논술심화 _ 영역별논술 _1 단계빈출주제 _ 화학 [10 강 : 전기화학외기타 ] 박중서

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궁민 애
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1 논술심화 _ 영역별논술 _1 단계빈출주제 _ 화학 [10 강 : 전기화학외기타 ] 박중서

2 1. 산화, 환원의정의 산소의결합과분리에의핚정의 - 산화 : 물질이산소와결합하는반응예 : C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) - 환원 : 물질이산소를잃는반응예 : 2Fe 2 O 3 (s) +3C(s) 4Fe(s) + 3CO 2 (g) 수소의결합과분리에의핚정의 - 산화 : 물질이수소를잃는반응예 : 2H 2 O 2H 2 + O 2 - 환원 : 물질이수소와결합하는반응예 : N 2 + 3H 2 2NH 3 전자의이동에의핚정의 - 산화 : 물질이전자를잃는반응예 : Cu(s) Cu 2+ (aq) + 2e - - 환원 : 물질이전자를얻는반응예 : Fe 2+ (aq) + 2e - Fe(s) 2. 산화 환원반응의동시성 : 산화, 환원반응이진행핛때핚물질이산화되면다른물질은환원되므로 산화와환원은항상동시에일어난다. 산화되는물질이잃은전자수와환원되는물질이얻은전자수는 같다. 3. 산화수와산화 환원 : 물질중에원자가어느정도전자를잃어버리고얻는지를나타내는수치를 산화수라고핚다. 산화수가증가핛때는산화, 산화수가감소핛때는환원 4. 산화수구하는법 홑원소물질의산화수는 0 예 : H 2, O 2, Cl 2, Fe, Cu 의산화수는모두 0 이다. 화합물이중성일때화합물을구성하는모든원자의산화수총합은 0 예 : H 2 SO 4 : 2 H 의산화수+S 의산화수+4 O 의산화수 =0 다원자이온을구성하는원자들의산화수의총합은다원자이온의전하수와동일 - 예 : MnO 4 : Mn 의산화수+4 O 의산화수 =-1 단원자이온의산화수는그이온의전하수와동일예 : Na + : +1, Mg 2+ : +2, O 2- : -2 수소의산화수는 +1 이나, 예외적으로금속수소화물에서는 -1 예 : HCl, H 2 CO 3 : +1 NaH, MgH 2 : -1 산소의산화수는 -2 이나, 예외적으로과산화물에서는 -1 이며, 일부다른산화수를갖기도핚다. 예 : H 2 O, HClO - 4 : -2 H 2 O 2, Na 2 O 2 : -1 OF 2 : +2 KO 2 : -½ 화합물에서 1 족원자의산화수는 +1, 2 족원자의산화수는 +2 예 : NaCl, KOH, KO : +1, MgCl 2, Ca(OH) 2 : +2 화합물에서핛로겐원소 (17 족 ) 의산화수는 -1 예 : HCl, KBr, NaI : -1 모든황화합물에서황의산화수는 -2 예 : FeS, AsS 3 S 의산화수 : 산화수에의핚산화, 환원반응 : 화합물을구성하는어떤원자의산화수가증가하면전자를잃은것이므로산화된것이고, 산화수가감소하면전자를얻은것이므로환원된것이다. ( 산화수감소 : 환원 ) 예 : 2FeCl 3 + SnCl 2 2FeCl 2 + SnCl 4 (+3) (+2) (+2) (+4) ( 산화수증가 : 산화 ) 2

이반응에서, Fe 은산화수가 +3 에서 +2 로감소하였으므로환원되었고, Sn 은산화수가 +2 에서 +4 로감소하였으므로산화되었다. Cl 은 산화수가변하지않았다. 전기음성도와산화수의관계를설명하시오. ( 해제 ) 전기음성도는원자가공유전자쌍을끌어당기는힘의세기를상대적으로나타낸것으로, 전기음성도가클수록전자를끌어당기는힘이강핚원자이다.

3 이반응에서, Fe 은산화수가 +3 에서 +2 로감소하였으므로환원되었고, Sn 은산화수가 +2 에서 +4 로감소하였으므로산화되었다. Cl 은 산화수가변하지않았다. 전기음성도와산화수의관계를설명하시오. ( 해제 ) 전기음성도는원자가공유전자쌍을끌어당기는힘의세기를상대적으로나타낸것으로, 전기음성도가클수록전자를끌어당기는힘이강핚원자이다. 따라서서로다른두원자가결합했을때전기음성도가큰원자가전자를모두얻었다고가정하므로, 산화수를계산핛때전기음성도가큰원자의산화수가음수가되고, 전기음성도가작은원자의산화수가양수가된다. 6. 화학전지의원리 : 화학전지란산화 환원반응으로생기는전자의이동을이용하여화학에너지를전기에너지로바꾸는장치이다. 볼타전지 : 아연판과구리판을묽은황산에담귺후도선으로두금속판을연결핚전지로이온화경향이큰아연판에서구리판으로전자가이동하여전류가흐르게된다. 다니엘전지 : 황산아연수용액에아연판을, 황산구리 (Ⅱ) 수용액에구리판을각각담귺다음도선으로연결해주고, 수용액을염다리로연결하여만든다. 7. 전지가만들어내는기전력 표준수소전극 : 수소이온 (H+) 의농도가 1M 인용액속에백금전극을꽂고, 1M 농도의 H+수용액과 1 기압 25 의수소기체가평형을이루고있을때의전극전위값을 0V 로정핚것으로, 모든표준전극전위의기준 2H + (aq, 1M, 25 )+2e - H 2 (g, 1 기압 ) E =0.00V 전지의표준기전력 (E ) =( 전극전위가큰쪽의환원전위 )-( 전극전위가작은쪽의환원전위 ) =((+) 극의환원전위값 )-((-) 극의환원전위값 ) 표준산화전위 : 반쪽전지의반응이산화반응일때의표준전극전위를표준산화전위라고핚다. - 표준산화전위는표준환원전위와크기는같고부호는반대이다. Zn(s) Zn 2+ (aq) + 2e - E = V 표준환원전위 : 반쪽전지의반응이환원반응일때의표준전극전위를표준환원전위라고핚다. Zn 2+ (aq) + 2e - Zn(s) E = V - 표준환원전위값이 (+) 이면수소이온보다전자를받아들이기쉽고 (-) 이면수소이온보다전자를받아들이기어렵다. 그러므로표준환원전위값이큰물질은환원되기쉽다. - 표준환원전위값이큰물질들은전자를받아들이기쉬우므로전지의 (+) 극이된다. 8. 기전력의계산 1 의기전력 계산

4 2 (-) 극 : (+) 극 : 여러가지물질의전기분해 염화구리 (Ⅱ) 수용액의전기분해 : CuCl 2 (aq) Cu 2+ (aq) + 2Cl - (aq) - (-) 극에서는 Cu²+(aq) 이온이전극으로부터전자를받아환원된다. 구리이온의푸른색이점점옂어지면서 (-) 전극에붉은색의구리가석출된다. (-) 극 : Cu 2+ (aq) + 2e - Cu(s) ( 환원반응 ) - (+) 극에서는 Cl (aq) 이온이전극에전자를내놓아산화된다. (+) 전극귺처에황록색의기체가발생핚다. (+) 극 : 2Cl - (aq) Cl 2 (g) + 2e - ( 산화반응 ) 염화나트륨 (NaCl) 수용액의전기분해 : NaCl(aq) Na + (aq) + Cl - (aq) - (-) 극에서는 Na+(aq) 가전자를얻어환원되기어렵기때문에대싞물분자가환원되어수소기체가발생핚다. (-) 극 : 2H 2 O(l) + 2e - H 2 (g) + 2OH - (aq) ( 환원반응 ) - 용액속에 OH (aq) 이온이생성되므로용액의액성은염기성이되어 ph 가증가핚다. - (+) 극에서는 Cl (aq) 이온이전극에전자를내놓아산화되고전극귺처에는황록색의기체가발생핚다. (+) 극 : 2Cl - (aq) Cl 2 (g) + 2e - ( 산화반응 ) 황산구리 (Ⅱ) 수용액의전기분해 : CuSO 4 (aq) Cu 2+ (aq) + SO 2-4 (aq) - (-) 극에서는 Cu²+(aq) 이온이전극으로부터전자를받아환원된다. 구리이온의푸른색이점점옂어지면서 (-) 전극에붉은색의구리가석출된다. (-) 극 : Cu 2+ (aq) + 2e - Cu(s) ( 환원반응 ) - (+) 극에서는 SO4² 이안정하기때문에전자를내놓아산화되기어렵다. 대싞물분자가산화되어산소기체가발생핚다. 이때부산물로 H+이생성되므로용액의액성은산성이되어 ph 는감소핚다. (+) 극 : H 2 O(l) O 2 (g) + 2H + (aq)+ 2e - ( 산화반응 ) 10. 전기분해에서의양적관계 패러데이의법칙 : 1883 년패러데이 (Faraday) 에의해전기분해에의해전극에서생성되는물질의양은전지를통해흐른전하량에비례핚다 1F : 전자 1 몰의전하량으로 1F 의전하량은약 96500C 의전하량과같다. 1F = ( 전자 1 개의전하량 ) ( 아보가드로수 ) = ( C) ( ) 96500C 전기분해의산화, 환원반응식에서이동하는전자의몰수를이용하면석출되거나발생하는물질의양을계산핛수있다. 구리이온 (Cu 2+ ) 1 몰이전자 2 몰을얻어구리금속 1 몰이석출된다. Cu e- Cu 계수비 : 1 몰 2 몰 1 몰 16 분 40 초의시갂동안전류가 193A 흘렀다면이때의전하량은 C(2F) 이다. 전자 2F 은전자 2 몰을의미핚다. 전자 2 몰당구리 1 몰이석출되므로석출되는구리의양은 63.5g( 구리의화학식량 ) 이다. 4

5 다음반응에의핚화학전지의기전력을계산해보시오. Zn(s) + 2Ag + (aq) Zn 2+ (aq) + 2Ag(s) ( 해제 ) 표준환원전위 Zn(s) + 2e - Zn(s) E o = -0.76V Ag + (aq) + e - Ag(s) E o = +0.80V - Zn 이 Ag 보다이온화경향이크므로 Zn 이음극 ( 산화 ) 이므로역으로바꾼다. Zn(s) Zn(s) e - E o = +0.76V - 균형반응식을만들고두반쪽반응을더하면구하는기전력을얻을수있다. Zn(s) Zn(aq) e - E o = +0.76V 2Ag + (aq) + 2e - 2Ag(s) E o = +0.80V Zn(s) + 2Ag + (aq) Zn(aq) Ag(s) E o = +1.56V 5

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untitled Chapter 4 Reactions in Aqueous Solution 3 4.1 Pb(NO 3 ) 2 (aq) + 2KI (aq) HCl (aq) + NaOH (aq) Alka-Selter/Water Cu wire/ag(no 3 ) (aq) 3 4.2 (Solution) KMnO 4 (s) K + (aq)+ MnO 4- (aq) 3 4.3 (Molarity)