원자의 구조

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1 [수능개념] 이희나의 똑소리 나는 화학Ⅱ

2 차 례 Ⅰ 다양한 모습의 물질 - 1. 물질의 상태 01. 분자 사이에 작용하는 힘 기체의 성질 이상 기체 방정식 부분 압력 법칙 기체 분자 운동론과 확산 액체 고체 기체, 액체, 고체의 상변화 30 Ⅰ 다양한 모습의 물질 - 2. 용액 09. 용액의 농도 용액의 농도 전환 묽은 용액의 성질 (1) 묽은 용액의 성질 (2) 43 Ⅱ 물질 변화와 에너지 - 1. 반응열 13. 반응열과 엔탈피 반응열의 측정과 헤스 법칙 반응열과 결합 에너지 56 Ⅱ 물질 변화와 에너지 - 2. 반응의 자발성 16. 반응의 자발성 (1) 반응의 자발성 (2) 64 Ⅲ 화학 평형 - 1. 평형의 원리 18. 화학 평형과 평형 상수 평형 상수와 반응 지수 화학 평형과 평형 이동 (1) 화학 평형과 평형 이동 (2) 78

3 Ⅲ 화학 평형 - 2. 평형의 이용 22. 상평형 용해 평형 산과 염기 산과 염기의 평형 (1) 산과 염기의 평형 (2) 염과 완충 용액 화학 전지 (1) 화학 전지 (2) 전기 분해 (1) 전기 분해 (2) 115 Ⅳ 화학 반응 속도 - 1 반응 속도 32. 화학 반응 속도 화학 반응 속도에 영향을 미치는 요인 (1) 화학 반응 속도에 영향을 미치는 요인 (2) 128 Ⅴ 인류 복지와 화학 35. 의약품과 녹색 화학 132 Ⅵ 정답 정답 137

4 수능개념 다지기 1강 분자 사이에 작용하는 힘 A 물질의 상태에 따른 분자 간 상호 작용 상태 고체 액체 기체 특징 액체에 비해 분자들 사이의 상호 작용이 강하며 대부분 고체는 액 체보다 밀도가 약간 큼 분자들 사이에 비교적 강한 힘이 작용하며 액체 표면에서는 분자 간 상호 작용이 작은 입자들은 기체로 증발되는 현상이 나타남 분자들 사이의 상호 작용이 약하기 때문에 넓은 공간을 차지하고 밀도가 작음 B 쌍극자 쌍극자 힘 1. 쌍극자 : 공유 결합 분자들 중 전기 음성도가 서로 다른 원소로 이루어진 극 성 분자의 경우 전기 음성도가 큰 원소는 (-) 부분 전하(δ-)를 띠고, 전기 음성 도가 작은 원소는 (+) 부분 전하(δ+)를 띠게 되는데, 이렇게 크기가 같고 부호 가 반대인 두 전하가 분리되어 있는 것을 의미한다. 2. 쌍극자 쌍극자 힘 1 극성 분자의 (+)전하를 띤 부분과 다른 극성 분자의 (-)전하를 띤 부분이 서로 접근할 때 작용하는 정전기적 인력 2 분자의 극성(쌍극자 모멘트의 크기)이 클수록 강하며, 쌍극자 모멘트의 크기는 분리된 전하의 크기가 크고, 두 전하 사이의 거리가 멀수록 커 진다. 3 극성 분자는 비슷한 분자량을 가진 무극성 분자 사이의 힘보다 더 큰 인력으로 잡아당기므로 높은 끓는점을 나타낸다. HCl(분자량 36.5)의 끓는점 -85, O 2 (분자량 32)의 끓는점

5 C 분산력(반데르 발스 힘) 1. 유발 쌍극자(순간 쌍극자) 1 분자들이 서로 접근하여 영향을 주면 분자에 있는 전자구름이 한쪽으로 치우쳐 서 부분적인 전하(, )를 띠는 현상이 일어나는데, 이를 편극 현상이라고 한다. 2 유발 쌍극자 : 무극성 분자에 순간적인 편극 현상이 일어나 일시적인 쌍극자가 생성되는 것을 의미한다. 2. 분산력 1 순간 쌍극자와 이 쌍극자에 의해 유도된 다른 분자의 유발 쌍극자간에 작용하 는 인력으로 분산력은 일반적으로 쌍극자-쌍극자 힘의 1/10 정도의 크기에 해 당한다. (분자량이 비슷한 경우) 2 분자 내의 유발 쌍극자는 극성 분자와 무극성 분자 모두에서 생기므로 분산력은 모든 분자 간에 작용한다. 3 분산력은 분자량이 클수록, 분자량이 비슷한 경우 표면적이 클수록 그 크기가 증가한다. 4 무극성 분자의 종류에 따른 끓는점을 통해 분산력을 비교할 수 있다. D 수소 결합 1. 수소 결합 1 F, O, N과 같이 원자의 크기가 작지만 전기 음성도가 큰 원소들이 수소와 공유 결합하면서 분자 내에 (-) 부분 전하(δ-)와 (+) 부분 전하(δ+)가 생겨 이들 분 자 사이에 생기는 강한 분자 간 인력이다. 2 원자 간 공유 결합보다는 약하지만 분자량이 비슷한 경우 분산력이나 쌍극자 쌍극자 힘보다는 훨씬 강한 힘(약 10배 정도)이다. 2

6 2. 수소 화합물의 끓는점 비교 1 14족~17족까지의 원소는 비금속 원소이므로 수소와 공유 결합하여 분자를 형 성한다. 2 14족 원소의 수소 화합물 : 무극성 분자이므로 분산력만 작용한다. 이때 14족 원소의 원자 번호가 클수록 분산력이 커지므로 끓는점이 증가한다. 3 15족, 16족, 17족 원소의 수소 화합물 : 극성 분자이므로 분산력 외에 쌍극자 쌍극자 힘이 추가로 작용한다. 또한 3주기부터 4, 5주기로 갈수록 끓는점이 높아 지는 것은 같은 족에서 원소의 원자 번호가 클수록 분산력이 커지기 때문이다. 4 HF, H O, NH : 분자량이 작아도 끓는점이 높은 이유는 분자 간에 수소 결 합을 하기 때문이다. 3

7 기출 문제 1강 분자 사이에 작용하는 힘 1번 2013_11월_2014 대수능 10번 그림은 분자량에 따른 탄소 화합물 CX ~CZ 의 끓는점을 나타낸 것이다. X~Z는 각각 F, Cl, Br 중 하나이다. X~Z를 포함하는 화합물에 대한 설명 으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. 분산력은 CZ 가 CY 보다 크다. ㄴ. 할로젠화 수소의 쌍극자-쌍극자 힘은 HZ가 HY 보다 크다. ㄷ. 할로젠화 수소 HX 는 수소 결합을 한다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 2번 2014_9월_대수능 모의평가 3번 표는 수소 화합물 (가)~(라)에 대한 자료이다. 화합물 (가) (나) (다) (라) 분자식 CH H O SiH P H 분자량 기준 끓는점( ) 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. 는 -112보다 크다. ㄴ. 분산력은 (다)가 (가)보다 크다. ㄷ. (가)~(다) 중 분자 사이의 인력은 (나)가 가장 크다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 3번 2014_11월_2015 대수능 7번 그림은 수소 화합물(X H ) a~f의 기준 끓는점을 중심 원자 X의 족 에 따라 나타낸 것이다. X는 C, N, O, Si, P, S에 해당한다. (가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. c는 수소 결합을 한다. ㄴ. f는 H S이다. ㄷ. 분산력은 a가 b보다 크다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 4

8 수능개념 다지기 2강 기체의 성질 A 기체의 압력과 부피 관계(보일 법칙) 1. 기체의 압력 1 기체의 압력 : 기체들이 자유롭게 운동하면서 기체가 담긴 그릇의 벽에 충돌하 여 힘을 가하게 되는데, 이때 단위 면적당 작용하는 힘을 의미한다. 2 1기압 = 약 76cm인 수은 기둥의 압력(760mmHg) = 약 10m의 물기둥이 작용하 는 압력 3 단위 시간당, 단위 면적당 분자가 벽면에 충돌하는 횟수가 많을수록, 기체 분자 의 운동 속도가 빠를수록 기체의 압력이 크다. 4 분자 수가 많을수록, 용기의 부피가 작을수록, 온도가 높을수록 기체의 압력은 크게 나타난다. 2. 보일 법칙 1 일정한 온도에서 일정량의 기체의 부피( )는 압력( )에 반비례한다. 2 ( 는 상수) 3 보일 법칙과 그래프 Real 화학 실험 [기체의 압력과 부피 관계] msx/retrievesbjtdtl.ebs?sbjtid= S

9 B 기체의 온도와 부피 관계(샤를 법칙) 1. 샤를 법칙 1 일정한 압력에서 일정량의 기체의 부피는 온도가 1 상승할 때마다 0 때 부 피의 씩 증가한다. 2 일정한 압력에서 일정량의 기체의 부피( )는 절대 온도( )에 비례한다. 3, ( 는 상수) 4 샤를 법칙과 그래프 <샤를 법칙 그래프> C 보일-샤를 법칙 1. 보일-샤를 법칙 1 일정량의 기체의 부피( )는 압력( )에 반비례하고, 절대 온도( )에 비례한다. 2 3 보일-샤를 법칙과 그래프(기체의 분자 수 은 일정) 일정량의 기체의 부피 는 압력에 반비례하고, 절대 온도에 비례 일정량의 기체의 부피 는 절대 온도에 비례하 고, 압력에 반비례 Real 화학 실험 [기체의 온도와 부피 관계] msx/retrievesbjtdtl.ebs?sbjtid= S D 아보가드로 법칙 1. 아보가드로 법칙 1 기체는 온도와 압력이 같을 때, 기체의 종류에 관계없이 같은 부피 속에 같은 수의 입자를 갖는다는 가설을 발표하였다. 2 아보가드로 법칙 : 일정한 온도와 압력에서 기체의 부피는 몰수에 정비례 3 비례 상수 몰수 4 기체 1몰은 0, 1기압에서 22.4L 의 부피를 차지하며, 온도와 압력이 일정할 때 기체의 몰수가 많아지면 부피도 이에 비례하여 증가한다. 6

10 기출 문제 2강 기체의 성질 1번 2013_6월_대수능 모의평가 7번 그림 (가)는 1몰의 이상 기체에 대한 부피와 압력을, (나)는 이 기체에 대한 온도와 부피를 나타낸 것이다. (가)의 A, B, C는 각각 (나)의 p, q, r중 하나와 같은 상태이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. 온도는 A가 B보다 높다. ㄴ. (가)의 A는 (나)의 r에 해당한다. ㄷ. (나)에서 q p r로 상태가 변할 때 압력은 감소하다가 증가한다. 1 ㄴ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 2번 2013_9월_대수능 모의평가 5번 그림은 같은 부피의 용기에 각각 들어 있는 기체 A와 B에 대하여 절대 온도(T)에 따른 압력 P 절대 온도 T 을 나타낸 것이다. 가 에서 A의 압력 나 에서 은? B의 압력

11 수능개념 다지기 3강 이상 기체 방정식 A 기체의 성질 보일 법칙 샤를 법칙 아보가드로 법칙 온도와 입자수가 일정할 때, 기체의 부피는 압력에 반비례 압력과 입자수가 일정할 때, 기체의 부피는 절대 온도에 비례 온도와 압력이 일정할 때, 기체의 부피는 몰수에 비례 이상 기체 법칙 B 이상 기체 방정식 1. 이상 기체 방정식 1 이상 기체 방정식의 유도 : 이상 기체 법칙 압에서 22.4L의 부피를 이용하여 와 기체 1몰의 0, 1기 atm L mol atm L mol K K 잠깐만요^^ 이상 기체란? 기체 분자의 크기가 없고, 분자 사이에 작용하는 힘도 없는 가상 의 기체를 의미한답니다~ 이 상수를 로 표시하며 기체 상수라고 한다. 2 기체 1몰에 대한 식 : 3 기체 몰에 대한 식 : 이상 기체 방정식 2. 기체의 분자량 결정 : 이상기체 방정식을 이용하여 기체의 분자량을 결정할 수 있다. 1 기체의 질량을 이용한 분자량 결정 : 기체의 분자량, 기체의 질량 인 경우 2 기체의 밀도를 이용한 분자량 결정 : 기체의 분자량, 기체의 질량, 기체 의 밀도 인 경우 8

12 C 이상 기체 방정식을 이용한 기체의 분자량 측정 1. 드라이아이스를 이용한 분자량 측정 [실험 과정] (가) 공기로 채워진 삼각 플라스크에 작은 구멍을 뚫은 알루미늄 박 뚜껑을 덮은 후 질량( )을 측정한다. (나) 삼각 플라스크에 드라이아이스를 넣고 뚜껑으로 막는다. (다) 드라이아이스가 모두 승화된 후, 이산화 탄소의 온도가 실험실의 온도와 같아졌을 때 표면의 물기를 닦고 질량( )을 측정한다. (라) 실험실의 온도( ), 압력( ) 및 삼각 플라스크의 부피를 측정한 후 이상 기체 방정식을 이용하여 삼각 플라스크에 채워진 공기의 몰 수( )를 계산한다. 이산화 탄소의 분자량 계산(공기의 평균 분자량 29) 1. 공기의 몰수 : = 2. 공기의 질량 : 이산화 탄소의 분자량 : = Real 화학 실험 [이상 기체 방정식을 이용한 분자량 측정(1)] msx/retrievesbjtdtl.ebs?sbjtid= S 수상 치환을 이용한 분자량 측정 (가) 뷰테인(C H ) 가스통의 질량( )을 측정한다. (나) 그림과 같은 장치에서 눈금 실린더 안과 밖의 수면의 높이가 같 아질 때까지 뷰테인을 모은 후 부피( )를 측정한다. (다) 뷰테인 가스통의 질량( )을 측정한다. (라) 물의 온도( )와 대기압( )을 측정한다. (마) 에서의 수증기압( H O )을 조사한다. C H C H 뷰테인(C H )의 분자량 계산 = H O Real 화학 실험 [이상 기체 방정식을 이용한 분자량 측정(2)] msx/retrievesbjtdtl.ebs?sbjtid= S

13 기출 문제 3강 이상 기체 방정식 1번 2015_4월_전국연합학력평가 19번 그림은 1기압에서 200K의 X(g) 1g이 (L)로 채워진 실린더에 Y(g)와 Z(g)를 차례대로 첨가하면 서 가열하였을 때, 서로 다른 온도에서 혼합 기체의 부피를 나타낸 것이다. X~Z의 분자량 비( X : Y : Z )는? (단, X~Z는 서로 반응하지 않으며, 피스톤의 질량과 마찰 은 무시한다.) 1 1 : 3 : : 6 : : 1 : : 4 : : 3 : 2 2번 2013_11월_2014 대수능 11번 다음은 프로페인(C H )의 분자량을 구하기 위한 실험이다. [실험 과정] (가) 그림 Ⅰ의 장치로 C H 을 일정 부피만큼 포집한 후, C H 가스통의 질량 변화량( )을 측정한다. (나) 그림 Ⅱ와 같이 눈금 실린더를 수직으로 세운 후, 그림 Ⅲ과 같이 눈금 실린더 안과 밖의 수면 높이가 같아질 때까지 수조에 물을 넣어 기체의 부피( )를 측정한다. (다) 수조 속 물의 온도( )와 대기압( )을 측정하고 그 온도에서의 수증기압( )을 조사한다. [실험 결과] 0.09g 50mL 300K 1기압 0.04기압 이 실험에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기체 상수 =0.08L 기압/몰 K이고, C H 은 물에 용해되지 않는다.) ㄱ. 눈금 실린더 속 C H 의 부분 압력은 그림 Ⅱ에서가 Ⅲ에서보다 크다. ㄴ. 이 실험으로부터 구한 C H 의 분자량은 45이다. ㄷ. (다)에서 측정된 가 330K이면, 그림 Ⅲ의 눈금 실린더 속의 기체 중 C H 의 몰 분율은 300K일 때보다 크다. 1 ㄴ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 10

14 3번 2015_4월_전국연합학력평가 14번 그림은 1기압에서 실린더 속에 X(g)와 H O (g)가 들어 있는 모습을 나타낸 것이다. 실린더 속 혼 합 기체의 질량과 부피는 g, L로 일정하고, 물의 온도는 300K이다. 표는 X의 분자량을 구하기 위해 추가로 필요한 자료이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. X(g)의 부분 압력은 0.96기압이다. ㄴ. 실린더 속 H O (g)의 질량은 0.03 g이다. ㄷ. X의 분자량은 이다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 11

15 수능개념 다지기 4강 부분 압력 법칙 A 부분 압력 법칙 1. 전체 압력과 부분 압력 1 전체 압력 : 서로 반응하지 않는 두 종류 이상의 기체가 일정한 부피의 용기에 들어 있을 때 혼합 기체의 압력 2 부분 압력 : 같은 조건에서 각 성분 기체가 나타내는 압력 2. 부분 압력 법칙 1 혼합 기체의 전체 압력( )은 각 성분 기체의 부분 압력의 합과 같으므로 일 정한 온도에서 같은 부피의 기체의 압력은 기체의 종류에 관계없이 기체 분자 의 몰수에 의해 결정한다. 2 온도가 일 때, 부피가 인 용기에 몰, 몰의 다른 기체가 혼합된 경우, 각 성분 기체의 압력의 합은 전체 기체에 대한 압력은 이므로 3 혼합 기체의 부분 압력과 전체 압력 : 일정한 온도에서 각 용기에 담긴 두 기 체가 서로 반응하지 않을 경우 콕을 열었을 때 입자 수는 변하지 않아 = 로 일정하므로 각 성분 기체가 가지는 부분 압력을 구할 수 있다. 12

16 B 부분 압력과 몰 분율 1. 몰 분율 1 몰 분율 : 혼합 기체에서 각 성분 기체의 몰수를 전체 몰수로 나눈 값을 그 기 체의 몰 분율이라고 한다. 2 부피가 인 용기 속에 기체 A, B가 각각 A, B 몰이 존재한다고 하면 각 기 체의 몰 분율은 다음과 같다. A의 몰수 A의 몰 분율( A ) = 전체 몰수 A = A B B의 몰수 B의 몰 분율( B ) = 전체 몰수 B = A B 2. 기체의 몰 분율과 부분 압력 : 기체 혼합물에서 성분 기체의 부분 압력은 몰 분율에 비례하므로 전체 압력에 성분 기체의 몰 분율을 곱하여 구한다. A = T A B A = T A B = T A B B = T B 13

17 기출 문제 4강 부분 압력 법칙 1번 2014_6월_대수능 모의평가 10번 다음은 고체 시료가 담긴 용기 내에서 시료 입자가 차지하지 않은 공간의 부피( )를 구하기 위한 실험이다. [실험 과정] (가) 고체 시료가 담긴 용기를 그림과 같이 압력 측정 장치에 연결하고, 콕 a와 b를 열어 전체 를 진공으로 만든다. (나) 콕 a와 b를 닫고 콕 c를 열어 부피가 30mL인 A에 헬륨 기체를 채운 뒤 콕 c를 닫고 압력 ( )을 측정한다. (다) 콕 a를 열고 압력이 일정해질 때까지 기다린 뒤 압력( )을 측정한다. [실험 결과] = 0.4기압, = 0.2기압 이 실험 결과로부터 구한 는? (단, 온도는 일정하며, 콕의 부피와 고체 시료의 증기 압력은 무시 한다.) 1 30mL 2 40mL 3 50mL 4 60mL 5 70mL 2번 2015_6월_대수능모의평가 7번 그림 (가)와 (나)는 25, 1기압에서 같은 질량의 질소(N )와 네온(Ne)이 실린더에 각각 들어 있 는 것을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, N, Ne의 분자량은 각 각 28, 20이고, 온도는 일정하며 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) ㄱ. 기체의 밀도는 (가)에서가 (나)에서의 배이다. ㄴ. (가)에 N (g) 8g을 추가하면 기체의 부피는 (나)와 같아진다. ㄷ. (나)에 N (g) 8g을 추가하면 Ne의 부분 압력은 1기압이 된다. 1 ㄴ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 14

18 3번 2013_11월_2014 대수능 7번 다음은 X와 Y가 반응하여 Z를 생성하는 화학 반응식이다. X(g) + Y(g) Z(g) 그림은 기체 X와 Y가 들어 있는 두 용기가 실린더에 콕으로 각각 연결된 상태를 나타낸 것이다. 콕 a, b를 열어 반응이 완결된 후 고정 장치를 풀었더니 실린더 속의 기체 부피는 4L가 되었다. 반응 전과 후의 온도는 일정하다. 실린더에 연결된 한쪽 용기의 부피( )는? (단, 연결관의 부피, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) 번 2015_9월_대수능 모의평가 8번 다음은 온도 에서 C H 의 연소 반응식과 실린더에 반응물이 들어 있는 초기 상태를 나타낸 것 이다. C H (g) + 5O (g) 3CO (g) + 4H O (g) 반응이 완결된 후, 온도 에서 실린더 속 기체에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대기압은 일정하고 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.) ㄱ. 혼합 기체의 압력은 반응 전보다 크다. ㄴ. 혼합 기체의 부피는 반응 전보다 크다. ㄷ. CO 의 부분 압력은 기압이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄴ, ㄷ 15

19 수능개념 다지기 5강 기체 분자 운동론과 확산 A 기체 분자 운동론 1. 기체 분자 운동론 : 기체의 여러 가지 성질을 기체 분자의 운동을 이용하여 설명하는 이론 2. 기체 분자 운동론의 가정 1 기체 분자는 끊임없이 불규칙한 직선 운동을 한다. 2 기체 분자 사이의 충돌이나 용기 벽과 분자 사이의 충돌 과정에서 운동 에너지 의 손실이 없다. 3 기체 분자는 서로 멀리 떨어져 있다. 따라서 기체 분자의 부피는 기체가 차지하 는 부피에 비해 매우 작으므로 무시할 수 있다. 4 기체 분자 사이의 상호 작용은 무시할 수 있다. 5 기체 분자의 평균 운동 에너지는 절대 온도에만 비례한다. 3. 기체 분자의 평균 운동 속력 1 같은 온도에서 기체의 분자량이 작을수록 평균 운동 속력이 빠르다. 2 같은 종류의 기체에서 온도가 높을수록 평균 운동 속력이 빠르다. 4. 기체 분자 운동론에 따른 이상 기체 방정식의 해석 온도 일정 압력 일정 온도 압력 일정 기체 분자 운동론 기체의 부피 감소 단위 부피당 분자 수 증 가 단위 면적당 충돌 횟수 증가 벽면에 작용하는 힘의 크기 증가 기체의 압력 증가 온도 상승 기체 분자들의 평균 운동 에너지 증가 기체 분자의 운동 속도 증가 벽에 자주 충돌하면서 압력 증가 용기 벽은 바깥 으로 밀려나며 용기 내부의 압력이 바깥의 압 력과 같아질 때까지 부피 증가 기체 분자 수 증가 단위 면적당 용기 벽에 충돌하는 횟수 증가 부피 증가 기체의 법칙 과 가 일정할 경우 는 에 반비례 보일 법칙 성립 과 가 일정할 경우 는 에 비례 샤를 법칙 성립 과 가 일정할 경우 는 에 비례 아보가드로 법칙 성립 16

20 B 기체의 확산 1. 기체의 확산과 분출 1 확산 : 같은 압력 조건에서 어느 한 기체의 자발적인 운동으로 다른 기체가 점 유한 공간으로 이동하면서 서로 혼합되는 현상 2 분출 : 어느 한 기체가 작은 구멍을 통해 진공으로 빠져 나가는 현상 확산 분출 기체 종류 두 종류 이상의 기체 한 종류의 기체 조건 같은 온도, 같은 압력, 같은 공간 - 압력의 영향 없이 자발적 이동 - 같은 공간에서 기체 혼합 같은 온도, 다른 압력, 다른 공간 - 압력 차이로 인해 이동 - 압력이 있는 곳과 진공 운동 방향 무수한 충돌로 무질서한 운동 충돌 없이 한 방향으로만 이동 2. 그레이엄 법칙 1 일정한 온도와 압력에서 기체의 분출 속도(확산 속도)는 기체 분자량의 제곱근 에 반비례한다. 2 그레이엄 법칙 유도 3 확산 속도에 영향을 주는 요인 : 기체의 온도가 높을수록, 분자량이 작을수록, 밀도가 작을수록, 매질의 영향을 적게 받을수록(진공 속 > 공기 속 > 물 속 순) 기체의 확산 속도가 빠르다. 4 암모니아(NH )와 염화 수소(HCl)의 확산 : NH (g) + HCl(g) NH Cl( ) Real 화학 실험 [기체의 확산 속도] msx/retrievesbjtdtl.ebs?sbjtid= S

21 기출 문제 5강 기체 분자 운동론과 확산 1번 2013_6월_대수능 모의평가 8번 다음은 일정한 온도에서 기체 X와 Y의 확산에 대한 실험이다. [실험 과정 및 결과] (가) 피스톤으로 분리된 실린더에 X와 Y를 각각 채웠더니, 그림과 같이 피스톤이 정지하였다. (나) 두 콕을 동시에 연 후, 두 기체가 각각 검출기까지 확산되는 시간을 측정하였더니 X는 2 초, Y는 초이었다. Y가 검출기까지 확산되는 시간 (초)는? (단, 양쪽의 연결관, 콕, 검출기는 각각 동일하고, 피스톤 의 질량과 마찰은 무시한다.) 번 2013_9월_대수능 모의평가 7번 다음은 기체 X와 Y의 확산 속도를 알아보는 실험이다. [화학 반응식] X(g) + Y(g) Z( ) [실험 과정] (가) 콕으로 분리된 두 용기에 g의 기체 X와 g의 기체 Y를 그림과 같이 각각 넣는다. (나) 두 콕을 동시에 연 후, 물질 Z( )가 처음으로 생성되는 위치를 측정한다. [실험 결과] (나)에서 Z( )가 처음으로 생성된 위치는 그림의 P 지점이었다. X와 Y의 분자량의 비( X : Y )와 질량의 비( : )로 옳은 것은? (단, 온도는 일정하다.) X : Y : X : Y : X : Y : 1 1 : 4 1 : : 4 1 : : 2 1 : : 1 4 : : 1 8 : 1 18

22 3번 2014_11월_2015 대수능 6번 그림은 온도 에서 기체 A와 B가 각각 들어 있는 용기를 연결한 후 두 콕을 동시에 열었을 때 두 기체가 반응하여 흰 연기가 처음 생성된 것을 나타낸 것이다. A, B 는 각각 두 콕으로부터 흰 연기까지의 거리이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하고, 연결관 의 부피는 무시하며, A와 B의 밀도는 각각 A, B 이다.) ㄱ. 평균 분자 운동 속력은 A가 B보다 크다. ㄴ. A : B = B : A 이다. ㄷ. 보다 높은 온도에서 실험하면 A 의 값은 커진다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄱ, ㄷ 19

23 수능개념 다지기 6강 액체 A 물 분자의 구조와 극성 1. 물 분자의 구조 1 공유 전자쌍 2개, 비공유 전자쌍 2개로 구성 2 비공유 전자쌍 사이의 반발력이 크게 작용하여 결합각 를 가진 굽 은형 구조를 나타낸다. 2. 물의 극성 : 전기 음성도가 큰 산소 원자는 공유 전자쌍을 세게 끌어당기므로 부분 (-)전하를, 상대적으로 전기 음성도가 작은 수소 원자는 부분 (+)전하를 나타내는 극성 분자이다. 잠깐만요^^ B 수소 결합 1. 수소 결합 : 플루오린(F), 산소(O), 질소(N)와 같이 전기 음성도가 큰 원자에 공유 결합된 수소 원자(H)와 이웃한 분자의 F, O, N 원자와의 사이에 작용하는 분자 간의 강한 힘을 의미한다. 물의 수소 결합^^ 물 분자 1개는 4개의 이웃 물 분자와 수소 결합을 할 수 있으 므로 물 분자 1개는 평균적으 로 2개의 수소 결합을 하는 것 과 마찬가지이고, 수소 결합을 하는 다른 물질에 비해 끓는점 이 높게 나타납니다~ 2. 수소 결합을 하는 물질 : 물(H 2 O), 암모니아(NH 3 ), 플루오린화 수소(HF), 아 세트산(CH 3 COOH), 메탄올(CH 3 OH), 에탄올(C 2 H 5 OH) 등 3. 수소 결합을 하는 물질의 특성 : 분자량이 비슷한 다른 분자들에 비해 분 자 사이의 인력이 강하기 때문에 녹는점과 끓는점이 높고, 융해열과 기화열이 크게 나타난다. C 수소 결합에 의한 물의 특성 1. 물의 열용량 1 열용량(J/ ) : 물질의 온도를 1 올리는데 필요한 열량 2 비열(J/g ) : 물질 1g의 온도를 1 올리는데 필요한 열량으로 비열이 큰 물 질일수록 온도가 쉽게 올라가지 않는다. (보통 액체 2J/g, 물 4.18J/g ) 3 물의 열용량이 큰 이유 : 물의 온도를 높이려면 물 분자 사이의 수소 결합을 끊어야 하므로 물은 다른 액체에 비해 비열 또는 같은 질량의 열용량이 크게 나타난다. 따라서 다른 액체에 비해 쉽게 가열되지 않고 쉽게 식지도 않는다. 4 물의 열용량이 크기 때문에 나타나는 현상 1) 보일러 용수로 물이 사용된다. 2) 해안 지역의 일교차가 내륙 지역보다 작다. 3) 해안 지역에서 낮에는 해풍이, 밤에는 육풍이 분다. 20

24 4) 우리 몸에는 많은 물이 있어 체온이 거의 일정하게 유지된다. 5) 태양 에너지의 많은 부분을 수증기의 상태로 저장하여 지구의 온도가 일정하 게 유지된다. 2. 물의 녹는점과 끓는점, 융해열과 기화열(증발열) 1 녹는점과 끓는점 : 물은 분자량이 비슷한 다른 물질에 비해 녹는점과 끓는점이 매우 높다. 2 융해열과 기화열 : 물이 고체 상태에서 액체 상태로 될 때는 인력을 끊어주어 야 하므로 이때 필요한 에너지를 융해열이라고 하며, 액체 상태에서 기체 상태 가 되기 위해 공급해주어야 하는 에너지를 기화열이라고 한다. 물은 분자량이 비슷한 다른 물질에 비해 융해열과 기화열이 매우 크다. 3 물은 수소 결합에 의해 분자 간 인력이 크기 때문에 분자 간 인력을 끊는데 다른 물질보다 많은 에너지가 필요하므로 녹는점과 끓는점, 융해열과 기화열이 높다. 4 물의 기화열과 관련된 현상 1) 더운 여름 날 땀을 통해 체온을 조절한다. 2) 모닥불에 물을 뿌리면 온도가 낮아져 불이 꺼진다. 5 물과 여러 가지 수소 화합물의 특성 비교 화합물 화학식 녹는점 끓는점 융해열 기화열 분자량 (분자식) ( ) ( ) (kj/mol) (kj/mol) 메테인 CH 암모니아 NH 물 H 2 O 황화수소 H 2 S 물의 가열 곡선 3. 물의 온도에 따른 부피 및 밀도 변화 1 물은 고체 상태에서 수소 결합에 의해 빈 공간이 많은 육각형 구조를 가지므로 얼음의 부피가 물의 부피보다 크게 나타난다. 따라서 물의 밀도는 얼음보다 크다. 2 물의 온도에 따른 부피 및 밀도 변화 그래프 21

25 구간 0 이하 얼음 0 얼음~0 물 0 ~4 물 4 이상 물 원인 고체 상태에서는 온도를 높일수록 열팽창 수소 결합의 일부 가 끊어져 물이 그 빈 공간을 채움 온도를 높일수록 열팽창 효과, 그러나 수소 결합의 일부가 끊 어져 그 빈 공간을 채우는 효과 가 크게 나타남 온도를 높일수록 물 분자의 운동이 활발해져 팽창 부피 증가 감소 감소 증가 밀도 감소 증가 증가 감소 3 물이 얼 때 부피 및 밀도 변화와 관련된 현상 1) 빙산이 바닷물 위에 떠 있다. 2) 추운 겨울날 수도관이 얼면 터진다. 3) 겨울철에 호수나 강의 물은 표면부터 언다. 4) 암석 틈에 스며든 물이 얼면 암석이 쪼개지고 쉽게 풍화된다. 4. 물의 표면 장력 1 표면 장력 : 액체가 그 표면적을 가능한 한 작게 하려는 힘 2 분자 간 상호작용의 세기가 클수록 표면 장력도 커지게 되고 구형의 모습을 하 려는 경향을 나타낸다. 3 물의 표면 장력 : 물은 수소 결합에 의해 분자 사이의 인력이 크기 때문에 다 른 액체에 비해 표면 장력이 크게 나타난다. 4 물의 표면 장력과 관련된 현상 1) 조약돌이 수면 위를 통통 튀어 나간다. 2) 소금쟁이가 물 위를 걸을 수 있다. 3) 이슬방울이 공 모양으로 풀잎에 맺힌다. 5. 물의 모세관 현상 1 모세관 현상 : 액체 속에 가는 모세관을 넣었을 때 모세관 내의 액면이 외부의 액면보다 높아지거나 낮아지는 현상으로 물에 살짝 담그면 물이 유리관 속으로 올라가는 현상 2 물은 부분 전하를 띠는 유리와의 부착력이 강하기 때문에 유리면을 따라 결합 하고 이에 따라 물 수위가 유리표면을 따라 상승한다. 이때 또 다른 물 분자는 수소 결합으로 강하게 결합되어 있어 부착된 물 분자를 따라 상승하는데 이러 한 과정이 반복되어 응집력과 부착력이 같아질 때까지 올라가게 된다. Real 화학 실험 [물의 표면 장력] msx/retrievesbjtdtl.ebs?sbjtid= S

26 3 물의 모세관 현상과 관련된 현상 1) 수건이나 휴지의 한쪽 끝을 물에 대면 물이 스며 올라가게 된다. 2) 식물의 뿌리에서 흡수된 물이 물관을 따라 잎까지 올라간다. 3) 종이 크로마토그래피를 이용하여 식물의 엽록소 색소를 분리할 경우 종이를 통해 빨려 올라간 용매인 물은 식물의 색소를 분리하며 높은 곳까지 올라가게 된다. 23

27 기출 문제 6강 액체 1번 2013_6월_대수능 모의평가 1번 자료는 어떤 신문 기사의 일부를, 그림은 물의 결합 모형을 나타낸 것이다. ᄀ에 해당하는 물의 상변화에 대한 설명으로 옳 은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. 부피가 증가한다. ㄴ. 결합 A의 수가 감소한다. ㄷ. 분자 배열의 규칙성이 감소한다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄴ, ㄷ 2번 2014_4월_고3_전국연합학력평가 9번 표는 물과 벤젠의 물리적 성질을, 그림은 물 분자의 결합 모형을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물과 벤젠의 분자량은 각각 18, 78이다.) ㄱ. 액체 1몰의 열용량은 물이 벤젠보다 크다. ㄴ. 물의 기화열이 벤젠보다 큰 이유는 b 결합 때문이다. ㄷ. 20, 10g의 물과 액체 벤젠에 단위 시간당 같은 열량을 공급할 때, 모두 기화되는데 걸리는 시간은 물이 벤젠보다 길다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 3번 2014_11월_2015 대수능 4번 표는 모세관 현상에 영향을 주는 요인들을 알아보기 위한 5가지 실험 조건이다. 실험 조건 A B C D E 물질 증류수 증류수 증류수 에탄올 에탄올 온도( ) 유리 모세관의 안지름(mm) A~E 중 모세관 현상에 미치는 온도의 영향을 알아보기 위한 2가지 실험 조건으로 가장 적절한 것은? 1 A, B 2 A, C 3 A, D 4 B, D 5 C, E 24

28 수능개념 다지기 7강 고체 A 고체의 분류 결정성 고체 비결정성 고체 정의 구성 입자들이 규칙적인 배열을 이루 고 있는 고체 구성 입자들이 불규칙한 배열을 이루 고 있는 고체 모형 잠깐만요^^ 결정성 고체와 비결정성 고체는 요~ 특징 구성 입자 사이의 결합력이 같아 녹 는점과 융해열이 일정 구성 입자 사이의 결합력이 같지 않아 녹는점과 융해열이 일정하지 않음 고체를 이루는 원자, 이온, 분자 등의 입자들의 배열 상태에 따라 구분한답니다~~~ 예 이온 결정(염화 나트륨, 염화 세슘 등), 금속 결정(금, 구리 등), 분자 결정(드라 이아이스, 얼음 등), 공유 결정(석영 등) 유리, 플라스틱, 엿, 고무 등 B 결정의 종류 1. 분자 결정과 원자 결정 정의 결합력 특징 분자 결정 공유 결합된 분자가 규칙적으로 배열 되어 입체 구조를 이루는 결정 분자 간의 약한 인력으로 구성 분자들 간의 결합력이 매우 약하며, 일부는 승화성이 있음 고체와 액체 상태에서 전기를 통하지 않음 녹는점과 끓는점이 매우 낮으며 일반 적으로 분자량이 커질수록 녹는점과 끓는점이 높아짐 얼음, 드라이아이스, 아이오딘 등 원자 결정 원자들이 공유 결합하여 그물처럼 연 결되어 거대한 분자를 이루는 결정 입자 간의 강한 공유 결합력에 의해 구성 원자들이 직접 공유 결합하여 형성되 므로 매우 강함 고체와 액체 상태에서 전기를 통하지 않음(흑연, 나노튜브 등은 예외) 녹는점과 끓는점이 매우 높음 다이아몬드, 흑연, 석영 등 예 25

29 2. 이온 결정과 금속 결정 정의 특징 이온 결정 양이온과 음이온 사이에 작용하는 정 전기적인 인력에 의해 결합된 결정 고체 상태에서는 전기 전도성이 없으 나, 액체 상태나 수용액 상태에서는 전기 전도성이 있음 상온에서 고체 상태이며, 녹는점과 끓는점이 높음 단단하지만, 외부 충격에 의해 쉽게 부스러짐 금속 결정 금속 양이온과 자유 전자 사이에 작 용하는 정전기적인 인력에 의해 결합 된 결정 전자 바다 모형 대부분 은백색 광택 고체와 액체 상태에서 전기 전도성이 있음 열전도성이 있음 녹는점과 끓는점이 높음 외부 충격에 의해 금속 결합이 유지 될 수 있으므로 전성과 연성이 큼 결정의 변형 외력에 의해 힘이 가해져 층이 밀리 면 그림과 같이 인접한 두 층의 이온 이 모두 같은 전하를 가지게 되어 반 발하므로 쉽게 부스러짐 외력에 의해 힘을 가해 층이 밀려도 자유 전자들에 의한 금속 원자들 사 이의 결합은 유지되므로 미끄러진 층 은 반발하지 않음 염화나트륨, 염화세슘 등 알루미늄, 아연, 금 등 Real 화학 실험 예 [이온 결정과 금속 결정] msx/retrievesbjtdtl.ebs?sbjtid= S 결정성 고체의 비교 분자 결정 원자 결정 이온 결정 금속 결정 구성 입자 분자 원자 양이온, 음이온 금속 양이온과 자유전자 쌍 극 자 - 쌍 극 자 결합 힘, 분산력, 수소 공유 결합 이온 결합 금속 결합 유형 결합 녹는점 매우 낮음 매우 높음 높음 높음 예 얼음, 드라이아이 스 등 석영, 다이아몬드, 흑연 등 염화 나트륨, 염 화 세슘 등 나트륨, 철, 금, 은 등 C 고체의 결정 구조 1. 결정 구조 1 결정 격자 : 각 결정성 고체를 구성하는 입자(원자, 이온, 분자)들의 규칙적인 배열 2 단위 세포 : 결정 격자의 특성을 나타내는 가장 작은 구조를 의미하며, 이러한 26

30 단위 세포들이 3차원적으로 반복하여 확장된 구조를 만들면 그들의 대칭성에 따라 여러 가지 격자 형태가 가능하다. 2. 결정 구조에서의 단위 세포 격자 구조 단위 세포당 구성 원자 수 단순 입방 격자 체심 입방 격자 면심 입방 격자 정육면체의 8개 꼭짓점에 같은 종류의 원자들 이 자리 잡은 구조 (Po(폴로 늄)) 단순 입방 격자 의 단위 세포 중심에 또 하나 의 원자가 자리 잡은 구조 (대 부분의 알칼리 금속) 단순 입방 격자 의 단위 세포에 있는 6개의 면에 또 다른 원자가 자리 잡은 구조 (Al, Ni, Cu, Ag 등) 꼭짓점 입자 꼭짓점 수 개 = 1개의 원자 꼭짓점 입자 꼭짓점 수 개 중심입자 개=2개의 원자 꼭짓점입자 꼭짓점수 개 면에있는입자 면의수 개 =4개의 원자 3. 이온 결정 구조 격자 구조 단위 세포당 구성 원자 수 염화 나트륨 (NaCl) 결정 구조 염화 이온과 나트륨 이온은 각각 면심 입방 구조를 만들 고, 두 종류의 면심 입방 격자가 어긋나 게 자리 잡은 구조 1개의 Na 을 6개의 Cl 이 둘러싸고 있으며, 1개의 Cl 을 6개의 Na 이 둘러싸고 있음 염화 세슘 (CsCl) 결정 구조 염화 이온과 세슘 이온은 각각 단순 입방 구조 2개가 어 긋나게 자리 잡은 구조로 양이온의 크 기가 상대적으로 큰 경우에 나타남 1개의 Cs 을 8개의 Cl 이 둘러싸고 있으며, 1개의 Cl 을 8개의 Cs 이 둘러싸고 있음 27

31 기출 문제 7강 고체 1번 2013_4월_전국연합학력평가 13번 그림은 상온에서 고체 결정 A, B, AB 를 2가지 기준에 따라 분류한 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.) ㄱ. AB 는 분자 결정이다. ㄴ. (가)는 금속 양이온과 자유 전자 사이의 결합으로 이루어진다. ㄷ. (나)는 B 이다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 2번 2013_11월_2014 대수능 3번 그림은 3가지 고체의 결정 구조를 모형으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. 단위 세포에 포함된 입자 수는 (나)가 (가)의 2배이다. ㄴ. (나)는 면심 입방 구조이다. ㄷ. (다)에서 단위 세포에 포함된 Na 은 4개이다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 28

32 3번 2014_6월_대수능 모의평가 8번 그림은 고체 (가)~(다)의 결정 구조를 모형으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. (가)에서 한 원자와 가장 인접한 원자의 수는 8이다. ㄴ. (나)의 원자들은 공유 결합으로 연결되어 있다. ㄷ. (다)에서 Na 은 면심 입방 격자 구조를 형성한다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 4번 2015_6월_대수능 모의평가 5번 그림은 A, B, C, X 이온으로 이루어진 이온 화합물의 결정 구조를 모형으로 나타낸 것이다. 모형 에서 단위 세포는 부피가 인 직육면체이다. 이 화합물의 화학식은? (단, A, B, C, X는 임의의 원소 기호이다.) 1 AB C X 2 AB C X 3 AB C X 4 A BC X 5 A BC X 29

33 수능개념 다지기 8강 기체, 액체, 고체의 상변화 A 물질의 상태 변화 1. 상태 변화와 에너지 1 상(phase) : 주어진 온도와 압력에서 물질이 가지는 상태로 고체, 액체, 기체를 의미한다. 2 상태 변화와 에너지: 물질의 온도와 압력을 변화시키면 물질의 상태가 변화된 다. 즉, 고체가 에너지를 흡수하면 액체를 거쳐 기체가 되며 기체가 에너지를 방출하면 액체를 거쳐서 고체가 된다. 잠깐만요^^ 상평형 그림이 뭐죠? (phase diagram) 물질의 세 가지 상태, 즉 기 체, 액체, 고체를 상(phase) 이라고 하며, 이들은 온도와 압력에 따라 결정되는데 이 들 사이의 관계를 나타낸 그 림을 의미한답니다~ 2. 온도와 압력에 따른 상 변화 1 일정한 압력에서는 고체 상태의 물질에 열을 가하여 온도가 올라가면, 액체 상 태를 거쳐 기체 상태로 변화된다. 얼음의 가열 곡선 2 일정한 온도에서는 압력을 조절함으로써 고체, 액체, 기체 상태에서의 상변화가 일어난다. 기체에 압력을 가하면 부피가 줄어들면서 기체 분자 간의 거리가 가 까워져 상호 간 인력이 증가하므로 액체나 고체로 변한다. 압력에 따른 물의 끓음 현상 Real 화학 실험 [온도와 압력에 따른 상태 변화] msx/retrievesbjtdtl.ebs?sbjtid= S

34 기출 문제 8강 기체, 액체, 고체의 상변화 1번 2013_4월_전국연합학력평가 18번 그림 (가)는 절대 온도 4 에서 서로 반응하지 않는 기체 X~Z가 실린더에 들어 있는 모습을, (나)는 (가)의 실린더를 냉각하면서 온도에 따른 부피를 나타낸 것이다. X~Z는 기체 상태일 때 이상 기체 방정식을 만족하며 몰수 비는 X : Y : Z = 1 : 2 : 3이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 상태 변화를 통해 생성 된 액체나 고체의 부피와 기체의 용해도는 무시한다.) ㄱ. BC 구간에서 상태 변화가 일어난다. ㄴ. X~Z 중 끓는점이 가장 높은 것은 Z이다. ㄷ. AB 구간과 CD 구간의 기울기 비는 2 : 1이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 2번 2015_6월_대수능 모의평가 4번 다음은 1기압에서 물질 A~C의 상변화와 관련된 실험이다. A~C는 각각 질소, 산소, 아르곤 중 하나이다. 기체 B를 A의 끓는점까지 냉각하였더니 액화되었다. 기체 C를 A의 끓는점까지 냉각하였더니 상변화가 없었다. 이 실험으로부터 액체 A~C의 분자 사이의 인력의 크기를 비교한 것으로 옳은 것은? 1 A > B > C 2 A > C > B 3 B > A > C 4 B > C > A 5 C > A > B 31

35 수능개념 다지기 9강 용액의 농도 A 퍼센트 농도와 ppm 농도 1. 퍼센트 농도(질량 백분율) 1 용액 100g 속에 녹아 있는 용질의 질량(g)을 나타낸 농도(단위 : %) 퍼센트 농도(%) = 용질의 질량 100 = 용액의 질량 용질의 질량 (용매+용질)의 질량 % NaCl 용액 : 용액 100g 중에 NaCl 10g이 녹아 있는 용액 2 용액의 질량을 기준으로 한 농도이므로 온도와 압력이 변하여도 퍼센트 농도는 변하지 않는다. 2. ppm 농도 1 ppm : parts per million의 약자로 1백만분의 1이라는 뜻 1) 물질의 부피인 경우 : 1ppm = 전체 물질 1백만 L 속에 특정 물질 1L 2) 물질의 질량인 경우 : 1ppm = 전체 물질 1백만 g 속에 특정 물질 1g 2 용액 1백만 g 속에 녹아 있는 용질의 질량(g)을 나타낸 농도(단위 : ppm) ppm농도(ppm) = 용질의 질량 10 6 = 용질의 질량 10 용액의 질량 (용매+용질)의 질량 6 용존 산소량(DO) 8ppm 물 1백만g 중에 산소 8g이 녹아 있는 용액 3 ppm과 ppb : 주로 공기나 물속에 존재하는 극미량의 불순물들의 농도를 표현 하는데 이용하며, 퍼센트 농도와 함께 주변 환경이나 식품에 자주 사용한다. 4 용액의 질량을 기준으로 한 농도이므로 온도와 압력이 변하여도 ppm, ppb 농 도는 변하지 않는다. 잠깐만요^^ ppb(parts per billion)는 뭐죠? 용액 10억 g속에 녹아 있는 용 질의 질량(g)을 나타낸 농도랍 니다~ ppb= 용질의 질량 10 9 용액의 질량 B 몰 농도와 몰랄 농도 1. 몰 농도 1 용액 1L 속에 녹아 있는 용질의 몰수를 나타낸 농도 (단위 : M 또는 mol/l) 몰 농도(M)= 용질의 몰수(mol) = 용액의 부피(L) 용질의 질량/용질의 화학식량 용액의 부피(L) 0.1M NaOH용액 : 용액 1L 중에 NaOH 4.0g(화학식량 40.0)이 녹아 있는 용액 2 온도가 변하면 용질의 몰수는 변하지 않지만, 용액의 부피가 변하기 때문에 온 도에 따라 몰 농도가 달라진다. 즉, 용액의 온도가 증가하면 용액의 부피가 증 가하므로 몰 농도는 작아진다. 3 표준 용액 : 몰 농도를 정확하게 알고 있는 용액, 표준 용액을 이용하여 농도를 모르는 용액의 농도를 구할 수 있다. 32

36 4 0.1M NaOH 표준 용액의 제조 1) 과정 가. NaOH 4.0g을 전자저울로 정확히 재어 증류수 약 200mL에 녹인다. 나. 1L 부피 플라스크에 NaOH를 녹인 용액을 넣은 다음, 용액이 담겨있는 비커 를 증류수로 다시 씻어서 묻어 있는 용액까지 부피 플라스크에 넣는다. 다. 씻기병으로 부피 플라스크의 눈금까지 증류수를 채우고 부피 플라스크를 거 꾸로 들어 용액이 잘 섞이도록 흔들어 준 다음 가만히 제자리에 놓아둔다. 2) 표준 용액의 농도식 NaOH 수용액의 몰 농도(M) = NaOH 의 몰수 NaOH 수용액의 부피 = NaOH 0.1몰(4g / 40g/몰) 수용액의 부피 1L 3) 실험 해석 가. 용질과 용매의 부피를 모두 합하여 1L이므로 사용된 용매만의 정확한 부피 는 알 수 없다. 나. 온도 증가하면 용액의 부피도 증가하므로 용액의 몰 농도는 감소한다. 다. 용액 속에 녹아 있는 용질의 입자 수를 알 수 있으므로 몰 농도는 중화 반응 과 같은 적정 실험에 많이 이용된다. Real 화학 실험 [표준 용액(몰 농도) 만들기] msx/retrievesbjtdtl.ebs?sbjtid= S 몰랄 농도 1 용매 1kg(1000g) 속에 녹아 있는 용질의 몰수를 나타낸 농도 (단위 : 또는 mol/kg) 몰랄 농도( )= 용질의 몰수(mol) = 용매의 질량(kg) 용질의 질량/용질의 화학식량 용매의 질량(kg) 0.1 NaOH 용액 : 용매 1kg(1000g) 중에 NaOH 4.0g(화학식량 40.0)이 녹아 있는 용액(용액의 질량 1004g) 2 용매의 질량을 기준으로 한 농도이므로 온도에 관계없이 일정하고 용질의 양을 몰수로 나타내므로 입자수의 관계를 다루는 데 편리하다. 33

37 기출 문제 9강 용액의 농도 1번 2012_5월_대수능 예비시행 5번 영희는 공단 인근의 지하수가 먹는 물로 적합한지 알아보기 위해 다음과 같은 탐구를 수행하였다. [과정] (가) 먹는 물의 수질 기준을 조사하였다. (나) 지하수 A와 B를 채취하여 지하수에 포함된 물질의 농도 분석을 연구소에 의뢰하였다. [결과] 수질 기준 및 분석 결과의 일부 납 수은 수질 기준 0.01ppm 이하 0.01ppm 이하 지하수 A 0.005mg/L 불검출 지하수 B 0.01mg/L 0.02mg/L 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 분석한 지하수의 밀도는 1g/mL이고, 수은의 원자량은 200이다.) ㄱ. A에서 납 농도는 수질 기준을 초과하였다. ㄴ. B에서 수은 농도는 M와 같다. ㄷ. B는 먹는 물로 적합하지 않다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 2번 2014_4월_전국연합학력평가 10번 다음은 수산화 나트륨(NaOH) 표준 용액을 만드는 과정이다. (가) NaOH 4g을 비커에 넣고 소량의 증류수로 녹인다. (나) (가)의 용액을 500mL A 에 넣는다. (다) 500mL A 의 표시선까지 증류수를 채운다. (라) A 의 마개를 막고 흔들어 용액을 골고루 섞는다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, NaOH의 화학식량은 40 이다.) ㄱ. A는 부피 플라스크이다. ㄴ. 표준 용액의 농도는 0.2M이다. ㄷ. (나)와 (다)의 순서를 바꾸면 수용액의 몰 농도는 작아진다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 34

38 3번 2014_6월_대수능 모의평가 13번 표는 수용액 (가)와 (나)에 대한 자료이다. 수용액 (가) (나) 수용액의 양 100mL 110g 용질의 종류와 양 에탄올 24g 요소 20g 수용액의 밀도 0.96g/mL 1.1g/mL 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 에탄올과 요소의 분자량 은 각각 46, 60이다.) ㄱ. (가)의 질량 퍼센트 농도는 25%이다. ㄴ. (나)의 몰랄 농도는 이다. ㄷ. 몰농도는 (가) < (나)이다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 4번 2015_9월_대수능 모의평가 9번 다음은 A 수용액 (가)~(다)를 만드는 과정이다. (가) : 물 160g에 A 40g을 넣어 모두 녹인다. (나) : (가) 20g에 물을 넣어 용액 1L를 만든다. (다) : (가) 100g과 (나) 500mL를 혼합한다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, A의 화학식량은 100이 고, 온도는 일정하다.) ㄱ. (가)의 몰랄 농도는 2.5 이다. ㄴ. (나)의 몰농도는 0.04M이다. ㄷ. (다)에 녹아 있는 A의 양은 0.22몰이다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 35

39 수능개념 다지기 10강 용액의 농도 전환 A 퍼센트 농도와 몰 농도 1. 퍼센트 농도 : 용액 100g 속에 녹아 있는 용질의 질량(g)을 나타낸 농도(단위 : %) 퍼센트 농도(%) = 용질의 질량 용질의 질량 100 = 100 용액의 질량 (용매+용질)의 질량 2. 몰 농도 : 용액 1L 속에 녹아 있는 용질의 몰수를 나타낸 농도 (단위 : M 또 는 mol/l) 몰 농도(M)= 용질의 몰수(mol) 용질의 질량/용질의 화학식량 = 용액의 부피(L) 용액의 부피(L) 3. 퍼센트 농도(%)를 몰 농도(M)로 변환 : % 용액의 밀도가 g/ml 이며 용질의 분자량이 M w 인 경우 1 몰 농도의 정의 몰 농도(M) = 용질의 몰수(몰) = 용액의 부피(L) [용질의 질량 / 화학식량] (몰) 용액의 부피(L) 2 용질의 질량 : % 용액이란 용액 100g 속에 용질의 양 g이 존재함을 의미한다. 질량 3 용액의 부피 : 밀도 조건을 이용하여 [용액의 부피 = 용액의 밀도 ]임을 이용한다. 4 단위에 유의하며 대입한다. 몰 농도(M) = 용질의 몰수(몰) = 용액의 부피(L) B 퍼센트 농도와 몰랄 농도 1. 퍼센트 농도 : 용액 100g 속에 녹아 있는 용질의 질량(g)을 나타낸 농도(단위 : %) 퍼센트 농도(%) = 용질의 질량 용질의 질량 100 = 100 용액의 질량 (용매+용질)의 질량 2. 몰랄 농도 : 용매 1kg(1000g) 속에 녹아 있는 용질의 몰수를 나타낸 농도 (단 위 : 또는 mol/kg) 용질의 몰수(mol) 용질의 질량/용질의 화학식량 몰랄 농도( )= = 용매의 질량(kg) 용매의 질량(kg) 3. 퍼센트 농도(%)를 몰랄 농도(m)로 변환 : % 용액의 밀도가 g/ml 이 며 용질의 분자량이 M w 인 경우 36

40 1 몰랄 농도의 정의 몰랄 농도(m)= 용질의 몰수(mol) [용질의 질량 / 화학식량] (몰) = 용매의 질량(kg) 용매의 질량(kg) 2 용질의 질량 : % 용액이란 용액 100g 속에 용질의 양 g이 존재함을 의미한다. 3 용매의 질량 = 용액의 질량 - 용질의 질량 4 단위에 유의하며 대입한다. 몰랄 농도(m)= 용질의 몰수(mol) = 용매의 질량(kg) C 몰 농도와 몰랄 농도 1. 몰 농도 : 용액 1L 속에 녹아 있는 용질의 몰수를 나타낸 농도 (단위 : M 또 는 mol/l) 몰 농도(M)= 용질의 몰수(mol) 용질의 질량/용질의 화학식량 = 용액의 부피(L) 용액의 부피(L) 2. 몰랄 농도 : 용매 1kg(1000g) 속에 녹아 있는 용질의 몰수를 나타낸 농도 (단 위 : 또는 mol/kg) 용질의 몰수(mol) 용질의 질량/용질의 화학식량 몰랄 농도( )= = 용매의 질량(kg) 용매의 질량(kg) 3. 몰 농도(M)를 몰랄 농도(m)로 변환 : 몰 농도(M)인 용액의 밀도가 g/ml 이며 용질의 분자량이 M w 인 경우 1 몰랄 농도의 정의 몰랄 농도(m)= 용질의 몰수(mol) [용질의 질량 / 화학식량] (몰) = 용매의 질량(kg) 용매의 질량(kg) 2 용질의 몰수 : 몰 농도(M) 용액이란 용액 1L 속에 용질의 몰수 몰이 존재함 을 의미한다. 3 용매의 질량 = 용액의 질량 - 용질의 질량 1) 용액의 질량(g) = 용액의 밀도(g/mL) 용액의 부피(mL) 2) 용질의 질량(g) = 용질의 몰 수(몰) 용질의 화학식량(g/몰) 4 단위에 유의하며 대입한다. 몰랄 농도(m)= 용질의 몰수(mol) = 용매의 질량(kg) 37

41 기출 문제 10강 용액의 농도 전환 1번 2013_9월_대수능 모의평가 9번 다음은 철수가 M NaOH 수용액을 만드는 실험 과정이다. [실험 과정] (가) 250mL의 부피 플라스크에 순도가 99%인 NaOH g을 넣고, 수용액의 부피가 250mL 가 될 때까지 증류수를 넣어 0.10M NaOH 수용액을 만든다. (나) 피펫으로 과정 (가)의 수용액 ml를 취하여 다른 250mL의 부피 플라스크에 넣는다. (다) 과정 (나)의 부피 플라스크에 수용액의 부피가 250mL가 될 때까지 증류수를 넣어 M NaOH 수용액울 만든다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, NaOH의 화학식량은 40 이고, 0.10M NaO H 수용액의 밀도는 1.0g/mL이다.) ㄱ. 는 이다. ㄴ. 는 25이다. ㄷ. 0.10M NaOH 수용액의 퍼센트 농도는 0.40%이다. 1 ㄴ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 2번 2013_11월_2014 대수능 9번 1.5M 수산화 나트륨(NaOH) 수용액 L와 밀도가 1.06g/mL인 1.5 NaOH 수용액 0.1L를 혼합 한 수용액의 질량은 600g이다. 이 혼합 수용액의 퍼센트 농도(%)는? (단, NaOH의 화학식량은 40 이다.)

42 3번 2014_9월_대수능 모의평가 9번 표는 수용액 (가)~(다)에 대한 자료이다. 수용액 용질 용액 1L당 용질의 질량(g) 몰 농도(M) (가) X 40 (나) X 10 (다) Y 10 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 모든 수용액의 밀도는 1g/mL이다.) ㄱ. = 4 이다. ㄴ. 몰랄 농도는 (가)와 (다)가 같다. ㄷ. 퍼센트 농도는 (나)와 (다)가 같다. 1 ㄴ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 4번 2015_4월_전국연합학력평가 18번 그림 (가)와 (나)는 1.5 NaOH 수용액 1kg과 1.5M NaOH 수용액 500mL를 각각 나타낸 것이 다. (가)와 (나)는 용질의 몰분율이 서로 같다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, NaOH의 화학식량은 40 이고, 온도는 일정하다.) ㄱ. (가)에서 용질의 질량은 60g이다. ㄴ. (나)의 밀도는 1.06g/mL이다. ㄷ. (가)와 (나)의 퍼센트 농도(%)는 같다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 39

43 수능개념 11강 다지기 묽은 용액의 성질(1) A 증기 압력 내림 1. 증기 압력 ① 일정한 온도의 밀폐된 용기 속에 액체를 넣어 두었을 때 증발 속도와 응축 속 도가 같은 동적 평형 상태에서 액체의 증기가 나타내는 압력 ② 증기 압력의 측정 밀폐된 플라스크 내부에는 공기가 들어 있으므로 플라 스크 내부의 압력은 대기압 인 1기압과 같음 진공 펌프를 이용해서 밀폐 된 플라스크 내부의 공기를 뽑아내어 진공 상태를 만들 면 내부 압력은 0이 됨 액체를 주입하면 액체가 기 화되면서 기체 분자가 증가 하여 압력이 커지다가 일정 한 압력에 도달(동적 평형) 동적 평형 상태의 압력 =증기 압력 2. 증기 압력 내림( ) ① 일정한 온도에서 비휘발성 용질이 녹아 있는 용액의 증기 압력이 순수한 용매 의 증기 압력보다 낮아지는 현상 - = ( : 용매의 증기 압력, : 용액의 증기 압력) ② 증기 압력 내림이 나타나는 원인 1) 비휘발성 용질이 용매가 증발하는 표면의 일부를 차지하여 용매 입자가 증발 할 수 있는 표면적이 작아져 증발할 수 있는 용매 입자의 수가 감소하기 때문 이다. 2) 용매와 용질 입자사이의 인력으로 인하여 표면까지 도달하는 용매 입자 수가 감소하기 때문이다. ③ 용매와 용액의 증기 압력 비교 : 일정한 온도에서 순수한 물과 설탕물을 넣은 플라스크를 수은이 들어 있는 유리관으로 연결하여 양쪽 수은 기둥의 높이를 같게 맞춘 후 시간이 지나면 만큼의 높이 차이가 발생한다. 1) 증발 속도 : 순수한 물 > 설탕물 2) 증기 압력 : 순수한 물 > 설탕물 3) 만큼의 증기 압력 차이 형성 4) 이유 : 설탕물의 증기 압력이 물의 증기 압력보다 작기 때문 용매 용매 용액 용액 40 잠깐만요^^ 설탕물의 농도가 진할수록 증기 압력이 더욱 작아져 수은 기둥의 높이 차이는 커지게 되겠죠???

44 3. 라울 법칙과 증기 압력 내림 1 라울 법칙 : 비휘발성이고 비전해질인 용질이 녹아 있는 묽은 용액의 증기압력 ( 용 액 )은 용매의 몰분율( 용 매 )에 비례 한다. 용 액 = 용 매 용 매 ( 용 매 : 용매의 몰 분율, 용 매 : 용매의 증기 압력) 2 묽은 용액의 증기 압력 내림( )은 용매의 종류에 따라 다르고, 용매가 같으 면 용질의 종류에 관계없이 용질의 몰 분율( 용 질 )에 비례한다. = 용 매 - 용 액 = 용 매 - 용 매 용 매 = (1- 용 매 ) 용 매 = 용 질 용 매 B 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림 1. 용액의 끓는점 오름( )과 어는점 내림( ) 1 비휘발성 용질이 녹아 있는 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림은 용질의 종류 와는 관계없고, 몰랄 농도와 용매의 종류에 따라 달라진다. 2 끓는점 오름( ) : 용액의 끓는점( )과 용매의 끓는점( ) 차이 = - 3 어는점 내림( ) : 용액의 어는점( )과 용매의 어는점( ) 차이 = - 4 몰랄 오름 상수( )와 몰랄 내림 상수( ) : 용질의 종류에 관계없이 용매에 따라 다르며, 같은 용매에서는 용질의 종류에 관계없이 동일하다. 2. 끓는점 오름( )과 어는점 내림( )을 이용한 분자량 측정 1 비전해질 용질의 분자량 구하기 : 용매 g에 분자량이 M인 비전해질 용질 g이 녹아 있는 용액의 경우 끓는점 오름 을 이용 M 어는점 내림 을 이용 M M = M = 41

45 기출 문제 11강 묽은 용액의 성질(1) 1번 2014_6월_대수능 모의평가 15번 그림 (가)는 에서 농도가 다른 설탕물 A, B와 물이 서로 다른 플라스크에 들어 있는 모습을, (나)는 온도에 따른 A와 B의 증기 압력을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 설탕물은 라울 법칙을 따른다.) ㄱ. 에서 A의 증기 압력은 mmhg이다. B에서 설탕의 몰 분율 ㄴ. = 이다. A에서 설탕의 몰 분율 ㄷ. 기준 끓는점은 B가 A보다 높다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 2번 2015_6월_대수능 모의평가 12번 그림은 1기압에서 25 의 0.1M A 수용액을 단위 시간당 일정한 열량으로 가 열하여 얻은 용액의 온도 그래프 일부를 나타낸 것이다. 이 수용액에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, A는 비휘발성, 비전해질이고, 분자량은 180이며, 물의 끓는점 오름 상 수는 0.5 / 이고, 끓기 전 물의 증발은 무시한다.) ㄱ. 에서 증기압력은 1기압보다 크다. ㄴ. 25 에서 몰랄 농도는 0.1 보다 크다. ㄷ. 25 에서 밀도는 1.018g/mL보다 작다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄴ, ㄷ 3번 2015_9월_대수능 모의평가 5번 표는 고체 A와 B를 각각 녹인 2가지 수용액에 대한 자료이다. 용질의 질량(g) 물의 질량(g) 기준 어는점( ) A 수용액 B 수용액 A의 분자량 은? (단, A와 B는 비휘발성, 비전해질이다.) B의 분자량

46 수능개념 다지기 12강 묽은 용액의 성질(2) A 삼투압 1. 삼투 현상 1 삼투 현상 : 반투막을 사이에 두고 진한 용액과 묽은 용액을 넣으면 묽은 용액 의 용매 분자가 반투막을 통해 진한 용액 쪽으로 이동하는 현상 2 반투막 : 물과 같이 크기가 작은 용매 분자는 자유롭게 통과시키지만 설탕과 같은 큰 용질 분자는 통과시키지 못하는 막(예 : 셀로판 종이, 동물의 방광막, 식물의 세포막, 달걀의 속껍질 등) 3 삼투 현상의 예 1) 김치를 담글 때 배추를 소금물에 절인다. 배추에서 수분이 빠져나와 부피가 줄어들어 숨이 죽는다. 2) 적혈구를 증류수에 넣으면 터지고, 진한 설탕물에 넣으면 쭈그러진다. 증류 수에 넣으면 적혈구 속으로 물이 들어가면서 부피가 늘어나게 되어 터지게 되 고, 진한 설탕물에 넣으면 반대의 현상이 일어난다. 3) 식물에 비료를 너무 많이 주면 식물이 말라 죽는다. 식물 세포 내에서 토양 쪽으로 수분이 빠져 나온다. 2. 삼투압 1 삼투압 : 반투막을 사이에 두고, 용매와 용액을 넣거나 농도가 서로 다른 용액 을 넣으면 삼투 현상에 의해 높이 차이가 생기는데, 양쪽 수면의 높이가 다시 같아지도록 하기 위해 가하는 압력을 의미한다. 2 삼투압은 용매나 용질의 종류에 관계없이 일정량의 용액 속에 녹아 있는 용질 의 입자 수에 의해 영향을 받는다. 3 역삼투 : 농도가 큰 용액 쪽에 삼투압보다 더 큰 압력을 가했을 때 반투막을 통하여 농도가 진한 용액 쪽에서 농도가 묽은 용액 쪽으로 용매가 이동하여 농 도가 묽은 용액 쪽의 수면이 높아지는 현상 바닷물로 식수 만들기, 정수기 역삼투압 방식의 원리 Real 화학 실험 [삼투압] msx/retrievesbjtdtl.ebs?sbjtid= S 판트 호프 법칙 1 비휘발성, 비전해질 용질이 녹아 있는 묽은 용액의 삼투압은 용액의 몰 농도와 절대 온도에 비례한다. ( : 삼투압, : 몰 농도, : 기체 상수 (0.082atm L/mol K), : 절대 온도) 43

47 2 용질이 전해질인 용액의 삼투압 : 삼투압은 일정량의 용액 속에 녹아 있는 용질 입자 수에 의해 영향을 받기 때문에 전해질의 이온화로 생긴 용질 입자수의 증가로 인해 같은 농도의 비전해질 용액보다 크게 나타난다. 3 판트 호프 법칙을 이용한 분자량 측정 : 판트 호프 법칙을 이용하여 고분자 물질의 분자량을 측정할 수 있다., B 묽은 용액의 총괄성 1. 묽은 용액의 총괄성 : 비휘발성, 비전해질 용질이 녹아 있는 묽은 용액의 증 기 압력 내림, 끓는점 오름, 어는점 내림, 삼투압과 같이 용질의 종류에 관계없 이 용질의 입자 수에 따라 변하는 성질을 총괄성이라고 한다. 증기 압력 내림 끓는점 오름 어는점 내림 삼투압 용매 용질 용질의 비례 몰분율에 용액의 몰랄 농도 에 비례 용액의 몰랄 농도 에 비례 용액의 몰 농도에 비례 44

48 기출 문제 12강 묽은 용액의 성질(2) 1번 2014_10월_전국연합학력평가 7번 다음은 300K에서 물질 X의 분자량을 측정하기 위한 실험이다. [실험] (가) X 1g을 증류수에 녹여 200mL의 수용액을 만들었다. (나) 반투막으로 분리된 U자관에 물과 (가)의 X 수용액을 같은 부피만큼 각각 넣고 충분한 시 간이 지난 후 X 수용액 쪽의 액면이 높아졌다. (다) X 수용액에 기압을 가했더니 물과 수용액의 액면의 높이가 같다졌다. 실험 결과로 구한 X의 분자량은? (단, 기체 상수 = 기압 L/몰 K이고, X는 비휘발성, 비전해 질이다.) 번 2012_5월_대수능 예비시행 15번 그림은 물 100g에 용질 A와 B를 각각 녹였을 때 용질의 질량에 따른 A 수용액의 끓는점과 B 수 용액의 어는점을 나타낸 것이다. 물의 끓는점 오름 상수( b )는 0.52 / 이고, 어는점 내림 상수 ( f )는 1.86 / 이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 비휘발성, 비전 해질이고 서로 반응하지 않는다.) ㄱ. A의 분자량은 20 이다. ㄴ. 수용액 (나)의 끓는점은 이다. ㄷ. 수용액 (가)와 수용액 (나)를 혼합한 수용액의 어는점은 0.93 이다. 1 ㄴ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 45

49 3번 2013_6월_대수능 모의평가 12번 표는 수용액 (가)~(다)에서 용질의 질량, 어는점, 끓는점을 나타낸 것이다. 물 100g에 녹아 있는 1기압에서의 1기압에서의 수용액 용질 용질의 질량(g) 어는점( ) 끓는점( ) (가) A (나) B (다) C 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용질은 비휘발성, 비전해 질이다.) ㄱ. 분자량은 A가 B보다 크다. ㄴ. 몰랄 농도는 (다)가 (나)의 5배이다. ㄷ. 끓는점은 (다)가 (가)보다 1.3 높다. 1 ㄴ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 4번 2015_6월_대수능 모의평가 9번 표는 3가지 수용액에 대한 자료이다. 용질의 용질의 용액의 용액의 기준 수용액 분자량 질량(g) 질량(g) 어는점( ) A 에서의 삼투압(기압) B C 는? (단, 용질은 비휘발성, 비전해질이고 수용액의 밀도는 1g/mL이다.)

50 수능개념 다지기 13강 반응열과 엔탈피 A 반응열과 반응 엔탈피 1. 화학 반응과 열의 출입 1 반응열( ) : 화학 반응이 일어날 때 발생 또는 흡수하는 열량, 화학 반응이 일 어나면 반응 물질과 생성 물질의 에너지 함량이 달라지면서 그 차이만큼의 에 너지를 방출하거나 흡수하기 때문에 에너지 출입이 뒤따른다. 2 발열 반응 : 반응물의 에너지가 생성물의 에너지보다 크므로 화학 반응이 일어 날 때 열을 방출하는 반응이며, 주위의 온도가 올라간다. 3 흡열 반응 : 생성물의 에너지가 반응물의 에너지보다 크므로 화학 반응이 일어 날 때 열을 흡수하는 반응이며, 주위의 온도가 내려간다. 2. 엔탈피 1 엔탈피( ) : 일정한 압력에서 어떤 물질이 가지고 있는 고유한 총 에너지 함량 을 의미한다. 2 엔탈피의 절댓값을 정확하게 측정하는 것은 불가능하지만 반응열을 측정하면 물질이 가진 엔탈피의 차이를 알 수 있다. 3. 반응 엔탈피( ) 1 어떤 화학 반응에서 물질이 가지고 있는 열 함량을 엔탈피라고 하면, 일정 압력 에서 열의 출입은 엔탈피의 변화( ) 값으로 사용한다. 2 어떤 반응의 반응열( )은 보통 엔탈피의 변화 로 표시되기도 하며, 그 절 댓값은 서로 같고, 부호는 반대이다. 3 반응 엔탈피( ) = 생성 물질의 총 엔탈피 반응 물질의 총 엔탈피 = Σ (생성 물질) - Σ (반응 물질) 4 화학 반응이 진행되면 반드시 엔탈피의 변화가 따르며, 그 값은 상태 함수에 해 당한다. 발열 반응 엔탈피가 큰 물질이 화학 반응하여 엔 탈피가 작은 물질로 변할 경우 여분의 엔탈피를 열의 형태로써 외부로 방출 하는 반응이 일어난다. 따라서 반응이 일어나면 주위의 온도가 올라간다. Σ (생성 물질) < Σ (반응 물질) : ( )0, ( )0 흡열 반응 엔탈피가 작은 물질이 화학 반응하여 엔탈피가 큰 물질로 변할 경우 부족한 엔탈피를 열의 형태로써 외부에서 흡 수하는 반응이 일어난다. 따라서 반응 이 일어나면 주위의 온도가 내려간다. Σ (생성 물질) > Σ (반응 물질) : ( )0, ( )0 잠깐만요^^ 상태 함수란 변화한 경로에는 무 관하고, 주어진 조건에서 물질이 가진 양에 따라서만 달라지는 것 을 의미한답니다~~ 47

51 B 열화학 반응식 1. 열화학 반응식 : 화학 반응이 일어날 때 출입하는 열 에너지(반응열( )이나 반응 엔탈피( ))를 화학 반응식에 표시하여 나타낸 식 2. 열화학 반응식 의미 1 계수 비 : 반응하는 물질 또는 생성되는 물질의 몰수 비 2 상태 표시 : 어떤 물질이 가지는 엔탈피는 상태에 따라 달라지므로 반드시 물 질의 상태를 표시한다. 고체 ( ), 액체 ( ), 기체 ( ), 수용액 ( )으로 나타낸다. 3 반응 당시의 온도와 압력을 표시해야 하며, 표시가 없는 경우 25, 1기압에서 의 반응에 해당한다. 4 반응에 참여하는 반응물질이나 생성물질의 양에 비례하므로 화학 반응식의 계 수에 유의한다. 5 와 를 혼용해서 사용하므로 부호에 유의한다. = - 6 정반응과 역반응의 반응열 : 크기는 동일하고, 부호는 반대이다. C 반응열의 종류 1. 연소열 1 물질 1몰이 완전 연소할 때 방출하는 열량으로 연소 반응은 항상 발열 반응이 므로 는 (-)값을 가진다. 2 48

52 2. 중화열 1 산의 H ( ) 1몰과 염기의 OH ( ) 1몰이 중화 반응하여 안정한 물 1몰이 생 성될 때 주위로 방출하는 열량이다. 2 강산과 강염기의 중화 반응은 알짜 이온 반응식이 동일하므로 산, 염기의 종류 에 관계없이 = -55.8kJ 로 항상 일정하다 생성열( ) 1 어떤 물질 1몰이 그 성분 원소의 가장 안정한 홑원소 물질로부터 화합물 1몰이 생성될 때의 반응열이다. 2 표준 생성열( ) : 표준 상태(25, 1기압)에서의 생성열로서 가장 안정한 홑원소 물질의 표준 생성열은 0이므로 그 물질의 상대적 엔탈피 값으로도 사용 된다. 3 홑원소 물질의 표준 생성열 : 홑원소 물질 중에서 가장 안정한 원소의 표준 생 성열은 0이다. 4. 분해열 1 어떤 물질 1몰이 성분 원소의 가장 안정한 홑원소 물질로 분해될 때 출입하는 반응열로서 같은 물질의 분해 반응은 생성 반응의 역반응에 해당하므로 분해열 은 생성열과 크기는 동일하고 부호는 반대이다 용해열 1 어떤 물질 1몰이 다량의 용매에 완전히 용해될 때 출입하는 반응열이다. 2 대부분의 고체들이 물에 용해될 때에는 열을 흡수하는 흡열 반응이 일어나지만, CaO, NaOH 등의 고체가 물에 용해될 때에는 열이 방출되는 발열 반응이 일어 난다. 3 기체 및 액체가 물에 용해될 때에는 대부분 열을 방출한다. 49

53 기출 문제 13강 반응열과 엔탈피 1번 2013_6월_대수능 모의평가 19번 자료는 흑연과 다이아몬드가 각각 산소와 반응할 때의 열화학 반응식을, 그림 (가)와 (나)는 이들 의 구조를 모형으로 순서 없이 나타낸 것이다. C(, 흑연) + O (g) CO (g) C(, 다이아몬드) + O (g) CO (g) =-393.5kJ/mol =-395.4kJ/mol 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. (나)는 분자 결정이다. ㄴ. 엔탈피( )는 다이아몬드가 흑연보다 크다. ㄷ. C( )가 기체 상태의 원자(C(g))로 될 때 엔탈피 변화( )는 다이아몬드가 흑연보다 작다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄴ, ㄷ 2번 2013_9월_대수능모의평가 19번 표는 25, 1기압에서 에탄올(C H OH)과 다이메틸에테르(CH OCH )의 생성 엔탈피( )와 연소 엔탈피( )를 나타낸 것이다. 화합물 생성 엔탈피(kJ/mol) 연소 엔탈피(kJ/mol) C H OH(g) C H OH( ) CH OCH (g) 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 25 이며, 압력은 1기압이다.) ㄱ. > 이다. ㄴ. 반응 C H OH(g) CH OCH (g)는 발열 반응이다. ㄷ. 가장 안정한 성분 원소로 분해될 때 1몰의 엔탈피 변화( )는 C H OH( )이 CH OCH (g) 보다 크다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 50

54 3번 2014_9월_대수능 모의평가 2번 다음은 냉각 팩에 관한 실험이다. (가) 물이 든 밀봉된 비닐 봉지와 질산 암모늄(NH NO )을 지퍼 백에 넣 는다. (나) 지퍼 백을 닫고 손으로 눌러 물이 든 비닐 봉지를 터뜨리면 NH NO 이 녹으면서 차가워진다. 이 실험에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. (나)에서 지퍼 백 내부의 질량은 감소한다. ㄴ. (나)에서 일어나는 반응은 발열 반응이다. ㄷ. NH NO ( )의 용해 엔탈피( )는 0보다 크다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 4번 2014_11월_2015 대수능 2번 다음은 실생활에서 일어나는 3가지 현상이다. 반응 ᄀ~ᄃ 중 발열 반응만을 있는 대로 고른 것은? 1 ᄀ 2 ᄂ 3 ᄀ, ᄂ 4 ᄀ, ᄃ 5 ᄂ, ᄃ 51

55 수능개념 다지기 14강 반응열 측정과 헤스 법칙 A 반응열 측정 1. 비열과 열용량 1 비열( )(J g ) : 어떤 물질 1g의 온도를 1 올리는데 필요한 열량으로 물질 의 종류에 따라 다르다. 2 열용량( )(J ) : 어떤 물질의 온도를 1 올리는데 필요한 열량으로 물질의 종류와 질량에 따라 달라진다. 열용량( ) = 비열( ) 질량( ) 3 열량( )(J) : 어떤 물질이 방출하거나 흡수하는 총 열량은 그 물질의 비열( )과 질량( ), 온도 변화( )를 곱하여 구할 수 있다. = 비열( ) 질량( ) 온도 변화( ) 2. 열량계 1 화학 반응에서 출입하는 열량을 측정하는 장치 2 간이 열량계 : 반응열을 측정하기 위해 사용되는 간단한 장치의 열량계 1) 실험 가정 : 화학 반응에서 발생하는 열량은 열량계 속의 물이 모두 흡수한다 고 가정한다. 2) 반응열의 계산 : 반응에서 발생한 열량( ) = 간이 열량계 속 물이 얻은 열량 연 료 = 물의 비열( ) 물의 질량( ) 물의 온도 변화( ) 3 통 열량계 : 정확한 연소열을 측정하기 위해 발생하는 열이 외부로 빠져 나가 지 않도록 고안된 실험 기구 1) 실험 가정 : 화학 반응에서 발생하는 열량은 열량계와 그 속의 물이 모두 흡수 한다고 가정한다. 2) 반응열의 계산 : 반응에서 발생한 열량( ) = 통 열량계와 물이 얻은 열량 연 료 = {물의 비열( ) 물의 질량( ) 물의 온도 변화( )} + {통 열량계의 비열( ) 통 열량계의 질량( ) 통 열량계의 온도 변화( )} = {물의 비열( ) 물의 질량( ) 물의 온도 변화( )} + {통 열량계의 열용량( ) 물의 온도 변화( )} 52

56 B 헤스 법칙 1. 헤스 법칙(총열량 불변의 법칙) 1 화학 반응이 일어나는 동안 방출 또는 흡수되는 열량은 반응 전의 물질의 종류 및 상태와 반응 후의 물질의 종류 및 상태만 같으면 반응 경로에 관계없이 항 상 일정하다. 2 헤스의 법칙을 이용하면 이미 알고 있는 반응열을 통해 실험적으로 구하기 어 려운 반응열의 계산이 가능하다. 2. 표준 생성열과 반응 엔탈피 1 표준 생성열은 물질의 상대적 엔탈피 값으로 사용할 수 있으므로 이를 이용해 화학 반응의 반응 엔탈피를 구할 수 있다. 2 반응 엔탈피( ) = 생성 물질의 총 엔탈피 반응 물질의 총 엔탈피 = ΣΔH (생성 물질) - ΣΔH(반응 물질) = Σ (생성 물질) - Σ (반응 물질) Real 화학 실험 [반응열 측정을 이용한 헤스 법칙] msx/retrievesbjtdtl.ebs?sbjtid= S

57 기출 문제 14강 반응열 측정과 헤스 법칙 1번 2013_11월_2014 대수능 5번 다음은 열량계를 이용하여 탄소 가루를 연소시킬 때 발생하는 열량을 구하는 실험이다. [실험 과정] (가) 0.6g의 탄소 가루와 0.1몰의 산소 기체를 강철 용기에 넣는다. (나) 열량계의 온도( )를 측정한다. (다) 점화 장치로 0.6g의 탄소 가루를 완전 연소시킨 후 열량계의 온도( ) 를 측정한다. [실험 결과 및 자료] 열량계의 열용량 kJ/ 이 실험에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. 강철 용기 내부 기체의 전체 몰수는 반응 전이 반응 후보다 크다. ㄴ. 탄소 가루가 완전 연소될 때 20kJ의 열이 발생한다. ㄷ. (다)에서 탄소 가루가 불완전 연소되면 는 23.7 보다 낮게 측정된다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 2번 2014_4월_전국연합학력평가 5번 다음은 에탄올의 연소열을 이용하여 열량계의 열용량을 측정하는 실험이다. [과정] (가) 강철 통 속 시료 접시에 에탄올 2g을 넣는다. (나) 강철 통을 둘러쌀 수 있도록 물을 채운 후 물의 온도( )를 측정한다. (다) 에탄올을 완전 연소시킨 후 물의 최고 온도( )를 측정한다. (라) 에탄올의 연소열을 이용하여 열량계의 열용량을 계산한다. [측정 결과 및 자료] 에탄올의 연소열 에탄올의 분자량 kJ/몰 46 열량계의 열용량(kJ/ )은?

58 3번 2013_11월_2014 대수능 12번 그림은 25, 1기압에서 몇 가지 반응의 엔탈피 관계를 나타낸 것이다. CO (g), H O (g)의 생성열 은 각각, 이고, H O ( )의 분해열은 이다. 이 과정에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. H O ( )의 몰 증발열( )은 4( + )이다. ㄴ. 과정 (가)의 엔탈피 변화는 3-4 이다. ㄷ 에 해당하는 반응은 흡열 반응이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 4번 2014_4월_전국연합학력평가 17번 다음은 표준 상태(25, 1기압)에서 몇 가지 반응의 열화학 반응식이다. N ( ) + 3H ( ) 2NH ( ) NH ( ) + HCl( ) NH Cl( ) N ( ) + 4H ( ) + Cl ( ) 2NH Cl( ) HCl( )의 표준 생성 엔탈피( )는? 1 ( ) 2 ( +2 - ) 3 (- - + )

59 수능개념 다지기 15강 반응열과 결합 에너지 A 반응열과 결합 에너지 1. 결합 에너지(결합 해리 에너지) 1 기체 상태의 분자 1몰에 있는 원자 사이의 공유 결합을 끊어서 원자로 만드는 데 필요한 에너지이다. 2 결합이 강하여 결합을 끊어내기 어려울수록, 결합 차수가 클수록, 결합 길이가 짧을수록 결합에너지가 크게 나타난다. 3 결합 에너지와 반응열 : 결합이 끊어질 때에는 결합 에너지 만큼의 에너지를 흡 수하고, 결합이 생성될 때에는 결합 에너지 만큼의 에너지를 방출한다. 2. 반응열과 결합 에너지 1 반응 엔탈피( ) = 생성 물질의 총 엔탈피 반응 물질의 총 엔탈피 = ΣΔH(생성 물질) - ΣΔH(반응 물질) = Σ (생성 물질)-Σ (반응 물질) = 반응 물질의 결합 에너지의 합 - 생성 물질의 결합 에너지의 합 56

60 기출 문제 15강 반응열과 결합 에너지 1번 2013_6월_대수능 모의평가 15번 표는 온도 와 압력 에서 몇 가지 물질의 반응 엔탈피( )를 나타낸 것이다. 물질 생성 엔탈피(kJ/mol) 연소 엔탈피(kJ/mol) H O ( ) - CO ( ) - C H OH( ) 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 와 에서 물질은 모두 기체 상태이다.) ㄱ. 와 에서 H ( )의 연소 엔탈피(kJ/mol)는 과 같다. ㄴ. 는 이다. ㄷ. [C H OH( ) + 3O ( )]의 결합 에너지 총합은 [2CO ( ) + 3H O ( )]의 결합 에너지 총합보 다 작다. 1 ㄴ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 2번 2014_6월_대수능 모의평가 9번 그림은 25, 1기압에서 몇 가지 반응의 엔탈피( ) 변화를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. = -( ) 이다. ㄴ. CO ( )의 생성 엔탈피는 이다. ㄷ. O-H의 결합 에너지는 이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 57

61 3번 2014_9월_대수능 모의평가 17번 다음은 25, 1기압에서 두 반응의 엔탈피( ) 변화와 이 반응에 관련된 세 물질의 생성 엔탈피를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. C-H의 결합 에너지는 이다. ㄴ. 는 -( )보다 크다. ㄷ. - 는 이다. 1 ㄴ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 4번 2014_11월_2015 대수능 11번 다음은 25, 1기압에서 2가지 열화학 반응식과 3가지 결합의 결합 에너지이다. H ( ) + F ( ) 2HF( ) = -546kJ F ( ) + 2HCl( ) Cl ( ) + 2HF( ) = kj 결합 H-H H-Cl Cl-Cl 결합 에너지(kJ/몰) 는?

62 수능개념 다지기 16강 반응의 자발성(1) A 자발적 변화와 비자발적 변화 1. 자발적 변화 1 외부의 영향 없이 스스로 일어나는 변화 2 예 : 뜨거운 물을 공기 중에 두면 식는다. 물에 잉크를 떨어뜨리면 물 전체로 잉크가 퍼져 나간다. 2. 비자발적 변화 1 외부의 영향이 있을 때만 일어나는 변화 2 예 : 물이 수소 기체와 산소 기체로 분해되는 것은 자발적으로 일어나지 않는 다. 물에 퍼져 있는 잉크가 모여 잉크 방울을 만드는 것은 자발적으로 일어나 지 않는다. 3. 자발적 변화와 비자발적 변화의 방향 1 물에 잉크 방울을 떨어뜨렸을 경우 2 콕으로 연결된 두 용기의 한쪽에만 기체를 넣고 콕을 연 경우 B 엔트로피 1. 엔트로피 1 무질서도와 자발적 과정 : 무질서한 상태가 일어날 확률이 크기 때문에 무질서 도가 증가하는 과정은 자발적으로 진행된다. 2 엔트로피( ) : 무질서도를 나타내는 척도로서 무질서도가 클수록 엔트로피가 크게 나타난다. 2. 엔트로피 변화( ) 1 최종 상태의 엔트로피에서 초기 상태의 엔트로피를 뺀 값이다. = 최 종 - 초 기 59

63 2 엔트로피가 증가 하는 경우 1) 고체 액체 기체로 상태가 변할 때 2) 반응 후 기체 분자 수가 증가할 때 3. 엔트로피 변화( )와 자발성 1 엔트로피가 증가하는 과정은 자발적인 과정이다. 2 엔트로피가 작아 덜 무질서한 상태보다 엔트로피가 커서 더 무질서한 상태로 있을 수 있는 확률(가능성)이 크다. 3 두 용기에 4개의 기체 분자가 들어 있는 경우 분자들의 가능한 배열 상 태와 경우의 수 60

64 C 열역학 법칙 1. 계와 주위 1 우주(Universe, 전체)는 계와 주위로 나누어진다. 2 계(System) : 우리가 관심을 갖는 대상, 반응이 직접 일어나는 영역, 화학 반응 에서는 반응물과 생성물을 의미한다. 3 주위(Surroundings) : 계를 제외한 모든 부분, 화학 반응에서는 반응물과 생성 물을 제외한 반응 용기, 주변 공기, 공간 등을 의미한다. 2. 계의 종류 열린계 닫힌계 고립계 물질이나 에너지를 주위와 교환할 수 있는 계 주위와 물질은 교환할 수 없지만 에너지를 교환할 수 있는 계 물질과 에너지를 주위와 교환하지 않는 계 3. 에너지 보존 법칙(열역학 제 1법칙) 1 계가 갖는 전체 에너지를 내부 에너지라고 한다. 2 계의 내부 에너지를 정확하게 알 수는 없지만, 화학 변화 및 물리 변화가 일어 날 때 수반되는 내부 에너지의 변화는 측정할 수 있다. 3 열역학 제 1법칙 : 계의 내부 에너지는 열이나 일로 전환되어 주위와 교환할 수 있지만, 새롭게 생기거나 없어지지 않으므로 반응 전과 후의 계와 주위의 에너지 총합은 항상 일정하다. 4. 엔트로피 증가 법칙(열역학 제 2법칙) 1 전체(우주)의 엔트로피 변화 : 전체(우주)는 계와 주위로 구성되므로 전체의 엔 트로피 변화( 전 체 )는 계의 엔트로피 변화( 계 )와 주위의 엔트로피 변화 ( 주 위 )를 합한 값과 같다. 전 체 = 계 + 주 위 2 어떤 반응이 자발적으로 일어날 것인지를 예측하기 위해서는 계의 엔트로피 변 화( 계 )와 주위의 엔트로피 변화( 주 위 )를 함께 고려해야 한다. 3 열역학 제 2법칙 : 전체(우주)는 물질과 에너지를 교환할 수 있는 주위가 없기 때문에 고립계이다. 따라서 전체(우주)에서 일어나는 자발적인 과정은 항상 전 체 엔트로피가 증가하는 방향으로 진행된다. 전 체 > 0 잠깐만요^^ 고립계는 주위와 물질과 에너지 를 교환하지 않아 엔트로피가 증 가하는 과정은 항상 자발적으로 일어나지요~~~ 한편, 닫힌계와 열린계의 경우 계의 엔트로피가 감소하여도 반 응이 자발적으로 진행될 수 있는 데, 그 이유는 주위의 엔트로피 가 증가하기 때문이에요~~~ 따라서 고립계가 아니라면~ 계와 주위의 엔트로피가 어떻게 변화되었는지 함께 고민해봐야 합니다^^ 61

65 기출 문제 16강 반응의 자발성(1) 1번 2012_5월_대수능 예비시행 6번 다음은 드라이아이스가 승화하는 화학 반응식이다. CO ( ) CO ( ) 25 에서 드라이아이스가 승화할 때에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. 계의 엔트로피 변화( 계 )는 양(+)의 값이다. ㄴ. 주위의 엔트로피 변화( 주 위 )는 음(-)의 값이다. ㄷ. 전체 엔트로피 변화( 전 체 = 계 + 주 위 )는 양(+)의 값이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 2번 2013_6월_대수능 모의평가 13번 다음은 질산 암모늄(NH NO )을 물에 녹일 때 온도 변화를 알아보는 실험이다. [실험 과정] (가) 삼각 플라스크에 100g의 물을 넣은 후 물의 온도( )를 측정한다. (나) 고체 NH NO 8g을 완전히 녹인 후 수용액의 온도( )를 측정한다. [실험 결과] = 23.8, = 17.3 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. 계(NH NO )의 엔트로피는 증가하였다. ㄴ. 주위의 엔탈피는 증가하였다. ㄷ. 전체 엔트로피는 증가하였다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 62

66 3번 2013_9월_대수능 모의평가 8번 그림은 기체 A 와 기체 B 로부터 기체 AB 이 생성되는 반응을 모형으로 나타낸 것이다. 이 반 응은 자발적이다. 이 반응에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이고, 온도와 압력은 일정하며, 계 와 주 위 는 각각 계와 주위의 엔트로피 변화이다.) ㄱ. 계 < 0 이다. ㄴ. 발열 반응이다. ㄷ. 계 > 주 위 이다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 4번 2014_9월_대수능 모의평가 4번 다음은 메탄올(CH OH)이 연소되는 화학 반응식이다. 2CH OH( ) + 3O ( ) 2CO ( ) + 4H O ( ) 그림 (가)~(다)와 같이 CH OH이 각각 열린계, 닫힌계, 고립계에서 연소되고 있다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? 1 (가)에서 계의 엔탈피는 감소한다. 2 (나)에서 주위의 엔트로피는 감소한다. 3 (나)에서 계와 주위 사이에 물질 이동은 없다. 4 (다)에서 계의 엔트로피는 증가한다. 5 (다)에서 주위의 온도는 변하지 않는다. 63

67 수능개념 다지기 17강 반응의 자발성(2) A 계와 주위의 변화 1. 계의 엔탈피 변화와 주위의 엔트로피 변화 관계 1 주위의 엔트로피 변화( 주 위 )는 계로 출입하는 열에 의한 에너지의 흐름에 의 해 결정된다. 1) 반응계가 발열 반응( < 0)인 경우 : 열이 주위로 전달되므로 주위를 구성 하고 있는 입자들의 무질서한 운동은 증가 주 위 > 0 2) 반응계가 흡열 반응( > 0)인 경우 : 열이 주위에서 흡수되므로 주위를 구 성하고 있는 입자들의 무질서한 운동은 감소 주 위 < 0 2 반응의 자발성은 전 체 (= 계 + 주 위 )에 의해 결정되므로 계와 주위의 엔 트로피 변화를 비교해야 한다. 3 주 위 의 크기는 열이 출 입할 때의 온도에 따라 달라진다. 열 1) = 온도 2) 주 위 는 전달된 열의 양에 비례하고, 온도에는 반비례한다. 계 4 일정한 압력에서 주위에 전달된 열은 계 에 해당하므로 주 위 = 이다. B 자유 에너지 1. 자유 에너지 1 반응의 자발성 여부를 주위와 관계없이 계의 성질만으로 나타내기 위해 계의 엔탈피와 엔트로피를 이용하여 정의한다. 계 2 전 체 = 계 + 주 위 = 계 계 계 = = 3 열역학 제 2법칙 : 자발적 과정에서 우주(전체)의 엔트로피는 항상 증가한다. 전 체 > 0 > 0 < 0 : 일정한 온도와 압력에서 자발적 과정은 자유 에너지가 감소하는 방향이다. 2. 자유 에너지와 반응의 자발성 구분 예 <0, >0 모든 온도에서 (-) >0, <0 모든 온도에서 (+) <0, <0 >0, >0 낮은 온도에서 (-) 높은 온도에서 (+) 높은 온도에서 (-) 낮은 온도에서 (+) 64

68 기출 문제 17강 반응의 자발성(2) 1번 2013_11월_2014 대수능 18번 다음은 반응 (가)~(다)의 열화학 반응식이다. (가) N O ( ) 2NO ( ) (나) N ( ) + 3H ( ) 2NH ( ) (다) 2SO ( ) + O ( ) 2SO ( ) = kj = -92 kj = -198 kj 그림은 온도( )에 따른 반응 (가)~(다)의 자유 에너지 변화( )를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. A는 (나)에 해당한다. ㄴ. B에서 > 일 때, > 이다. ㄷ. (가)에서 > 0 이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 2번 2014_9월_대수능 모의평가 12번 다음은 25, 1기압에서 2가지 열화학 반응식이다. (가) 2H ( ) + O ( ) 2H O ( ) (나) H ( ) + O ( ) H O ( ) = -484kJ = -136kJ 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. (가)의 엔트로피 변화( )는 0보다 작다. ㄴ. 반응 (나)가 일어날 때 열은 주위에서 계로 이동한다. ㄷ. 2H O ( ) 2H O ( ) + O ( ) 반응의 자유 에너지 변화( )는 0보다 크다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 65

69 3번 2015_6월_대수능 모의평가 3번 다음은 1기압에서 암모니아(NH )가 질소(N )와 수소(H )로 분해되는 반응의 열화학 반응식이다. 2NH ( ) N ( ) + 3H ( ) > 0 1기압에서 이 반응이 일어날 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. 반응 과정에서 계의 엔트로피는 증가한다. ㄴ. 전체(계+주위) 에너지 총량은 반응 전과 반응 후가 같다. ㄷ. 이 반응은 온도와 무관하게 항상 자발적이다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 4번 2015_6월_대수능 모의평가 14번 다음은 1기압에서 반응 (가)~(다)의 화학 반응식과 온도에 따른 (가)와 (나)의 자유 에너지 변화 ( )를 나타낸 것이다. (가) A( ) + B( ) C( ) (나) 3A( ) + 2D( ) C( ) + 2E( ) (다) B( ) + 2E( ) 2A( ) + 2D( ) 온도, 1기압에서 (가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. (가)의 반응 엔트로피( )는 0보다 크다. ㄴ. (나)는 자발적 반응이다. ㄷ. (다)의 반응 엔탈피( )는 0보다 크다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 5번 2015_9월_대수능 모의평가 11번 다음은 25 에서 3가지 열화학 반응식이다. (가) 2NH ( ) 3H ( ) + N ( ) (나) N H ( ) 2H ( ) + N ( ) (다) H ( ) + N H ( ) 2NH ( ) = 92kJ, = =, = = -187 kj 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. > 0 이다. ㄴ. < 0 이다. ㄷ. (다)에서 결합 에너지 총합은 반응물이 생성물보다 크다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 66

70 수능개념 다지기 18강 화학 평형과 평형 상수 A 화학 평형 1. 가역 반응과 비가역 반응 1 가역 반응 : 온도, 압력, 농도 등 반응 조건에 따라 정반응과 역반응이 모두 일 어날 수 있는 반응(대부분의 화학 반응) 2 비가역 반응 : 역반응이 무시할 만큼 매우 적게 일어나거나 거의 일어나지 않 는 반응(연소 반응, 기체 발생 반응, 산과 염기의 중화 반응, 앙금 생성 반응) 기체 발생 반응 중화 반응 앙금 생성 반응 2. 화학 평형 1 동적 평형 : 가역 반응에서 정반응과 역반응이 동시에 같은 속도로 일어나 겉 으로는 반응이 정지된 것처럼 보이는 상태이다. 처음에는 증발 속도가 응결 속도보다 크지만 시간이 지나면 기체 분자 수는 증가하게 되고, 마침내 증발 속도와 응결 속도가 같아지는 동적 평형 상태가 증발 되어 더 이상 증발이 일어나지 않는 것처럼 보인다. : 물 수증기 응결 2 화학 평형 상태 : 농도, 압력, 색깔 등이 일정하게 유지되어, 겉보기에는 반응이 정지된 것 같으나 실제는 정반응과 역반응이 같은 속도로 진행되고 있는 동적 평형 상태이다. A + B C + D 잠깐만요^^ 화학 평형은~~~ 가역 반응에서만 이루어지며, 비 가역 반응에서는 평형 상태가 존 재하지 않는답니다^^ 3 평형 상태에서는 반응 물질과 생성 물질의 농도가 일정하게 유지되는 상태이지 서로의 농도가 같은 상태는 아니다. 3. 화학 평형 상태의 특징 1 닫힌계에서만 성립되며, 반드시 반응 물질과 생성 물질이 함께 존재해야 한다. 2 정반응의 속도와 역반응의 속도가 동일한 동적 평형 상태이다. 3 반응 물질과 생성 물질이 함께 존재하며, 각 물질의 농도는 일정하게 유지된다. 67

71 4 화학 반응식의 계수 비는 물질의 평형 농도비와는 무관하며, 반응하는 몰수의 비를 의미한다. 5 온도, 압력, 농도 등의 조건을 변화시키면 새로운 평형 상태에 도달한다. 4. 자유 에너지( )와 화학 평형 1 일정한 온도와 압력에서 일어나는 화학 반응의 자발성 여부는 자유 에너지 변 화로 판단할 수 있다. 2 화학 반응에서는 자유 에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 자발적으로 진행된다. < 0 3 평형 상태에서는 정반응과 역반응 어느 쪽으로도 자발적인 반응이 일어나지 않 으므로 가 최소가 되는 지점에서 평형에 도달하게 된다. = 0 구분 상태 < 0 = 0 > 0 평형에 도달하기 전 상태이며, 자발적으로 정반응이 일어나 평형에 도달하게 됨 화학 평형 상태 동적 평형으로 정반응과 역반응 어 느 쪽으로도 자발적인 반응이 진행되지 않는 상태 평형에 도달한 계가 비자발적인 상태가 되어 자발적으 로 역반응이 일어나 평형 상태를 회복하려고 함 B 평형 상수 1. 평형 상수( ) 1 화학 평형의 법칙 : 일정한 온도에서 가역 반응이 평형 상태에 있을 때 반응 물질의 농도의 곱과 생성 물질의 농도의 곱의 비는 항상 일정하다. 2 평형 상수( ) : A + B C + D 의 반응이 평형에 있을 때, ([A], [B], [C], [D] : 평형 상태에서의 각 물질의 몰 농도) 68

72 3 화학 반응은 양쪽으로 일어나 평형을 이루므로 정반응의 반응 속도와 역반응의 반응 속도를 각각 A B, C D 라 둔다면 평형 상태에서는 정반응과 역반응의 반응 속도가 같게 된다. A B = C D C D A B = = 2. 평형 상수( )의 특징 1 일정한 온도에서 항상 일정한 값을 가지며 단위는 없다. 2 온도에 의해서만 변하며, 농도와 압력에 의해서는 변하지 않는다. 3 역반응의 평형 상수 : 정반응의 평형 상수( )와 서로 역수 관계이므로 에 해당한다. 4 같은 반응이라도 화학 반응식의 계수가 달라지면 평형 상수 값은 달라진다. 구분 평형 상수 반응식의 계수가 2배 두 화학 반응식을 더해서 나온 화학 반응식의 평형 상수 두 화학 반응식을 빼서 나온 화학 반응식의 평형 상수 5 순수한 고체나 액체, 용매는 양에 관계없이 평형에 영향을 미치지 않기 때문에 고체 물질( )이나 용매로 사용된 물( )은 평형 상수식에 표현하지 않는다. 3. 평형 상수 구하기 1 화학 반응식과 각 물질들의 평형 농도를 알아야 가능하다. 2 화학 반응식의 계수를 맞추어 반응식을 완결한 후 평형 상수식을 세운다. 3 화학 반응의 양적 관계를 이용하여 각 물질의 평형 농도를 구한다. 4 평형 상수식에 평형 농도를 대입하여 평형상수 를 구한다. [2013_10월_전국연합학력평가] 그림은 A( )+B( ) C( )의 반응에 대해 초기 상태와 평형 상태에서 기체 A~C의 몰수를 나 타낸 것이다. 평형 상태에서 의 값과 평 형 상수( )를 구하시오. (단, 온도는 일정하다.) 4. 평형 상수의 의미 > 1 < 1 구분 평형 상태에서 생성 물질 농도 곱 > 반응 물질 농도 곱 평형 상태에서 반응 물질 농도 곱 > 생성 물질 농도 곱 의미 정반응 쪽으로 우세하게 진행 되다가 평형 상태에 도달 역반응 쪽으로 우세하게 진행 되다가 평형 상태에 도달 반응 속도와 평형 상수의 크기와는 무관 : 반응 속도가 빠르면 평형에 도달하는 시간이 짧아질 뿐, 반응 물질의 농도와 생성 물질의 농도에는 영향을 주진 않기 때문 69

73 기출 문제 18강 화학 평형과 평형 상수 1번 2012_5월_대수능 예비시행 19번 다음은 기체 A와 B의 화학 반응식과 용기에 들어 있는 기체 A와 B의 상태를 나타낸 것이다. A( ) + B( ) C( ) 콕을 열어 A와 B가 반응하여 평형에 도달하였을 때, 용기에 들어 있는 기체의 전체 분자 수는 0.5mol이었다. 이 평형 상태에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하다.) ㄱ. 기체의 전체 압력은 콕을 열기 전 A( )의 압력보다 작다. ㄴ. 분자 수는 B( )가 C( )보다 작다. ㄷ. 평형 상수( )는 20이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 2번 2013_9월_대수능 모의평가 16번 다음은 기체 A가 기체 B로 되는 반응의 화학 반응식이다. A( ) B( ) ( 는 반응 계수) 표는 강철 용기에 4.0M의 기체 A를 넣고 반응시킨 후 평 형에 도달하였을 때 평형 농도를 나타낸 것이다. 이 평형 상태에서 A의 몰 분율은 이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하다.) ㄱ. 는 2.5이다. ㄴ. 분자량은 B가 A의 2배이다. ㄷ. 평형 상수( )는 이다. A B 초기 농도(M) 평형 농도(M) ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄴ, ㄷ 70

74 3번 2014_6월_대수능 모의평가 6번 다음은 A와 B가 반응하여 C가 생성되는 화학 반응식이다. A( ) + 3B( ) 2C( ) 1L 강철 용기에 A( ) 0.02몰과 B( ) 0.04몰을 넣고 반응시켜 평형에 도달하였을 때 A( )는 0.01몰 이었다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하다.) ㄱ. 평형 상태에서 B( )의 몰수는 0.03몰이다. ㄴ. 평형 상수( )는 이다. ㄷ. 평형 상태에서 용기 내의 전체 압력은 반응 전의 배이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 71

75 수능개념 다지기 19강 평형 상수와 반응 지수 A 평형 상수와 반응 지수 1. 반응의 진행 방향 예측 1 모든 가역 반응은 평형 상태에 도달하기까지 반응이 진행된다. 2 일정 온도에서 어떤 화학 반응의 평형 상수를, 반응에 관여하는 물질의 현재 농도를 평형 상수식에 대입하여 얻은 값인 반응 지수를 라고 할 때 이들을 비교하여 반응의 진행 방향을 판단한다. A + B C + D C <평형상수> = c D d A a B b C <반응지수> = c D d A a B b > < = (평형 농도) (반응 농도) 평형 상태보다 반응물의 농도가 생성물보다 상대적으로 큼 반응물이 소모되어야 하므로 정반응 쪽으로 우세하게 진행 평형 상태보다 생성물의 농도가 반응물보다 상대적으로 큼 생성물이 소모되어야 하므로 역반응 쪽으로 우세하게 진행 평형 상태 B 평형 상수와 반응의 진행 방향 다음은 A와 B가 반응하여 C가 생성되는 반응의 화학 반응식과 평형 상수( )를 나타낸 것이다. 2A( ) + B( ) 2C( ) =2 표는 상태 (가)~(다)에서 기체 A~C의 농도를, 그림은 위 반응의 진 행에 따른 자유 에너지( )를 나타낸 것이다. 단, 온도는 일정하다. 구분 의미 (가) = ( ) (나) = ( ) (다) = ( ) 72

76 기출 문제 19강 평형 상수와 반응 지수 1번 2013_7월_전국연합학력평가 6번 그림은 25, 1기압에서 X( ) Y( ) 반응의 진행 정도에 따른 자유 에너지를 나타낸 것이다. 점 에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. X와 Y의 농도가 같다. ㄴ. 반응 지수( )와 평형 상수( )가 같다. ㄷ. 정반응 속도와 역반응 속도가 같다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 2번 2014_11월_2015 대수능 8번 다음은 A와 B가 반응하여 C를 생성하는 화학 반응식이다. A( ) + B( ) 2C( ) 표는 이 반응에 대한 실험 (가)~(다)에서 A~C의 초기 농도이고, 그림은 (가)~(다) 중 하나의 반 응 지수( )를 시간에 따라 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하다.) ㄱ. (가)에서 반응 초기에 정반응과 역반응의 속도는 같다. ㄴ. (나)에서 반응이 진행됨에 따라 A의 농도는 감소한다. ㄷ. 그림은 (다)에 해당한다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 73

77 3번 2014_6월_대수능 모의평가 11번 다음은 A 와 B 가 반응하여 AB 가 생성되는 화학 반응식이다. A ( ) + 2B ( ) 2AB ( ) 그림 (가)는 1L 용기에서의 반응 전 모습을, (나)는 반응 후의 평형 상태를 분자 모형으로 나타낸 것이다. 분자 모형 1개는 기체 분자 1몰에 해당한다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이며, 온도는 일정하다.) ㄱ. (가)에서 반응 지수( )는 0.2이다. ㄴ. 자유 에너지( )는 (가)에서가 (나)에서보다 크다. ㄷ. 정반응은 발열 반응이다. 1 ㄴ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 4번 2013_11월_2014 대수능 17번 다음은 기체 A와 B의 화학 반응식이다. A( ) B( ), : 반응 계수 그림 (가)는 이 반응이 일어날 때 A의 몰 분율에 따른 자유 에너지를, (나)는 콕으로 분리된 반응 용기에 기체 A와 B를 넣어 준 초기 상태를 나타낸 것이다. (나)에서 콕을 열고 반응이 진행되어 평형에 도달했을 때, 전체 기체의 몰수는 12몰이 되었다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하고, 연결관 의 부피는 무시한다.) ㄱ. 평형에서 A의 농도는 2M이다. ㄴ. 분자량은 B가 A의 1.5배이다. ㄷ. 반응의 평형 상수( )는 이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 74