키는역할을하며, 석회석은철광석속의이산화규소 (Si ) 를슬래그로만들어제거하는역할을한다. ( 다 ) 화석연료중하나인메테인의주성분은탄소와수소이므로연소하면일산화탄소, 이산화탄소, 물이생성되는데, ᄂ은 3개의원자로이루어진분자이므로이산화탄소이다. 4. 이에대한설명으로옳은것만을보

Transcription

1 고등 [ 고등 ] 화학 1 교사용 시험지 화학 Ⅰ 범위 : 출제일 : 2017 년 06 월 01 일 ( 해답 ) ➄ [1-2] 다음은인류문명의발달에영향을미친화학반응에대한설명이다. ( 가 ) ( ᄀ ) 의사용은인류를추위와전염병의위험에서벗어날수있게하였으며인류문명이발전하는계기가되었다. ( 나 ) 하버-보슈가 ( ᄂ ) 를대량으로합성하는방법을발견함으로써농업생산력이비약적으로발전하게되었다. 1. ( 가 ) 의ᄀ은무엇인지쓰시오. ( 풀이 ) ( 나 ) 의ᄂ은암모니아 (NH ) 이다. ㄱ. 암모니아는상온 (25 ), 상압 (1기압) 에서기체상태이다. ㄴ. 암모니아를합성하기위해서필요한반응물은수소와질소 2가지이다. ㄷ. 암모니아를이용하면질소비료를만들수있으며, 암모니아의공업적합성이가능해지면서질소비료를대량생산할수있게되어농업생산력이크게증대되었다. ( 해답 ) 불 ( 풀이 ) ( 가 ) 의ᄀ은불이다. 인류는불의사용으로추위를이겨낼수있었고, 음식물을익혀먹게되면서전염병의위험에서벗어날수있게되었다. 또, 불을이용한토기, 금속기구등을제작하여사용함으로써인류문명이발전할수있었다. [3-4] 다음은인류문명의발달과관련된화학반응을나타낸것이다. ( 단, ᄂ은 3개의원자로이루어진분자이다.) ( 가 ) ( ᄀ )+ 수소 암모니아 ( 나 ) 산화철 + 탄소 이산화탄소 + 철 ( 다 ) 메테인 + 산소 ( ᄂ )+ 물 3. ᄀ과ᄂ에적합한물질의이름을각각쓰시오. 2. ( 나 ) 의ᄂ에대한설명으로옳은것만을보기에서있는대로고른것은? ㄱ. ᄂ은상온, 상압에서기체이다. ㄴ. ᄂ을합성할때사용되는반응물은 2가지이다. ㄷ. ᄂ으로질소비료의대량생산이가능해졌다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ ( 해답 ) ᄀ질소, ᄂ이산화탄소 ( 풀이 ) ( 가 ) 독일의화학자하버는질소와수소를반응시켜암모니아를합성하였고, 암모니아로부터질소비료를대량생산할수있게되었다. 따라서ᄀ은질소이다. ( 나 ) 철은산소와쉽게결합하기때문에자연계에서주로산화물 (Fe ) 의형태로존재하며, 용광로에철광석, 코크스 (C), 석회석 (CaC ) 을넣고아래쪽에서뜨거운공기를불어넣으면, 코크스는철광석속의산화철을철로환원시 - 1 -

2 키는역할을하며, 석회석은철광석속의이산화규소 (Si ) 를슬래그로만들어제거하는역할을한다. ( 다 ) 화석연료중하나인메테인의주성분은탄소와수소이므로연소하면일산화탄소, 이산화탄소, 물이생성되는데, ᄂ은 3개의원자로이루어진분자이므로이산화탄소이다. 4. 이에대한설명으로옳은것만을보기에서있는대로고른것은? ㄱ. ( 가 ) 반응은상온에서쉽게일어난다. ㄴ. ( 나 ) 반응에서산화철은산소를잃는다. ㄷ. ᄀ과ᄂ은지구온난화를일으키는물질이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ ( 해답 ) ➁ ( 풀이 ) ㄴ. ( 나 ) 반응에서산화철은탄소에의해산소를잃고철로환원된다. 5 오존은산소원자 3개가결합한분자로이루어진물질이므로화합물이다. ( 해답 ) ➂ ( 풀이 ) 원소는더이상다른물질로분해할수없는, 물질을이루는기본성분이며, 화합물은 2가지이상의원소가화합하여생성된물질이다. 3 이산화탄소 (C ) 는구성원소가탄소 (C) 와산소 (O) 인화합물이다. [ 오답피하기 ] 1 물 (H O) 은구성원소가수소 (H) 와산소 (O) 인화합물이다. 2 산소 ( ) 는홑원소물질이다. 4 화합물중에는분자로이루어지지않은것도있다. 예를들어염화나트륨 (NaCl) 결정은나트륨이온과염화이온이 의개수비로연속적으로결합되어있다. 5 오존 ( ) 은산소원자 3개가결합한분자로이루어진물질이지만, 구성원소가산소로만이루어진물질이므로화합물이아닌홑원소물질이다. Fe C Fe C [ 오답피하기 ] ㄱ. 암모니아의합성반응은상온 (25 ) 에서는거의일어나지않는다. 독일의화학자하버는질소 ( ) 와수소 (H ) 로부터암모니아 (NH ) 의합성이공업적으로가능하다는것을밝히고, 높은온도와압력에서촉매를이용하여암모니아를합성하였다. H NH ㄷ. ᄀ은질소기체로지구온난화와는관계가없으며, ᄂ은이산화탄소로지구온난화를일으키는주요원인기체이다. 6. 돌턴이원자설을제안하게된계기는당시에발견된몇가지화학법칙을설명하기위해서였다. 이와관련된화학법칙을보기에서있는대로고른것은? ㄱ. 질량보존법칙ㄴ. 일정성분비법칙ㄷ. 기체반응법칙 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 5. 원소와화합물에대한설명으로옳은것은? 1 물은원소이다. 2 산소는화합물이다. 3 이산화탄소는화합물이다. 4 모든화합물은분자로이루어져있다. ( 해답 ) ➂ ( 풀이 ) ㄱ, ㄴ. 돌턴은질량보존법칙과일정성분비법칙을설명하기위해원자설을제안하였다

3 [ 오답피하기 ] ㄷ. 돌턴의원자설로기체반응법칙을설명하려면산소원자가쪼개져야하는모순이발생하였다. 기체반응법칙을설명하기위해아보가드로는분자의개념을도입하여분자설을제안하였다. 8. 표준상태의이산화탄소 (C ) 기체 g에대한설명으로옳지않은것은? ( 단, C, O의원자량은각각 12, 16이다.) 1 포함된탄소원자는 2몰이다. 2 포함된이산화탄소분자는 2 몰이다. 7. 실험식으로만나타낼수있는물질을보기에서 있는대로고르시오. 3 포함된산소원자의질량은 g 이다. 4 이산화탄소의부피는 L 이다. ㄱ. NaCl ㄷ. CH OH ㄴ. Cu ㄹ. H 5 이산화탄소분자수는 개이다. ( 해답 ) ➃ ( 풀이 ) 이산화탄소 (C ) 의분자량은 C 의원자 ( 해답 ) ㄱ, ㄴ ( 풀이 ) 실험식은물질을구성하는원자의종류와개수를가장간단한정수비로나타낸것이다. 실험식으로만나타낼수있는물질은분자가존재하지않는이온결합물질과금속결합물질, 원자결정이다. ㄱ. 염화나트륨 (NaCl) 은양이온인 Na 과음이온인 Cl 이 의개수비로연속적으로결합되어있으므로양이온과음이온의종류와결합개수비를나타낸실험식 (NaCl) 으로만화학식을나타낼수있다. ㄴ. 금속구리 (Cu) 결정은구리원자들이끊임없이금속결합으로연결되어있으므로실험식 (Cu) 으로만화학식을나타낼수있다. [ 오답피하기 ] ㄷ. CH OH는분자성물질로, CH OH는작용기 ( OH) 를구분하여나타낸시성식이다. 이를분자식으로바꾸면 CH O이며, 이것이구성원자의가장간단한정수비이므로실험식도 CH O이다. 량 O 의원자량 이다. 따라서이산화탄소 1 몰의질 량은 g 이다. 1, 2 이산화탄소 1 몰의질량은 g 이므 로이산화탄소 g의몰수는 ( 몰 ) 이다. 이산화탄소분자 1 개에탄소 원자 1 개와산소원자 2 개가포함되어 있으므로, 이산화탄소 2 몰에포함된탄 소원자는 2 몰이다. 3 이산화탄소분자 1 개에산소원자 2 개 가들어있으므로이산화탄소 1 몰의질 량인 g 에포함된산소의질량은 g 이다. 따라서이산화탄소 g(2 몰 ) 에 포함된산소원자의질량은 g 이다. 5 이산화탄소 2 몰의분자수는 몰수 아보가드로수 ( 개 ) 이다. [ 오답피하기 ] 4 표준상태에서기체 1 몰의부피는 L 이므로이산화탄소 기체 g(2 몰 ) 의부피는 L 이다. ㄹ. H 는분자성물질로, 분자식 H 에서구성원자의개수를가장간단한정수비가되도록나타낸 HO가실험식이다. 9. 이산화질소 (N ) 분자 개에대한다음물음에답하시오. ( 단, N, O의원자량은각각 14, 16이다.) ⑴ 이산화질소분자의몰수를구하시오

4 ⑵ 질소원자의개수를구하시오. ⑶ 산소원자의질량 (g) 을구하시오. 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ ( 해답 ) ➄ ( 해답 ) ⑴ 0.5 몰 ⑵ 개 ⑶ g ( 풀이 ) ⑴ 입자의개수와아보가드로수 ( ), 몰수의관계는다음과같 다. 입자의개수몰수 아보가드로수 따라서이산화질소 (N ) 분자 개는 ( 몰 ) 이 다. ⑵ 이산화질소 (N ) 분자 1 개에질소원 자 1 개가들어있으므로이산화질소 0.5 몰속에들어있는질소원자는 0.5 몰, 즉 개이다. ⑶ 이산화질소 (N ) 분자 1 개에 2 개의 산소원자가들어있으므로이산화질소 0.5 몰속에는 1 몰의산소원자가들어 있다. 산소원자 1 몰의질량에해당하는 것이원자량에그램을붙인값이므로, 이산화질소 0.5 몰에들어있는산소의 질량은 g 이다. 기체의질량 ( 풀이 ) ㄱ. 기체의몰수 기체 몰의질량 으 로구할수있으므로 ( 가 ) 는기체 1 몰의 질량이다. 기체 1 몰의질량은분자량에 그램을붙인값에해당하며, 이를그램 분자량이라고한다. 기체분자수ㄴ. 기체의몰수 아보가드로수 로구할 수있으므로, ( 나 ) 는아보가드로수 이다. ㄷ. 아보가드로법칙에따라표준상태에 서기체 1 몰의부피는모두 L 이므로 기체의부피 L 기체의몰수 이다. 따몰부피 L 라서 ( 다 ) 는기체 1 몰의부피인몰부피 (L) 로, 기체의종류에관계없이일 정한값이다. 11. 표는금속 (M ) 과산소의질량을다르게하여 반응시킨후생성된금속산화물 (MO) 의질 량을나타낸것이다. 실험 금속 (M ) 의질량 (g) 다음은어떤기체에서몰수와양적관계를 나타낸식이다. 기체의몰수 기체의질량기체분자수기체부피 가 나 다 이에대한설명으로옳은것만을보기에서있는 대로고른것은? ( 단, 표준상태이다.) ㄱ. ( 가 ) 는기체 1 몰의질량이며, 기체의분자량 에해당하는값이다. ㄴ. ( 나 ) 는아보가드로수이다. ㄷ. ( 다 ) 는기체의종류와관계없이일정한값이 다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄴ, ㄷ 산소의질량 (g) 생성된금속산화물 (MO ) 의질량 (g) ⑴ 실험Ⅰ에서반응후남는물질과그질량을구하시오. ⑵ 금속 M 과산소가반응하는질량비를구하시오. ⑶ 금속 M 의원자량을구하시오. ( 단, 산소의원자량은 16이다.) ( 해답 ) ⑴ M, g ⑵ 4 : 1 ⑶

5 ( 풀이 ) ⑴ 실험 Ⅰ 과 Ⅱ 를비교할때실험 Ⅰ 에 서모두반응한것은산소이다. 따라서 반응한금속의질량은 g 이다. 반응후남은금속의질량은 g 이다. ⑵ 실험 Ⅰ 의결과에서금속 M 과산소의 반응질량비는 M: : : 이다. ⑶ 금속산화물의화학식이 MO 이므로 다음과같이 M 의원자량을구한다. 원자수비 M: : M : 의원자량 의크기를계산할수없다. 추가로필요한자료는무엇인지간단히서술하시오. ( 해답 ) 물분자의크기를구해야하므로물 1방울속의물분자수를알아야한다. 따라서물분자 1개의질량을알면되지만물 1몰의분자수를제시하였으므로물 1몰의질량, 즉물의분자량을알면된다. ( 풀이 ) 물분자의크기를구하려면주어진자료를사용하여물 1방울속의물분자수를먼저알아내야한다. 이때물 1몰에해당하는분자수를제공하였으므로물분자 1몰의질량, 즉물의분자량을알면된다. M 원자량 [12-14] 다음제시문을읽고물음에답하시오. 제시문 1 물 1 방울에포함되어있는물분자를지구와태 양사이에한줄로길게늘어놓으면지구와태 양사이를왕복할만큼의거리라고한다. 다음은 이와관련된자료이다. 지구에서태양까지의거리 : km 물 1 몰에들어있는물분자의수 : 개 물 10 방울의질량 :0.45g 제시문 2 우리인체를구성하는물질에는단백질, 지방, 무 기물질등이있지만인체의 정도는물이다. 한편인체를이루고있는원소중가장많은것 은산소이고, 그다음이탄소, 수소의순이다. 다 음자료는우리인체를구성하는원소의질량비 ( ) 를나타낸것이다. 원소 ( 원자량 ) 산소탄소수소질소칼슘기타 (16) (12) (1) (14) (40) 질량비 ( ) 제시문 1 에주어진자료만으로물분자 1 개 13. 제시문 1에서주어진자료와위의문제에서추가로필요하다고답한자료를사용하여물분자 1개의크기를구하는방법을간단히서술하시오. ( 단, 아보가드로수는 이다.) ( 해답 ) 물 10방울의질량이주어졌으므로물 1방울의질량을구한다음 (g g), 물 1방울의질량을물의분자량으로나누어서물 1방울속에있는물분자의몰수를구한다 ( g g 몰 몰 ). 그리고물분자의몰수에 1몰의분자수를곱하여물 1방울속의물분자수를구하면 몰 개 / 몰 개이다. 이때물 1방울속물분자수를일렬로늘어놓으면지구에서태양까지왕복한거리가되므로지구와태양사이거리의 2배를물 1방울속분자수로나누어서물분자 1개의크기를구한다. ( km m km ) ( 개 ) m ( 풀이 ) 물의분자량 18을추가로제공해주었다고하면다음과같은단계로물분자의크기를계산할수있다. 1 물 1방울의질량을구한다. g g 2 물 1방울에들어있는물분자의몰수를구한다. g g 몰 몰 - 5 -

6 3 물 1방울속의물분자의수를구한다 몰 개 / 몰 개 4 물분자 1개의크기를구한다. ( km m km ) ( 개 ) m 14. 제시문 2를바탕으로몸무게가 kg인사람의몸을구성하는원자의총개수를구하는방법을간단히서술하시오. ( 단, 기타원소는칼슘에포함시켜서계산, 몰수는소수첫째자리에서반올림하여구하고, 아보가드로수는 이며, 원자의개수는유효숫자 2자리로구한다.) ( 나 ) Na C 수용액 ( 다 ) KN 수용액 ( 가 )~( 다 ) 를구별할수있는방법으로옳은것만을보기에서있는대로고른것은? ㄱ. Ca N 수용액으로 ( 가 ), ( 나 ) 를구별할수있다. ㄴ. BaCl 수용액으로 ( 나 ), ( 다 ) 를구별할수있다. ㄷ. 불꽃색으로 ( 가 ), ( 나 ), ( 다 ) 를모두구별할수있다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ ( 해답 ) 인체에들어있는각원소의질량을구한 후각각의원자량으로나누어서각원소의몰수 를구한다 ( 산소 2438 몰, 탄소 900 몰, 수소 6000 몰, 질소 129 몰, 칼슘과기타원소 60 몰 ). 그리고 각원소의몰수를더한다음아보가드로수 개를곱하여원자의총개수를구한다 몰 개 / 몰 개 ( 풀이 ) 인체에들어있는각원소의몰수를 구하여더한후아보가드로수를곱하면 원자의총개수를구할수있다. 1 인체 kg 속에들어있는각원소의 질량을백분율을이용하여구한다. 2 각원소의질량을각원자량으로나누 어각원소의몰수를구한다. 3 원자의총몰수를구한후아보가드 로수를곱해준다. 원소산소탄소수소질소칼슘기타 질량비 ( ) 질량 (kg ) 원자량 몰수 총몰수 9527 ( 해답 ) ➂ ( 풀이 ) ㄱ. Ca N 수용액의 Ca 은 ( 가 ) NaCl 수용액과는반응하지않지만, ( 나 ) Na C 수용액의 C 과반응하여 CaC 의흰색앙금을생성한다. 따라서 Ca N 수용액으로 ( 가 ), ( 나 ) 를구별할수있다. ㄴ. BaCl 수용액의 Ba 은 ( 나 ) Na C 수용액의 C 과반응하여 BaC 의흰색앙금을생성하지만, ( 다 ) KN 수용액과는반응하지않는다. 따라서 BaCl 수용액으로 ( 나 ), ( 다 ) 를구별할수있다. [ 오답피하기 ] ㄷ. 몇가지금속원소나금속원소가포함된화합물은겉불꽃속에넣을때특유의불꽃색을나타내는데, Na의불꽃색은노란색, K의불꽃색은보라색이다. 따라서각수용액의불꽃색은 ( 가 ) 와 ( 나 ) 는노란색, ( 다 ) 는보라색이므로불꽃색만으로 ( 가 ), ( 나 ), ( 다 ) 를모두구별할수는없다. 15. 다음과같은 3 가지수용액이있다. ( 가 ) NaCl 수용액 16. 표는원소 A, B 로이루어진화합물 ( 가 )~ ( 다 ) 에대한자료이다

7 화합물 분자 1 개의구성원자수 성분원소의질량비 (A B ) ( 가 ) 3 7 : 4 ( 나 ) 3 7 : 16 ( 다 ) 5 7 : 12 이에대한설명으로옳은것만을보기에서있는 대로고른것은? ( 단, A, B 는임의의원소기호 이다.) 17. 다음은탄소화합물 (C H ) 의원소분석실험을나타낸것이다. ( 가 ) 그림과같은원소분석장치의 A관과 B관의질량을측정한다. ( 나 ) 연소장치에 C H g을넣고연소시킨후, A관과 B관의질량을측정한다. ㄱ. 원자량의비는 A:B : 이다. ㄴ. ( 다 ) 의분자식은 A B 이다. ㄷ. ( 가 ) g에있는 A 원자의몰수는 ( 나 ) g 에있는 B 원자의몰수보다크다. 1 ㄴ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ ( 다 ) A관과 B관의증가한질량을사용하여 C H 의실험식을구한다. 이에대한학생들의대화중제시한의견이옳은학생만을있는대로고른것은? ( 해답 ) ➃ ( 풀이 ) 원소 A 와 B 로이루어진화합물 ( 가 ) 와 ( 나 ) 분자를구성하는원자수가 3 개이 므로, ( 가 ) 와 ( 나 ) 는각각 A B와 AB 중하나이다. 그런데일정량의 A와결합한 B의질량이 ( 가 ) 보다 ( 나 ) 가 4배크므로 ( 가 ) 는 A B, ( 나 ) 는 AB 이다. ㄱ. 원소 A, B의원자량을각각, 라할때 A B에서원자수의비는 : : 를이용하면 : : 이다. ㄷ. ( 가 ) 와 ( 나 ) 의분자량비는 :이다. 따라서 A B g에있는 A 원자의몰수와 AB g에있는 B 원자의몰수비는다음과같이비교한다. [ 오답피하기 ] ㄴ. ( 다 ) 를구성하는 A, B 원자수의비는 A:B : : 이고, ( 다 ) 분자를구성하는원자수가 5개이므로 ( 다 ) 의분자식은 A B 이다. 1 Ⅰ 2 Ⅱ 3 Ⅲ 4 Ⅰ, Ⅱ 5 Ⅰ, Ⅲ ( 해답 ) ➃ ( 풀이 ) 연소를이용한원소분석장치에서는시료가완전연소되어 C 와 H O이생성되어야한다. 연소생성물중 H O 은 A(CaCl ) 관에서흡수되고, C 는 B(NaOH) 관에서흡수된다. 학생Ⅰ: 시료가불완전연소되어 CO가생성되면 NaOH관에흡수되지않으므로정확한실험식을구할수없다. 학생Ⅱ:A관에서연소생성물인물 (H O) 이흡수되고, B관에서는이산화탄소 (C ) 가흡수된다. B관에서는 C 뿐만아니라 H O도흡수할수있기때문에 A관과 B관의위치를바꾸면안된다. [ 오답피하기 ] 학생 Ⅲ: 공급되는산 - 7 -

8 소의양은측정하지않아도된다. 이는산소가충분히공급되어도시료가완전연소되는데필요한산소만사용하기때문이다. Fe의원자량 Fe 의화학식량 O 의질량백분율 O의원자량 Fe 의화학식량 18. 철의산화물에포함된철의질량백분율은 72 이다. ( 단, O, Fe의원자량은각각 16, 56이다.) ⑴ 산화물을이루는철원자와산소원자의몰수의비를구하시오. ⑵ ⑴의결과로알수있는철의산화물의화학식을쓰고, 화학식의종류가무엇인지쓰시오. ( 해답 ) ⑴ 3 : 4 ⑵ Fe, 실험식 ( 풀이 ) ⑴ 질량백분율은어떤물질에서성분원소가차지하는질량의비율이므로화합물을구성하는성분원소 X 의질량백분율은다음과같이구한다. 성분원소 X 의질량백분율 ( ) Fe의질량백분율 Fe Fe O 의원자량 의화학식량 O의질량백분율 O Fe O 의원자량 의화학식량 이때철의산화물 Fe 의화학식량은 일정하므로 Fe의질량백분율 O의질량백분율 : Fe : O 의원자량의원자량 : : 따라서철의산화물을이루는원자수의 비는 Fe : : 이다. ⑵ 철의산화물을이루는구성원소의가 장간단한개수비로부터구할수있는 화학식은실험식이다. 철의산화물을이루는원자수의비는 Fe : : 이므로실험식은 Fe 이다. 화학식에포함된원소X의원자량합 화합물의화학식량 철의산화물을이루는원자는철 (Fe) 과산소 (O) 이므로철의산화물을이루는 Fe의질량이 72 이면, O의질량은 이다. 따라서철의산화물을이루는 Fe, O 원자수의비는다음과같다. 19. 다음화학반응식의계수를맞추어완성하시오. ⑴ H NH ⑵ C C ⑶ Fe CO Fe C Fe의질량백분율 O의질량백분율 Fe Fe O 의원자량의원자량 이와같이구할수있는이유를알아보면 다음과같다. 철의산화물에서철의산화물을구성하는 Fe 원자와 O 원자의개수를각각, 라고하면, 철의산화물 Fe 에서철 과산소의질량백분율은다음과같다. Fe 의질량백분율 ( 해답 ) ⑴ H NH ⑵ C C ⑶ Fe CO Fe C ( 풀이 ) ⑴ H NH 에서반응물과생성물의각원자의종류와수는다음과같다. 반응물 : 수소원자 2개, 질소원자 2개생성물 : 수소원자 3개, 질소원자 1개질소원자의수가같아지도록 NH 의계 수를 2 로하면다음과같다

9 H NH 이때반응물과생성물의각원자의종류와수는다음과같다. 반응물 : 수소원자 2개, 질소원자 2개 한정수비이며, 반응물과생성물의각원자의종류와수가같으므로완성된화학반응식은 Fe CO Fe C 이다. 생성물 : 수소원자 6 개, 질소원자 2 개 수소원자의수가같아지도록 H 의계수를 3으로하면다음과같다. H NH 화학반응식에서계수의비가가장간단한정수비이며, 반응물과생성물의각원자의종류와수는다음과같다. 반응물 : 수소원자 6개, 질소원자 2개생성물 : 수소원자 6개, 질소원자 2개따라서완성된화학반응식은 H NH 이다. ⑵ C C 에서반응물과생성물의각원자의종류와수는다음과같다. 반응물 : 탄소원자 1개, 산소원자 2개생성물 : 탄소원자 1개, 산소원자 2개화학반응식에서계수의비가가장간단한정수비이며, 반응물과생성물의각원자의종류와수가같으므로완성된화학반응식은 C C 이다. ⑶ Fe CO Fe C 에서반응물과생성물의각원자의종류와수는다음과같다. 반응물 : 철원자 2개, 산소원자 4개, 탄소원자 1개생성물 : 철원자 1개, 산소원자 2개, 탄소원자 1개철원자의수가같아지도록 Fe의계수를 2로하고, 산소원자의수가같아지도록 CO와 C 의계수를 3으로하면다음과같다. Fe CO Fe C 반응물 : 철원자 2개, 산소원자 6개, 탄소원자 3개생성물 : 철원자 2개, 산소원자 6개, 탄소원자 3개화학반응식에서계수의비는가장간단 20. 다음은에탄올의연소반응을나타낸화학반응식으로, ~ 는계수이다. C H OH H OC 화학반응식의계수 ~ 의합을구하시오. ( 해답 ) 9 ( 풀이 ) 화학반응식에서반응전후원자의종류와개수가같도록각화학식앞의계수를맞추어야한다. 탄소원자개수 :, 산소원자개수 :, 수소원자개수 : 이라고하면반응물에서탄소원자의수가 2이므로 이고, 수소원자의수가 6이므로 이다. 이때생성물에서산소원자수가 7이므로 이다. 따라서 이며, 완성된화학반응식은다음과같다. C H OH H O C 21. 다음은수소의연소반응식을나타낸것이다. H H O 의값과, 표준상태의공기 L로연소시킬수있는수소의최대질량은? ( 단, 공기중산소의부피비는 20 이며, H의원자량은 1이다.) 수소의질량 (g)

10 ㄴ. 질량보존법칙 ( 해답 ) ➄ ( 풀이 ) 수소의연소반응식에서반응전후원 자의종류와개수가같아야하므로다 음과같은관계가성립한다. H H O 수소원자의개수 : 산소원자의개수 : 따라서, 이므로 이다. 공기 L 중 20 가산소기체이므로 표준상태의공기 L 중산소의부 피는 L L 이고, 몰수는 1 몰이다. 화학반응식은 H H O 이므로산소 기체 1 몰과반응하는수소기체는 2 몰 이며, 질량은 ( 수소의분자량 ) g 이다. 22. 다음화학반응식은질소기체와수소기체가 반응하여암모니아가생성되는반응을나타낸 것이다. ( 단, H, N 의원자량은각각 1, 14 이 다.) g H g NH g ⑴ 를구하시오. ⑵ 암모니아기체 g 을얻기위해서최소한필 요한질소기체의몰수를구하시오. ⑶ 표준상태에서질소기체 L 와수소기체 L 를완전히반응시켰을때생성되는암모 니아기체의부피를구하시오. ⑷ 질소기체 g 과수소기체 g 을완전히반 응시켰다. 이때생성되는 1 암모니아기체의 질량, 2 생성되는암모니아기체의부피 ( 표준 상태 ), 3 반응하고남는기체의종류와질량 을각각구하시오. ⑸ 위의화학반응식으로설명할수있는것을보 기에서있는대로고른것은? ㄱ. 기체반응법칙 ㄷ. 일정성분비법칙 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ ( 해답 ) ⑴ 5 ⑵ 1 몰 ⑶ L ⑷ 1 g, 2 L, 3 질소, g ⑸ 5 ( 풀이 ) ⑴ 질소와수소가반응하여암모니아가 생성되는화학반응식 g H g NH g 에서반응 전후원자의종류와개수는다음과같 다. 원자 N H 반응물의원자개수 ( 개 ) 2 생성물의원자개수 ( 개 ), 의관계가성립하므로, 이다. 따라서 이다. ⑵, 이므로화학반응식은다 음과같다. g H g NH g 화학반응식에서계수의비는몰수의비 와같으므로, 반응물과생성물의몰수 의비 H NH 이다. 암모니아 (NH ) 기체 g 의몰수는 NH 의질량을 NH 의분자량 ( ) 으로나누어구하면 ( 몰 ) 이다. 따라서 NH 2몰이생 성되려면 1 몰과 H 3 몰이반응하여 야한다. ⑶ 기체와 H 기체가 의부피비 로반응하여암모니아 2 부피를생성한 다. g H g NH g 몰수의비 1 : 3 : 2 부피비 1 : 3 : 2 반응전부피 L L 0 반응한부피 L L L 반응후부피 L 0 L 따라서수소기체 L 를모두반응시키

11 는데필요한질소기체는 L이며, 이때암모니아기체 L가생성된다. ⑷ 암모니아합성반응에서의질량관계는다음과같다. 의질량비가항상성립함을, 즉 일정성분비법칙이성립함을알수있 다. g H g NH g 몰수의비 1 : 3 : 2 질량비 1 질량비는 g : g : g H NH 이므로, g 과 H g 를반응시키면 g 과 H g 이반응하여 NH 생성된다. g 이 2 NH g의몰수는 ( 몰 ) 이며, 표준상태에서의부피는 L 이다. 3 g 과 H g 을반응시키면 g 과 H g 이반응하므로, 남는기 체는 g 이다. ⑸ ㄱ. 기체반응법칙이란기체와기체 가반응하여새로운기체가생성될때 각기체의부피사이에는간단한정수 비가성립한다는것이다. 반응물과생성 물이모두기체인경우각화학식의계 수의비가반응하거나생성되는기체의 부피비와같으므로화학반응식으로부 터기체반응법칙이성립함을알수 있다. ㄴ. 질량보존법칙은화학변화가일어 날때반응전각물질의질량합은반 응후각물질의질량합과같다는것 이다. 화학반응식에서반응물의원자의 종류와개수는생성물의원자의종류와 개수와서로같으므로질량보존법칙 이성립함을알수있다. ㄷ. 일정성분비법칙은화합물을구성하 는각원소의질량사이에는항상일정 한비가성립한다는것이다. 화학반응 식으로부터일정성분비법칙을설명할 수있다. 암모니아생성을나타낸화학 반응식에서질소와수소가암모니아의 성분이고, H, N 의원자량이주어지면 암모니아생성반응에서질소 : 수소 23. 다음은탄산칼슘 (CaC ) 과묽은황산 (H S ) 의반응을화학반응식으로나타낸것으로, 는반응식의계수이다. CaC H S CaS H O 이에대한설명으로옳은것만을보기에서있는대로고른것은? ㄱ. 는 1이다. ㄴ. ( 가 ) 는 C (g) 이다. ㄷ. 생성물의총질량은반응물의총질량보다작다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ ( 해답 ) ➂ ( 풀이 ) ㄱ. 화학반응식에서양변의원자의종류와수가각각같아야한다. 양변의수소 (H) 원자수를비교하면 임을알수있다. ㄴ. 양변의원자의종류와수를비교하면 ( 가 ) 가 C 이고, 탄산칼슘 (CaC ) 이산과반응하면이산화탄소 (C ) 기체가발생한다. [ 오답피하기 ] ㄷ. 화학반응이일어나도원자의종류와수는변하지않으므로생성물의총질량과반응물의총질량은같다. 24. 다음은알루미늄 (Al) 을이용하여은 (Ag) 의녹을제거하는반응의화학반응식으로, ~ 는계수이다. 이에대한설명으로옳은것만을보기에서있는

12 대로고른것은? ( 단, Al 의원자량은 27 이다.) ㄷ. ( 가 ) 와 ( 다 ) 의기체부피비는 : 이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ ㄱ. 이다. ㄴ. 이다. 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ ㄷ 몰의 Ag S 과반응하는 Al 의질량은 kg 이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ ( 해답 ) ➀ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ ( 풀이 ) Ag 이 Ag 으로환원될때전자 1 개를 얻고, Al 이 Al 으로산화될때전자 3 개를잃으므로 Ag 과 Al 이반응하는 몰수비는 : 이다. 따라서반응식의 계수를완성하면다음과같다. Ag SAl Ag Al S ㄱ., 이므로 이다. [ 오답피하기 ] ㄴ. 이고, 이므로 이다. ( 해답 ) ➄ ( 풀이 ) ㄱ. ( 가 ) 와 ( 나 ) 의입자수를비교하면 A 2개와 B 1개가반응하여 C 2개가생성되므로화학반응식은 A gb g C g 가된다. ㄴ. A, B, C의반응몰수비가 : : 이므로질량보존법칙에따라다음과같다. A분자량 B분자량 C분자량 따라서 C 분자량 A 분자량 B 분자량이다. ㄷ. ( 가 ) 에는총 8개, ( 다 ) 에는총 6개의분자가존재하므로분자수비는 ( 가 ): ( 다 ) : 이다. 따라서일정한온도와압력에서기체부피비는 : 이다. ㄷ 몰의 Ag S 과반응하는 Al 은 0.02 몰이므로 g 이다. 25. 그림은일정한온도와압력에서기체 A와 B 가반응하여기체 C가생성되는반응을모형으로나타낸것이다. 반응물중 1가지기체가모두소모되었을때반응은종료되었다. 이에대한설명으로옳은것만을보기에서있는대로고른것은? ㄱ. 화학반응식은 A gb g C g 이다. ㄴ. C 의분자량은 A 분자량 B 분자량 과 같다