](mol/L)A2B의 생성 속도(mol/L·min)(가)1.01.00.01(나)2.01.00.02(다)1.02.00.012배일정2배일정일정2배문제 분석하기08반응 경로bac에너지COOCOONONOCOONO정반응의 활성화 에너지역반응의 활성화 에너지반응열 ➡ 촉매를 넣어도 변하지 않는다.문제 분석하기05표면적을크게 함표면적을크게 함(가)(나)표면적이 작다.➡ 충돌 횟수 적음내부 입자는 반응하지 못한다.표면적이 크다.➡ 충돌 횟수 많음반응하는 입자 수가 증가한다.화학_4단원정답친해(115~130).indd 12614. 10. 28. 오후 5:37 Ⅳ. 화학 반응 속도127ㄴ. 반응물 A와 B는 효소의 활성 부위에서 결합 반응을 하는 물질로 기질이다.ㄷ. X는 효소에서 기질들과 결합하는 특정 자리로 활성 부위라고 한다. 생명 활동과 관련된 물질들의 반응은 이와 같이 효소의 활성 부위에 맞는 물질들만 분해 및 결합 반응을 할 수 있다.바로알기ㄱ. (나)는 생체 촉매인 효소와 기질이 결합한 형태로 전체 반응 메커니즘에서 반응 중간체에 해당한다.③ 20 *C에서의 농도 변화 그래프를 보면 초기 농도에 관계없이 농도가 절반이 되는 데 걸리는 시간이 50초로 일정하다. 따라서 N2O5의 분해 반응은 반감기가 50초인 1차 반응이다.바로알기① 시간에 따른 농도 변화 그래프에서 농도가 절반이 되는 데 걸리는 시간(반감기)이 일정하므로 1차 반응이다.② N2O5의 분해 반응의 반응 속도식 v=k[N2O5]이다. 1차 반응의 반응 속도는 반응물의 농도에 정비례한다.④, ⑤ 온도가 높아지면 반응 속도 상수 k가 커지므로 반응 속도가 빨라져 반응물의 농도가 절반이 되는 데 걸리는 시간(반감기)이 짧아진다.10 화학 반응에서 활성화 에너지가 클수록 반응 속도가 느리다. 따라서 반응 속도가 v1>v3>v2 순이므로 활성화 에너지의 크기는 Ea12단계반응 속도 결정 단계：2단계 ➡ 전체 반응 속도식=2단계의 반응 속도식2단계로 이루어진 반응이므로 전체 반응 차수는 반응식의 반응 계수와 같지 않다.문제 분석하기13AB효소EX효소EAB효소E반응물A반응물B(가)(나)(다)기질 활성 부위효소 ‑ 기질 반응에서 활성 부위와 구조가 맞는 기질만 분해 및 결합 반응을 한다.수능 실전 문제1 ⑤ 2 ② 3 ⑤ 4 ④ 5 ⑤ 6 ⑤ 7 ⑤ 8 ④ 9 ② 10 ⑤ 11 ① 12 ③334~337쪽문제 분석하기12생성물의 양적 변화 없이 반응 시간만 짧아짐 ➡ 표면적활성화 에너지 감소 ➡ 촉매평균 운동 에너지 증가 ➡ 온도(가)(나)(다)덩어리반응물잘게 부순반응물반응 시간반응 경로운동 에너지에너지생성물의 양분자 수EaEaEa문제 분석하기1시간(s)2tt1024[A]( )M실험초기 농도(M)초기 반응속도(M/s)ABⅠ1.02.00.1Ⅱ2.01.00.05Ⅲ3.02.0a2배1/21/2반감기：t초로 일정 ➡ A에 대한 1차 반응화학_4단원정답친해(115~130).indd 12714. 10. 28. 오후 5:37 128정답친해ㄱ. (가) → (나) 과정에서 A( g) 2몰이 반응하여 B( g) 4몰이 생성되므로 2a=b이다. ㄴ. 이 반응은 반감기가 일정하므로 A에 대한 1차 반응이며, 반응 속도는 A의 농도에 정비례한다. 따라서 (가)는 (나)보다 A의 농도가 2배이므로 (가)의 반응 속도도 (나)의 반응 속도의 2배이다. ㄷ. 이 반응은 반감기가 일정하므로 (가)에 4몰의 A( g)를 추가하면 다음과 같다.구분0분2분 후4분 후6분 후A분자의 몰수8421B분자의 몰수0812146분 후 A분자는 1몰, B분자는 14몰이 강철 용기 안에 남아 있다. 따라서 부피와 온도가 같을 때 기체의 부분 압력은 그 기체의몰수에 비례하므로 A의 부분 압력은 (다)에서와 같다.4 2X( g) ?@A Y( g) + Z( g) 반응에서 반응 속도는-1/2Δ[X]Δt=Δ[Y]Δt=Δ[Z]Δt이다. 즉, [Y]의 증가량은 [X]의 감소량의 1/2이다. 따라서 T2에서 시간에 따른 Y의 몰 농도로부터 X의 몰 농도를 구하면 다음과 같다.시간(분)02468X의 몰 농도(M)1.60.80.40.20.1이때 X의 농도가 절반이 되는 데 걸리는 시간이 2분으로 일정하므로 이 반응은 X에 대한 1차 반응이다.ㄱ. T2에서 시간이 6분에서 8분이 될 때 X가 0.1 M 감소하므로 Y는 6분에서 8분이 될 때 0.05 M 증가한다. 따라서 6분에서 [Y]는 0.70 M이었으므로 8분이 되면 0.75 M이 된다.ㄷ. Z( g)의 생성 속도는 Y( g)의 생성 속도와 같으므로 T1에서 초기 4분 동안 Z( g)의 평균 생성 속도는 0.44=0.1(M/min)이다.이 반응의 반응 속도 v=k[A]m[B]n이라 할 때ㄱ. 그래프에서 A의 농도가 절반으로 되는 데 걸리는 시간이 t초로 일정하므로 이 반응은 A에 대한 1차 반응이다. ➡ m=1표에서 실험 Ⅰ과 Ⅱ를 비교하면 [A]가 2배, [B]가 1/2이 될 때 초기 반응 속도가 1/2이 되므로 이 반응은 B에 대한 2차 반응이다. ➡ n=2따라서 반응 속도식은 v=k[A][B]2가 되고, 이 식에 실험 Ⅰ의 값을 대입하면 반응 속도 상수 k=0.11\22=1/40이 된다. 즉 이 반응의 반응 속도식은 v=1/40[A][B]2이다. ㄴ. 이 반응의 반감기가 t초이므로 3t초에서의 [A]는 2t초에서의 농도의 1/2인 0.5 M이 된다. ㄷ. 반응 속도식 v=1/40[A][B]2에 실험 Ⅲ의 초기 농도를 대입하면 v=1/40\3.0\(2.0)2=0.3(M/s)이 된다.[다른 풀이] 실험Ⅰ과 실험 Ⅲ을 비교하면 [A]는 3배, [B]는 일정하다. 따라서 [A]가 3배가 되면 이 반응의 반응 속도도 3배가 된다.ㄴ. [X]가 2.0 M일 때 v1=2k이고, [Y]가 2.0 M일 때 v2=2k로, v1과 v2가 같다. 하지만 반응 시작되면 v1은 [X]에 따라 반응 속도가 감소하지만, v2는 [Y]에 관계없이 반응 속도가 일정하게 유지된다. 즉, 반응이 시작되면 v1은 2k에서 [X]가 줄어드는 만큼 속도가 감소하는 반면, v2는 2k로 일정하게 유지되므로 t분에서 [X]와 [Y]를 비교하면 [X]는 [Y]보다 크다. 바로알기ㄱ. (가)는 X에 대한 1차 반응이고, (나)는 Y에 대한 0차 반응이다. 따라서 m=1, n=0이므로 n은 m보다 작다.ㄷ. Z의 생성 속도(v)는 v1+v2=k[X]+2k이다. 따라서 [X]=[Y]=2.0 M일 때 Z의 생성 속도 v=2k+2k=4k이고 [X]=1.0 M일 때 Z의 생성 속도 v=k+2k=3k이다.문제 분석하기3(가)(나)(다)A분자B분자2분2분구분(가)(나)(다)A분자의 몰수421B분자의 몰수046A의 농도가 절반이 되는 데 걸리는 시간A의 농도가 절반이 되는 데 걸리는 시간문제 분석하기X( g) ?@A Z( g) 반응 속도(v1)=k[X]mY( g) ?@A Z( g) 반응 속도(v2)=2k[Y]nZ( g)의 생성 속도(v)=v1+v22시간(min)2at0[X](M)102[Y]( )M(가)(나)X의 농도에 정비례하여 반응 속도 v1이 증가하므로 이 반응은 X에 대한 1차 반응이다. ➡ m=1이므로 v1=k[X]Y의 농도에 관계없이 반응 속도가 일정하므로 이 반응은 Y에 대한 0차 반응이다. ➡ n=0이므로 v2=2k화학_4단원정답친해(115~130).indd 12814. 10. 28. 오후 5:37 Ⅳ. 화학 반응 속도129ㄱ. T1과 T2에서 모두 초기 농도에 관계없이 반응물의 농도 [A]가 절반이 되는 데 걸리는 시간이 일정하다. 이와 같은 반응은 A에 대한 1차 반응이다.ㄴ. 시간에 따른 반응물의 농도 변화 그래프에서 1분에서 접선의 기울기는 T1에서가 T2에서보다 크므로 1분에서의 순간 반응 속도는 T1에서가 T2에서보다 빠르다.ㄷ. T1에서 반감기가 1분, T2에서 반감기가 0.5분이므로 A의 초기 농도가 같으면 초기 반응 속도는 반감기가 짧은 T2가 T1보다 빠르다.ㄱ. 반응 중간체는 반응 메커니즘에서 최종 단계를 제외한 중간 단계에서 생성되었다가 사라지는 물질로, CH3( g)가 이에 해당한다.ㄷ. 1단계 반응은 반응물의 에너지 합이 생성물의 에너지 합보다 작은 흡열 반응으로, 역반응의 활성화 에너지는 정반응의 활성화 에너지에서 반응열을 뺀 값과 같다. 따라서 역반응의 활성화 에너지는 13(=17-4) kJ이다.바로알기ㄴ. 전체 반응에서 반응물의 에너지 합이 생성물의 에너지 합보다 크므로 전체 반응은 발열 반응이다.바로알기ㄴ. 이 반응은 X에 대한 1차 반응이므로 T1에서의 반응 속도식 v=k[A]이다.5 ㄱ. 2A( g) ?@A B( g) 반응에서 반응 속도 v=k[A]m이다. 이때 반응 속도가 A의 농도에 정비례하므로 이 반응은 A에 대한 1차 반응이다. ➡ m=1이므로 v=k[A]ㄴ. T1에서 [A]=0.2 M일 때 v=0.8 M/s이다. T1에서의 반응 속도 상수를 k1이라고 하면 k1=v[A]이므로 k1=4/s이다. T2에서 [A]=0.2 M일 때 v=0.4 M/s이다. T2에서의 반응 속도 상수를 k2라고 하면 k2=v[A]이므로 k2=2/s이다.따라서 T1과 T2에서 반응 속도 상수를 비교하면 k1은 k2의 2배이다.ㄷ. 초기 반응 속도가 1.2 M/s일 때 T1, T2에서 A의 초기 농도 는 각각 다음과 같다.T1에서는 1.2 M/s=4/s×[A] ➡ [A]=0.3 MT2에서는 1.2 M/s=2/s×[A] ➡ [A]=0.6 M따라서 [A]는 T2에서가 T1에서보다 0.3 M 더 크다.ㄱ, ㄴ. (가)와 (나)는 1차 반응이다. 따라서 시간에 따라 [X]가 감소하는 비율이 일정하며, 동일한 농도에 대해 반응 속도는 반감기의 역수와 같다.(가)의 반감기는 15초, (나)의 반감기는 10초이다. 따라서 반응 속도는 동일한 농도에 대해 (나)가 (가)의 1.5배이고, 반응 속도 상수도 (나)가 (가)의 1.5배이다.ㄷ. 60초일 때 (가)는 반감기가 4번, (나)는 반감기가 6번 지난 것이다. 그러므로 초기 농도를 기준으로 1[X] 값을 구하면 (가)에 서는 초기 값(2)의 24배인 32가 되고, (나)에서는 초기 값(0.5)의 26배인 32가 된다. 따라서 60초일 때 (가)와 (나)에서 X의 농도는 동일하다.문제 분석하기온도가 높을수록 반응 속도가 증가하므로 1차 반응에서 반감기가 짧을수록 반응 속도 상수가 크고 온도가 높다.➡ 반응 속도 상수 : (가)<(나), 온도 : (가)<(나)601234567810152025305시간(s)[X]1Lmol(가)(나)( )반감기 15초로 일정 ➡ 1차 반응반감기 10초로 일정 ➡ 1차 반응 ➡ 반응 속도식 v=k[X]문제 분석하기• 1차 반응의 반응 속도식 v=k[A]•T2가 T1보다 반감기가 짧으므로 온도는 T1역반응의 Ea발열 반응 ➡ 정반응의 Ea<역반응의 Ea전체 반응：반응물의 에너지 합>생성물의 에너지 합 ➡ 발열 반응반응 중간체화학_4단원정답친해(115~130).indd 12914. 10. 28. 오후 5:37 130정답친해11 ㄱ. t2에서 촉매를 넣어 준 후 반응 속도가 빨라졌으므로 넣어 준 촉매는 정촉매이다. 바로알기ㄴ. 촉매를 넣어 주면 반응 경로가 달라지므로 반응 속도식이 달라진다. t1에서는 촉매가 없는 상태에서 반응이 일어났고, t3에서는 촉매가 있는 상태에서 반응이 일어났으므로 시간이 t1일 때와 t3일 때 반응 속도식은 서로 다르다.ㄷ. 기체 반응의 화학 반응식에서 계수비는 몰수비이다. A( g) + B( g) ?@A 2C( g) 반응이 진행되더라도 전체 기체의 분자 수는 일정하다. 따라서 반응이 진행되더라도 용기 내 기체의 전체 몰수는 변하지 않으므로 기체의 압력도 변하지 않는다.ㄱ. 밀폐 용기에서 기체의 압력은 몰수에 비례하며, 기체의 몰수 비는 반응식의 계수비와 같다. 0￣1분에서는 X가 1.6기압 감소하고, Y가 0.8기압 증가하므로 aX( g) ?@A bY( g) 반응에서 a=2, b=1이다. ㄴ. 0￣2분에서는 온도가 T1으로 일정하지만 2분이 지난 직후 촉매를 사용하고 온도를 T1의 2배보다 작게 올렸다. 이때 3분에서는 온도가 2배보다 작게 오른 상태이고 정반응이 진행되어 Y( g)가 더 생성되기에 Y의 압력은 x>1.2이어야 한다. 바로알기ㄷ. 2분 후 T1 → T2이므로 3분에서 T1이라 하더라도 X( g)의 부분 압력은 0.4보다 커야 한다. 따라서 고체는 반응 속도를 감소시키는 물질로 부촉매이고, 이 물질은 활성화 에너지를 높여 준다.9 ㄴ. 가장 높은 에너지 상태를 E0라고 할 때 정반응의 활성화 에너지는 E0-E2이고, 역반응의 활성화 에너지는 E0-E1이다. 따라서 역반응의 활성화 에너지에서 정반응의 활성화 에너지를 빼면 (E0-E1)-(E0-E2)=-E1+E2, 즉 역반응과 정반응의 활성화 에너지 차이는 E2-E1이다.바로알기ㄱ. 촉매를 사용하지 않은 경우(가)보다 촉매를 사용한 경우(나) 활성화 에너지가 감소하므로 사용한 촉매 X는 정촉매이다.ㄷ. 반응 속도 상수는 온도뿐 아니라 촉매에 의해서도 변한다. 따라서 촉매를 사용하지 않은 경우(가)와 촉매를 사용한 경우(나)의 반응 속도 상수는 서로 다르다.① (가)에서 [A]가 절반이 되는 데 걸리는 시간이 5초로 일정함을 알 수 있다. 이와 같이 반감기가 일정한 반응은 1차 반응이다.② (가)에서 5초일 때 [A]는 0.2 M, 10초일 때 [A]는 0.1 M이며, 반응 속도(v)=k[A]이므로 5초일 때의 반응 속도는 10초일 때의 2배이다.③ 10초에서 (나)의 농도는 (가)의 초기 농도와 같은데 같은 시간 동안 감소하는 비율이 (나)가 (가)보다 작다. 따라서 (나)에서는 촉매를 사용함으로써 반응 속도가 감소하였음을 알 수 있다. 즉 이때 사용한 촉매는 부촉매이다.④ 부촉매를 사용하여 반감기가 2배로 되었으므로 반응 속도는1/2로 되었음을 알 수 있다. 이때 반응 속도 상수(k)도 1/2로 되므로 (가)와 (나)의 반응 속도 상수의 비는 2：1이다.바로알기⑤ (나)에서 40초일 때의 농도는 20초의 0.2 M에서 4번의 반감기를 거치므로 0.0125 M이고, (가)에서 20초일 때의 농도는 0.4 M에서 4번의 반감기를 거치므로 0.025 M이다.문제 분석하기100.80.60.40.20102030시간(s)(가)(나)[A]( )M5촉매 사용 안 함[A]가 0.4 M에서 0.2 M로 되는 데 걸리는 시간은 5초이고, 0.2 M에서 0.1 M로 되는 데 걸리는 시간도 5초이므로 반감기가 일정한 1차 반응이다. ➡ v=k[A]5초일 때 [A]는 0.2 M, 10초일 때는 0.1 M이다. ➡ 반응 속도 v=k[A]이므로 5초일 때의 반응 속도는 10초일 때의 2배이다.촉매를 사용한 0￣20초에서 (나)의 반감기가 10초로 2배 증가, 10초에서의 농도가 (가)의 초기 농도와 같은데 같은 시간 동안 감소한 비율이 작다. ➡ 반응 속도 감소 ➡ 사용한 촉매는 부촉매이다.문제 분석하기밀폐 용기에서 기체의 부분 압력은 그 기체의 몰수에 비례한다.12반응 시간(분)온도(K)X의 압력(기압)Y의 압력(기압)0T13.201T11.60.82T10.81.23T20.8x1.6 기압 감소0.8기압 감소0.8 기압 증가0.4기압 증가반감기=1분온도가 높아졌음에도 X의 압력이 0.8기압인 것으로 보아 넣어 준 고체 촉매는 부촉매이다.화학_4단원정답친해(115~130).indd 13014. 10. 28. 오후 5:37 Ⅴ. 인류 복지와 화학1314 (가)는 효소 - 기질 반응이고, (나)는 효소 - 저해제 반응이다. 효소의 활성 부위와 구조가 같은 A는 기질이고, B는 저해제(의약품)이다.5 체내에서 일어나는 물질 대사 반응들은 생촉매인 효소와 관련되어 있다. 따라서 물질 대사 반응을 하는 기질에 맞는 효소의 활성 부위를 분석해야 하므로 해당 효소를 분리하는 과정이 먼저 이루어져야 한다. 그 다음으로 컴퓨터 모의 실험을 통해 분리된 효소에 맞는 화합물의 구조를 디자인하는 분자 모델링이 진행되고, 모델링에 맞는 의약품을 합성하고, 합성한 의약품이 약효를 발휘하는지, 부작용은 없는지를 알아보기 위해 임상 시험을 진행한다. 임상 시험 결과 약효가 입증되면 기관(식약청)의 허가를 받은 후 대량 생산을 통해 판매한다.1 ⑴, ⑵ 녹색 화학은 인간 생활의 편리성을 추구한 화학에서 벗어나 자원 고갈, 환경오염, 기후 변화 등을 막거나 최소화하기 위한 친환경 화학을 말한다.⑶ 녹색 화학의 원리에서는 최종 합성 물질뿐만 아니라 반응물과 중간 생성물까지 모두 친환경 물질이 되도록 한다.2 녹색 화학의 12원리는 방지, 원자 경제성, 덜 해로운 화학 합성, 보다 안전한 화학 물질의 고안, 보다 안전한 용매와 보조제, 에너지 효율 고려, 재생 가능한 공급 원료의 사용, 유도체의 감소, 촉매, 분해의 고려, 공해 방지를 위한 실시간 분석, 사고 방지를 위한 보다 안전한 화학이다.인류 복지와 화학V01의약품과 녹색 화학개념 확인 문제346쪽1 생약 2 약용 식물 3 알칼로이드 4 아스피린 5 페니실린 6 효소 반응 저해A 1 ⑴ ◯ ⑵ \ ⑶ \ ⑷ ◯ 2 아스피린(아세틸 살리실산) 3 페니실린 B 4 A：기질, B：저해제 5 (라) - (나) -(가) -(마) -(다) -(바)개념 확인 문제350쪽1 녹색 화학 2 생분해성 3 복분해 4 친환경 5 광분해C 1 ⑴ \ ⑵ ◯ ⑶ \ 2 ⑤ 3 복분해 반응D 4 수소 에너지 5 ㄴ, ㄷ1 ⑴ 천연 의약품은 자연에서 얻은 물질을 그대로 쓰거나, 간단한 가공을 거쳐 이용하는 의약품이다.⑵, ⑶ 퀴닌, 카페인, 모르핀은 식물에서 추출하는 알칼로이드로, 질소 원자를 포함하는 고리 모양의 화합물이며, 염기성을 나타낸다. 알칼로이드는 소량으로도 강력한 약리 작용을 나타낸다.⑷ 약용 식물은 의약품으로 쓰이거나 의약품의 재료가 되는 식물이다. 약용 식물에는 질병을 치료하는 성분 이외에도 여러 가지 물질이 함유되어 있어서 부작용을 일으킬 수 있으므로 화학적 방법을 이용하여 약효 성분만 따로 분리한다.아스피린은 살리실산의 하이드록시기(-OH)와 아세트산의 카복시기(-COOH) 사이의 반응으로 생성되는 물질로, 최초의 합성 의약품이다.3 페니실린은 영국의 플레밍이 푸른곰팡이에서 추출한 최초의 항생제로, 세균의 세포벽 형성을 억제하여 세균 감염에 의한 염증 치료에 이용된다.1. 의약품과 녹색 화학문제 분석하기2진한 H2SO4CO살리실산아세트산의약품 물OHOHCH3COHO진한 살리실산아세트산의약품 물산이 촉매로 작용한다.물이 빠져나간다.진한 H2OCOHOO살리실산아세트산의약품 X물OCCH3물에 녹아 H+을 내놓을 수 있으므로 산성(pH<7)을 나타낸다.에스터화아스피린(아세틸 살리실산)문제 분석하기(가) 효소-기질 반응：효소와 기질이 결합하여 질병을 유발한다.(나) 효소-저해제 반응：저해제(의약품)가 효소의 활성 부위에 결합하 여 효소와 기질의 반응을 저해한다.생성물효소효소A(가)생성물효소효소B(나)저해제의 방해로 기질이 결합하지 못한다.저해제가 효소와 결합한다.기질이 효소와 결합한다.기질저해제정답친해(화Ⅱ)_5단원(131~136).indd 13114. 10. 28. 오후 5:37 132정답친해⑵ 살리실산은 하이드록시기(-OH)와 카복시기(-COOH)를 가지고 있으나 아세트산과 반응하는 작용기는 하이드록시기이다.⑶ 아스피린은 카복시기(-COOH)를 가지고 있어 물에 녹아 수소 이온(H+)을 내놓을 수 있으므로 산성을 나타낸다.⑷ 아스피린을 합성할 때 아세트산을 사용하면 아스피린과 물이 다시 살리실산과 아세트산으로 분해되는 역반응이 일어나지만. 아세트산 무수물을 사용하면 역반응이 일어나지 않아 수득률이 높아진다.1 -3ㄴ. 아스피린은 최초의 합성 의약품이다. 바로알기ㄱ. 아스피린은 아세틸 살리실산의 상품명이다.ㄷ. 아스피린은 버드나무 껍질에서 추출한 살리실산으로 만든 해열.c1진통제이다. 푸른곰팡이에서 추출한 최초의 항생제는 페니실린이다.(가)는 물의 전기 분해 장치로, 전기 에너지를 이용하여 물을 분해한다. (나)는 물의 광분해 장치로, 태양광 에너지를 이용하여 물을 분해한다.2 -2물의 광분해에서 식물의 엽록소를 대신할 물질로 광촉매나 광전극이 개발되고 있다.2 -3A와 D에서는 환원 반응에 의해 수소 기체가 발생하고, B와 C에서는 산화 반응에 의해 산소 기체가 발생한다. 2 -4⑴ A와 D에서 발생하는 기체는 수소로, 수소 에너지는 현재 사용하는 연료를 대체할 친환경 미래 에너지이다.⑵ (나)의 광전극은 산화 전극으로, 물을 산화시켜 산소 기체와 수소 이온을 생성한다.⑶ (가)와 (나)에서 일어나는 반응의 전체 반응식은 2H2O(l) @>A 2H2( g) + O2( g)이다.바로알기⑤ 촉매는 선택성이 높고, 에너지 효율성을 높일 수 있으므로 사용을 권장한다.복분해 반응은 두 반응물의 치환체의 결합 위치가 바뀌는 반응이다.4 수소 에너지는 다른 연료에 비해 1 g당 연소열이 매우 크다. 또한 연소 생성물이 물이므로 청정 에너지이며, 풍부한 자원인 물을 분해하여 얻기 때문에 고갈의 염려가 없다.5 ㄴ, ㄷ. 물의 광분해는 태양광 에너지로 물을 분해하여 수소를 얻는 방법으로, 식물의 엽록소를 대신할 물질로 광촉매나 광전극을 개발하고 있다. 바로알기ㄱ. 전기 에너지가 많이 소모되는 물의 분해 방법은 전기 분해이다.1 -2⑴ 아스피린을 합성할 때 산(H+)은 촉매로 작용하여 반응을 촉진시킨다.문제 분석하기3촉매CCDBCACCZXYW촉매ZYCCBACCXWZYDC치환체의 위치가 서로 바뀌었다. ➡ 복분해 반응활성화 에너지를 낮추어 반응 속도를 빠르게 한다.대.표.자.료1 1 H2O 2 ⑴ ◯ ⑵ ◯ ⑶ \ ⑷ ◯ 3 ㄴ대.표.자.료2 1 (가) 전기 에너지 (나) 태양광 에너지 2 광전극 3 A：수소, B：산소, C：산소, D：수소 4 ⑴ ◯ ⑵ \ ⑶ ◯대표 자료 분석351쪽문제 분석하기 (가)：(+) 극에서는 물이 산화되어 산소 기체가 발생하고, (-) 극에서는 물이 환원되어 수소 기체가 발생한다. (나)：광전극에서는 물이 산화되어 산소 기체가 발생하고, 백금 전극에서는 수소 이온이 환원되어 수소 기체가 발생한다. 2 -1백금전극백금전극전원 장치물＋수산화 나트륨(+)(-)광전극빛ABCD백금전극전해질수용액(가)(나)물에 전해질을 녹이면 전류가 잘 흐른다.산소 발생전기 분해 장치광분해 장치산소 발생수소 발생수소 발생문제 분석하기살리실산과 아세트산을 반응시키면 물이 빠져나오는 에스터화 반응이 일어나 아스피린이 생성된다. 1 -1OH(가)CH3COOHCOOHO살리실산아세트산아스피린OCCH3COOH진한H2SO4물이 빠져나간다.H2O물정답친해(화Ⅱ)_5단원(131~136).indd 13214. 10. 28. 오후 5:37 Ⅴ. 인류 복지와 화학133④ (나)에서 비커를 얼음물에 넣어 냉각하면 아스피린의 용해도가 감소하여 아스피린 결정이 석출된다. ⑤ (다)에서 거름종이에 걸러진 물질은 아스피린이다. 아스피린은 벤젠 고리에 카복시기(-COOH)가 붙어 있으므로 물에 녹아 산성을 나타내어 pH가 7보다 작다.바로알기③ 아세트산을 이용하여 아스피린을 합성하면 물이 생성되면서 촉매로 넣어 준 산에 의해 역반응이 진행되어 수득률이 낮아진다.06 ㄱ. 물질 (나)는 페니실린으로, 최초의 항생제이며 염증, 폐렴, 독감, 결핵 치료에 이용된다.ㄴ. 항생제는 세균의 성장과 기능을 억제하여 죽이는 의약품이다. ㄷ. 항생제를 남용하면 세균이나 바이러스의 저항성이 커져 내성균이 발생할 수 있다.07 •지혜：약리 작용이 나타나는 천연 의약품은 수요에 비해 공급량이 매우 부족하다. 그러므로 약리 작용이 있는 화합물을 추출하여 화학적으로 대량 생산하여 이용한다.•영수：질병에 관련된 효소의 활성 부위와 기질을 분석하여 효소 반응 저해의 원리를 이용하면 질병에 맞는 맞춤형 의약품을 개발할 수 있다.바로알기철수：신약 개발의 주된 목적은 이윤 창출보다 인류가 건강한 삶을 영위하도록 하는 데 있다.08 ㄱ. 효소의 활성 부위(a)는 구조가 맞는 특정 물질(기질)과 결합하여 반응(질병)을 유도하므로 신약을 개발할 때는 효소의 활성 부위의 구조를 알아야 한다.ㄷ. 효소 반응 저해의 원리를 이용하여 효소가 관여하는 질병의 치료약을 개발할 수 있다.바로알기ㄴ. 의약품은 효소와 기질의 반응을 저해하는 역할을 하는 것으로 효소 ‑ 저해제 반응인 (나)에서 B의 역할을 하며, 기질인 A와 경쟁한다.09 ㄱ. (가)는 분자 모델링 과정으로, 컴퓨터 모의 실험을 통해 활성 부위에 맞는 화합물의 구조를 디자인하는 과정이다. ㄴ. (나)는 임상 시험 과정으로, 동물 실험을 거쳐 용량, 용법을 구체적으로 조사한 후 인체 실험을 통해 부작용 및 독성을 조사하는 과정이다. ㄷ. 이처럼 의약품 설계 방법을 이용하면 특정 질병을 치료할 수 있는 맞춤형 신약을 개발할 수 있다.10 ① ‘방지’는 만들어진 폐기물을 처리하기보다 처음부터 폐기물의 발생을 최소화하거나 막는 것을 의미한다.01 바로알기④ 합성 의약품을 만드는 과정에서 약효 성분 이외에도 합성되는 성분이 있고, 이러한 성분에 의해 부작용이 나타나기도 한다.02 퀴닌은 키나나무 껍질에서 추출한 알칼로이드 성분으로, 말라리아 치료제로 이용된다.03 약용 식물을 이용하여 의약품을 개발할 때는 먼저 약용 식물의 효능을 조사하고, 약용 식물의 약효 성분을 추출하여 순수한 화합물로 분리한다. 분리한 화합물은 약효를 조사한 후 약효가 있는 화합물을 대량 합성하여 부작용이 적은 의약품으로 개발한다.04 ㄱ. 살리실산과 아세트산의 에스터화 반응을 통해 생성되는 X는 아스피린(아세틸 살리실산)이며, 최초의 합성 의약품이다. ㄴ. A는 물(H2O)로, 아스피린을 합성할 때 살리실산의 하이드록시기(-OH)와 아세트산의 카복시기(-COOH) 사이의 반응으로 생성된다.ㄷ. 아스피린은 벤젠 고리( )에 붙은 카복시기(-COOH)가 산으로 작용하지만, 살리실산은 벤젠 고리에 붙은 하이드록시기(-OH)와 카복시기(-COOH)가 모두 산으로 작용한다. 따라서 수용액에서 산성의 세기는 살리실산이 아스피린보다 강하다. ① (가)에서 이 반응을 빠르게 진행시키기 위해 진한 황산을 촉매로 이용한다.② (가)에서 비커를 80 *C 물에 담가 두는 이유는 온도를 높여 반응 속도를 빠르게 하기 위해서이다.내신 만점 문제01 ④ 02 ① 03 (라) ‑ (나) ‑ (다) ‑ (가) 04 ⑤ 05 ③ 06 ⑤ 07 ④ 08 ④ 09 ⑤ 10 ⑤ 11 ⑤ 12 생분해성 플라스틱 13 ⑤ 14 ③ 15 ㄱ, ㄴ 16 ③ 17 해설 참조 18 해설 참조 19 해설 참조 20 해설 참조352~355쪽문제 분석하기05얼음물살리실산아세트산 무수물진한 황산증류수10분간 방치80 ,C 물(가)(나)(다)아스피린을 합성한다.반응 속도를빠르게 한다.촉매로작용한다.아스피린의 용해도를 낮춘다.아스피린이 남는다.정답친해(화Ⅱ)_5단원(131~136).indd 13314. 10. 28. 오후 5:37 134정답친해라서 태양광 에너지와 광촉매, 광전극을 이용하여 수소를 얻는 방법인 물의 광분해 기술이 개발되고 있다.ㄴ. B는 해양 에너지(조력 발전)이다. 조석 현상을 이용하므로 조수 간만의 차가 큰 지역에서 이용하기에 적합하다.바로알기ㄷ. C는 태양 에너지이다. 태양 에너지는 계절, 날씨, 지역에 따른 영향을 받는다는 단점이 있다.16 (가)는 물의 전기 분해 장치이고, (나)는 물의 광분해 장치이다.ㄱ. 물을 전기 분해하면 생성되는 수소 기체의 양에 비해 전기 에너지의 소모량이 매우 커서 비효율적이다.ㄴ. 식물의 엽록소에서는 흡수된 빛에 의해 물이 산소 기체와 전자, 수소 이온으로 분해된다. 광전극은 엽록소와 같은 원리로 태양광 에너지를 이용하여 물을 산소 기체와 전자, 수소 이온으로 분해한다.바로알기ㄷ. (가)의 B와 (나)의 C에서는 산화 반응을 통해 산소 기체가 발생하고, (가)의 A와 (나)의 D에서는 환원 반응을 통해 수소 기체가 발생한다.17 ●모범 답안●아스피린을 합성할 때 아세트산을 사용하면 생성된 아스피린과 물이 반응하는 역반응이 일어난다. 그러나 아세트산 대신 아세트산 무수물을 사용하면 역반응이 일어나지 않아 아스피린의 수득률이 높아진다.채점 기준배점아스피린의 수득률로 옳게 서술한 경우100 %아스피린의 수득률로 서술하지 못한 경우0 %18 효소와 기질은 특이적인 입체 구조를 가지기 때문에 하나의 효소는 활성 부위에 맞는 특정한 기질에만 작용한다. 따라서 효소의 활성 부위에 기질과 경쟁적으로 결합할 수 있는 저해제를 투여하여 효소의 작용을 억제할 수 있다.●모범 답안●새로운 항암제는 기질과 유사한 구조를 가지고 있어서 효소의 활성 부위에 결합하여 효소의 작용을 억제하므로 암세포의 증식이 억제된다.채점 기준배점항암제의 작용을 효소 반응 저해의 원리로 옳게 서술한 경우100 %효소 반응 저해의 원리만 서술한 경우30 %19 기존의 복분해 반응은 높은 온도에서 여러 과정을 거쳐야 하기 때문에 생성물의 수득률이 낮고, 폐기물도 많이 발생한다.●모범 답안●낮은 온도에서도 생성물의 수득률이 높고, 폐기물이 적게 발생하므로 원자 경제성을 가진다.② ‘원자 경제성’은 사용된 원료의 원소들이 모두 최종 생성물에 포함되도록 합성 방법을 개발하는 것을 의미한다.③ ‘에너지 효율 고려’는 합성 방법 중 에너지 소비를 최소화하기 위해 상온과 대기압에서 반응할 수 있도록 설계하는 것을 의미한다.④ ‘유도체의 감소’는 합성 과정에서 유도체의 생성을 최소화하거나 불필요한 유도 과정을 피하도록 설계하는 것을 의미한다.바로알기⑤ ‘보다 안전한 용매와 보조제’는 가능하면 용매나 보조제와 같은 부가 물질을 사용하지 않아야 하고, 꼭 필요한 경우 독성이 적은 것을 사용하는 것을 의미한다. 기능성은 유지하면서도 독성이 적은 제품을 개발하는 것은 ‘보다 안전한 화학 물질의 고안’을 의미한다.11 녹색 화학의 주요 목표는 친환경 공정을 개발하는 것이다. 바로알기⑤ 영구적 사용보다는 환경에 무해한 물질로 잘 분해되도록 만들어야 한다.12 생분해성 플라스틱은 식물의 전분과 콩의 단백질을 이용한 생합성 방법으로 만든 고분자 플라스틱으로, 미생물에 의해 쉽게 분해되는 친환경 물질이다.13 ㄱ. 기존의 복분해 반응은 반응 과정에서 불순물을 정제해 주어야 하고, 폐기물도 많이 발생하였다. 쇼뱅, 슈록, 그럽스는 이와 같은 문제점을 개선하기 위해 금속을 포함한 촉매를 개발하여 낮은 온도에서도 다양한 화합물을 합성할 수 있고, 폐기물의 양도 최소화할 수 있는 방법을 개발하였다.ㄴ. 촉매를 이용한 복분해 반응은 현재 에이즈 치료제, 콘택트 렌즈, 생물 농약 등에 이용된다.ㄷ. (다)는 (가)에서 C와 D가 W와 X로 치환된 화합물이므로 과촉매(다)(가)(나)CCBAXWCCBAWX 가 가능하다.14 ㄱ. 오른손과 왼손은 거울상은 같지만 서로 겹쳐지지 않는다. 이처럼 서로 거울상의 관계를 가지는 화합물을 키랄성 화합물이라고 한다.ㄷ. 키랄 촉매를 사용하여 키랄성 화합물 중 필요한 한쪽 물질만 합성하면 폐기물의 양을 최소화할 수 있다.바로알기ㄴ. 양쪽 키랄성 화합물이 동시에 생성된 경우 필요한 성분을 분리하는 과정에서 유기 용매가 사용되고 불필요한 폐기물이 늘어나므로 필요한 한쪽 성분만 합성하는 방법을 개발하는 것이 좋다.15 ㄱ. A는 수소 에너지이다. 수소는 물을 전기 분해하여 얻을 수 있지만, 전기 에너지가 많이 소모되므로 비효율적이다. 따정답친해(화Ⅱ)_5단원(131~136).indd 13414. 10. 28. 오후 5:37 Ⅴ. 인류 복지와 화학135ㄴ. 페니실린은 항생제로, 항생제를 남용하면 세균이나 바이러스의 저항성이 커져 내성균이 발생할 수 있다.바로알기ㄷ. 아스피린은 살리실산과 아세트산의 에스터화 반응으로 생성되지만, 페니실린은 에스터화 반응으로 생성되지 않는다.바로알기ㄷ. A(기질)는 효소의 활성 부위와 결합하여 질병을 유발하고, B(저해제, 의약품)는 A보다 먼저 효소의 활성 부위와 결합하여 A가 결합하는 것을 방지한다.04 신약 개발 과정은 크게 ‘효소 분리 → 분자 모델링 → 의약품 합성 → 임상 시험 → 기관 허가 → 판매’의 단계로 진행된다.(나) 효소 분리：질병에 관련된 효소를 분리하고, X선 회절법으로 효소의 활성 부위의 3차원 구조를 조사한다.(라) 분자 모델링：활성 부위에 맞는 화합물의 구조를 디자인하여 의약품을 합성한다.(다) 임상 시험：합성한 의약품의 약효를 검증하고 부작용의 여부를 검토한다.(가) 기관 허가：신약으로 정부 기관의 허가를 받은 후 대량 생산하여 판매한다.05 녹색 화학의 원리는 친환경을 목표로 하고 있다. ㄱ. 기능성은 유지하면서 독성이 적은 안전한 제품을 개발함으로써 환경오염을 줄일 수 있다.ㄴ. 공정을 실시간으로 분석하여 환경을 오염시키는 물질이 생성되는 과정을 철저하게 통제할 수 있도록 하고 있다.ㄷ. 사용한 물질은 환경에 무해한 물질로 쉽게 분해되어 환경오염을 일으키지 않도록 설계되어야 한다.06 ① 새로운 촉매를 개발하여 상온에서 반응을 진행하면 에너지 효율이 높아진다.② 화학 공정에서 가능한 한 용매와 같은 부가 물질을 사용하지 않아야 하고, 꼭 필요한 경우 독성이 적은 것을 사용하며, 사용한 후 재활용해야 한다.채점 기준배점수득률과 폐기물의 양으로 녹색 화학과 연관지어 옳게 서술한 경우100 %수득률과 폐기물의 양 중 한 가지로만 녹색 화학과 연관지어 옳게 서술한 경우50 %수득률과 폐기물의 양으로만 서술한 경우20 %20 수소 에너지는 연소 생성물이 물이므로 환경오염을 일으키지 않고, 물을 분해시켜 얻으므로 자원이 무한하다.●모범 답안●기체 연료이므로 저장과 운반이 어렵다. 수소를 얻기 위해 물을 분해하는 데 큰 에너지가 필요하다.채점 기준배점두 가지 모두 옳게 서술한 경우100 %한 가지만 옳게 서술한 경우50 %01 니코틴, 모르핀, 퀴닌은 모두 식물에서 추출한 알칼로이드이다. 알칼로이드는 질소 원자를 포함하는 고리 모양의 화합물이며, 염기성을 나타낸다.ㄴ. 알칼로이드는 아주 적은 양으로도 강력한 약리 작용을 나타내는 특징이 있다.ㄷ. 키나나무 껍질의 추출액에 포함된 퀴닌은 말라리아 치료제로 사용된다.바로알기ㄱ. 알칼로이드는 염기성을 띠는 물질이므로 물에 녹이면 pH가 7보다 크다.02 (가)는 아스피린, (나)는 페니실린의 구조이다.ㄱ. 아스피린은 아세트산과 버드나무 껍질에서 추출한 살리실산 으로 합성한다.중단원 마무리 문제357~358쪽01 ④ 02 ③ 03 ③ 04 ② 05 ⑤ 06 ⑤ 07 수소 에너지 08 ② 09 ⑤1 약용 식물 2 퀴닌 3 모르핀 4 아세틸 살리실산 5 페니실린 6 활성 부위 7 임상 시험 8 녹색 화학 9 생분해성 플라스틱 10 복분해 11 수소 12 전기 분해 13 광분해 14 태양광 15 광촉매중단원 핵심 정리356쪽문제 분석하기03생성물효소효소(가)(나)AB효소-기질 반응：질병 반응과 관련(ㄱ)효소-저해제 반응：의약품 반응(ㄴ)기질저해제：의약품활성 부위정답친해(화Ⅱ)_5단원(131~136).indd 13514. 10. 28. 오후 5:37 136정답친해바로알기ㄱ. 아스피린은 최초의 합성 의약품이다. 최초의 항생제는 페니실린이다.ㄷ. 아스피린은 위를 자극하고, 알레르기 반응을 유발하는 부작용이 있다.2 ㄱ. A는 화석 연료로, 석탄이나 석유는 대표적인 화석 연료이다. ㄴ, ㄷ. 화석 연료를 연소시킬 때 생성되는 기체 중에서 지구 온난화와 관련된 B는 이산화 탄소(CO2)이고, 연료로 사용할 때 물과 질소만 배출하는 C는 암모니아(NH3)이다. 중심 원자의 결합각은 CO2가 180°, NH3가 107°이고, 한 분자를 형성하는 원자 수는 NH3가 CO2보다 많다.3 생분해성 플라스틱은 미생물에 의해 쉽게 분해되는 친환경 고분자 플라스틱이다. 살충제 대신 페로몬을 사용하면 환경오염 없이 해충을 박멸할 수 있다. 물의 광분해는 태양광 에너지를 이용하여 친환경 에너지원인 수소를 얻는 방법이다.4 (가) 종이를 표백할 때 염소 대신 이산화 염소를 사용하면 표백 단계에서 생성되는 독성 물질인 다이옥신의 양이 감소한다. 이는 합성 과정에서 발생하는 유해 물질의 최소화와 관련된 내용이다.(나) 촉매를 이용하여 복분해 반응에서 생성물의 수득률을 높이고, 발생하는 폐기물을 최소화하는 것은 원료 사용의 경제성과 관련된 내용이다.③ 이산화 탄소는 온실 효과를 일으키는 기체이므로 이산화 탄소 배출을 줄여야 한다.④ 폐기물이 만들어진 후 처리하려면 에너지가 필요하고, 처리 과정에서 또 다른 폐기물이 발생하므로 폐기물 발생이 최소화되는 합성 경로를 개발하는 것이 중요하다.바로알기⑤ 합성 과정에서 여러 단계의 반응을 거치면 폐기물이 발생하므로 가능한 한 불필요한 단계를 줄여야 한다.07 수소는 연소 생성물이 물이므로 환경오염 물질을 배출하지 않는 청정 에너지원이고, 물을 분해하여 얻을 수 있어 자원 고갈의 염려가 적다. 그러나 물을 분해하는 과정에서 많은 에너지가 소모되고, 기체 연료이므로 저장이나 운반이 어렵다.08 ㄷ. 촉매 없이 복분해 반응이 일어나려면 높은 온도에서 반응해야 하므로 수득률이 낮고 폐기물도 많이 발생하는 문제점이 있다. 촉매를 사용함으로써 낮은 온도에서 과정을 단순화시켜 폐기물을 최소화할 수 있으므로 녹색 화학이 적용된 예이다.바로알기ㄱ, ㄴ. 두 탄소 화합물의 치환체가 바뀌는 반응으로 복분해 반응이며, 이때 탄소 사이의 결합 수는 변하지 않는다.09 ㄱ. 광전극은 식물의 엽록소를 대신하는 물질로, 태양광 에너지를 받아 물을 산화시켜 산소 기체와 전자, 수소 이온으로 분해하는 역할을 한다.ㄴ. 수소 ‑ 산소 연료 전지는 연료인 수소 기체가 산소 기체와 반응할 때 물이 생성되므로 환경오염을 일으키지 않는다.ㄷ. 물의 광분해 장치에서 생성된 수소 기체는 수소 ‑ 산소 연료 전지에서 연료로 사용된다. 따라서 수소 ‑ 산소 연료 전지는 물의 광분해 장치를 통해 수소 기체를 계속 공급받는 한 전기를 계속 생산할 수 있다.1 아스피린에 대한 설명이다.ㄴ. 아스피린은 해열.c1진통제이지만, 소염 효과가 있어 관절염, 류머티즘 치료제로도 사용된다. 수능 실전 문제1 ① 2 ⑤ 3 ③ 4 ⑤360쪽정답친해(화Ⅱ)_5단원(131~136).indd 13614. 10. 28. 오후 5:37
