01 다음 설명 중 옳은 것은 ○, 옳지 않은 것은 Ｘ로 표시하시오.

Ⅰ. 화학의 언어 / 2. 화학 반응식과 양적 관계

05. 화학 반응식과 양적 관계

소단원 문제

(1) 화학 반응이 일어날 때 원소의 종류와 원자의 개수는 변하지 않는다. ······································(     )

(2) 화학 반응식에서 계수비는 반응 몰수비와 같다.

·························································(     )

(3) 화학 반응식에서 반응 전화 후의 전체 분자 수는 변하지 않는다. ···········································(     )

(4) 마그네슘(Mg)이 염산(HCl)과 반응하면 수소(H2) 기체가 발생한다.··········································(     )

(5) 탄화수소(CxHy)를 완전 연소시키면 이산화 탄소(CO2)와 물(H2O)이 생성된다. ···························(     )

(6) 탄산 칼슘(CaCO3)을 묽은 염산(HCl)과 반응시키면 산소(O2) 기체가 발생한다. ···························(     )

02 다음 화학 반응식을 완성하시오. (단, 물질의 상태는 생략한다.)

(1) C6H6 + O2  →  CO2 + H2O

(2) Na + H2O → NaOH + H2

(3) NaOH + CO2  → Na2CO3 + H2O

(4) CaCO3 + HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

03 표는 질소와 수소가 반응하여 암모니아가 생성되는 반응식으로부터 얻을 수 있는 정보를 정리한 것이다.

화학 반응식	N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
반응식의 계수	1	3	㉠
몰수비	㉡	㉢	2
질량(g)	28.0	6	㉣
0℃, 1기압에서의 기체 부피(L)	22.4	67.2	㉤

㉠~㉤에 들어갈 숫자를 각각 쓰시오. (단, 원자량은 H=1, N=14이다.)

04 다음은 메테인이 완전 연소될 때의 반응을 화학 반응식으로 나타낸 것이다.

CH4(g)+2O2(g)  →  CO2(g)+2H2O(g)

위 화학 반응식에서 반응물과 생성물의 계수비와 같은 값을 가지는 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 반응 몰수비 ㄴ. 반응 질량비 ㄷ. 반응 부피비(0℃, 1기압)

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

05 다음은 에탄올이 연소하여 이산화 탄소 기체가 발생하는 화학 반응식이다.

C2H5OH + 3O2   →  2CO2 +3H2O

0℃, 1기압에서 이산화 탄소 기체 22.4L가 생성되기 위해 필요한 에탄올의 질량을 구하시오. (단, 원자량은 C=12, H=1, O=16이다.)

06 다음은 철광석을 제련하는 반응의 화학 반응식이다.

( ㉠ )Fe2O3+( ㉡ )CO  →  ( ㉢ )Fe+( ㉣ )CO2

(1) (  ) 안에 들어갈 알맞은 계수를 쓰시오.

(2) 산화 철(Ⅲ)(Fe2O3) 2몰과 반응하는 일산화 탄소(CO)

는 몇 몰인지 쓰시오.

(3) 산화 철(Ⅲ)(Fe2O3)과 완전히 반응한 일산화 탄소(CO)

의 질량이 84g이었다면 철(Fe)은 몇 g 생성되는지 쓰

시오. (단, 원자량은 C=12, O=16, Fe=56이다.)

07 다음은 탄산 칼슘과 묽은 염산의 화학 반응식이다.

CaCO3(s)+[eqn: x]HCl(aq)  → CaCl2(aq)+H2O(l)+( ㉠ )(g)

[eqn: x]에 알맞은 숫자와 ㉠에 들어갈 화학식을 쓰시오.

08 다음은 프로페인(C3H8)과 산소(O2) 기체를 실린더에 넣고 완전 연소시킬 때의 화학 반응식이다.

C3H8(g)+aO2(g) → bCO2(g)+cH2O(g)

(a, b, c는 반응 계수)

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 반응 전과 후의 온도와 압력은 같다.)

	<보 기>
ㄱ. C3H8 1몰이 완전 연소되기 위해서는 O2 5몰이 필요 하다. ㄴ. C3H8 1몰이 완전 연소되면 H2O 8몰이 생성된다. ㄷ. 실린더의 전체 부피는 반응 후가 반응 전보다 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09 마그네슘 조각 0.24g을 충분한 양의 질산 은(AgNO3) 수용액에 넣어 반응시켰더니 은이 석출되었다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, Mg, Ag의 원자량은 각각 24, 108이다.)

	<보 기>
ㄱ. Ag 1.08g이 석출된다. ㄴ. 1몰의 Mg은 2몰의 AgNO3과 반응한다. ㄷ. Mg+AgNO3 → MgNO3+Ag↓의 반응이 일어난다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 다음은 프로페인의 연소 반응의 화학 반응식이다.

C3H8(g)+5O2(g)  →  3CO2(g)+4H2O(g)

0℃, 1기압에서 11.2L의 프로페인 기체를 완전 연소시켰을 때 생성되는 물질에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, C, H, O의 원자량은 각각 12, 1, 16이다.)

	<보 기>
ㄱ. 0℃, 1기압에서 수증기 44.8L가 생성된다. ㄴ. 이산화 탄소 3몰과 수증기 4몰이 생성된다. ㄷ. 탄소 18g을 완전 연소시켰을 때와 같은 양의 이산화 탄소 기체가 발생한다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

서술형 문제

11 다음은 광합성 반응을 나타낸 것이다.

aCO2(g)+6H2O(l)  →  bC6H12O6(s)+6O2(g)

광합성으로 포도당 60g이 생성되는 데 필요한 이산화 탄소의 질량은 몇 g인지 쓰고, 구하는 방법을 서술하시오. (단, 분자량은 CO2=44, C6H12O6=180이다.)

12 다음은 염소산 칼륨(KClO3)의 열분해 반응식이다.

2KClO3(s)  [eqn: REL -> {} {```가열`````}] 2KCl(s)+aO2(g) (a는 반응 계수)

(1) 위 반응식에서 [eqn: a]의 값을 쓰시오.

(2) 0℃, 1기압에서 O2 기체 67.2L를 얻기 위해 필요한 KClO3의 질량은 몇 g인지 구하고, 구하는 방법을 서술하시오. (단, KClO3의 화학식량은 122.6이고, 0℃, 1기압에서 기체 1몰의 부피는 22.4L이다.)

13 다음은 기체 A와 B가 반응하여 기체 C가 생성되는 반응을 모형으로 나타낸 것이다.

위 반응의 화학 반응식을 쓰시오.

정답과 해설

01 (1)○ (2)○ (3)Ｘ (4)○ (5)○ (6)Ｘ 02 해설 참조 03 ㉠2, ㉡1, ㉢3, ㉣34, ㉤44.8  04 ③ 05 23g 06 (1)㉠1, ㉡3, ㉢2, ㉣3 (2)6몰  07 x=2 08 ③ 09 ①  10 ④  11 해설참조   12 해설참조

01 (1) 화학 반응이 일어날 때 원자의 배열은 바뀌지만 원소의 종류와 원자의 개수는 변하지 않는다.

(2) 화학 반응식에서 계수비=몰수비=분자 수비=기체의 부피비이다.

(3) 화학 반응식에서 반응 전과 후의 전체 원자 수는 변하지 않지만 전체 분자 수는 일반적으로 변한다.

(4) 마그네슘과 같이 수소보다 반응성이 큰 금속이 산과 반응하면수소 기체가 발생한다.

Mg(s)+2HCl(aq)  →  MgCl2(aq)+H2(g)

(5) 탄화수소의 성분 원소는 C와 H이므로 탄화수소를 완전 연소시키면 이산화 탄소와 물이 생성된다.

(6) 탄산 칼슘을 묽은 염산과 반응시키면 이산화 탄소가

발생한다.

CaCO3(s)+2HCl(aq)  →  CaCl2(aq)+H2O(l)+CO2(g)

02

(1) 2C6H6+15O2  →  12CO2+6H2O

(2) 2Na+2H2O → 2NaOH+H2

(3) 2NaOH+CO2  →  Na2CO3+H2O

(4) CaCO3+2HCl → CaCl2+CO2+H2O

03

화학 반응식에서 계수비=반응 몰수비=분자 수비=기체의

부피비≠질량비이다.

N2(g)+3H2(g)  →  2NH3(g)에서 계수비는 N2:H2:NH3

=1:3:2이다. 이때 ㉣의 질량은 2×(14+1×3)=34이다. 따라서

㉠ 2, ㉡ 1, ㉢ 3, ㉣ 34, ㉤ 44.8이다.

04

화학 반응식에서 계수비=반응 몰수비=분자 수비=기체의

부피비≠질량비이다.

05

화학 반응식에서 계수비는 반응 몰수비와 같다. 에탄올과 이산화 탄소의 계수비가 1:2이므로 이산화 탄소 22.4L   (1몰)가 생성되기 위해 필요한 에탄올의 몰수는 0.5몰이다. 에탄올의 분자량은 12×2+1×6+16=46이므로 에탄올 1몰의 질량은 46g이다. 따라서 이산화 탄소 22.4L가 생성되기 위해 필요한 에탄올의 질량은 0.5몰의 질량인 23g이다.

06

(1) 화학 반응식을 완성하면 다음과 같다.

Fe2O3+3CO → 2Fe+3CO2

(2) 계수비는 몰수비와 같으므로 산화 철(Ⅲ)과 일산화

탄소는 1: 3의 몰수비로 반응한다. 따라서 산화 철(Ⅲ)

2몰과 반응하는 일산화 탄소의 몰수는 6몰이다.

(3) 일산화 탄소와 철의 계수비는 3:2이므로 반응 몰수

비도 3:2이다. 일산화 탄소의 분자량이 28이므로 일산

화 탄소 84g은 3몰이고, 생성된 철의 몰수는 2몰이다.

철 1몰의 질량이 56g이므로 생성된 철 2몰의 질량은

112g이다.

07

반응 전후의 H 수가 같아야 하므로 [eqn: x]=2이고, 반응 전후에 C와 의 원자 수를 비교하여 화학 반응식을 완성하면 다음과 같다.

CaCO3(s)+2HCl(aq) → CaCl2(aq)+H2O(l)+CO2(g)

08

프로페인이 완전 연소될 때의 화학 반응식은 다음과 같다.

C3H8(g)+5O2(g) → 3CO2(g)+4H2O(g)

ㄱ. 화학 반응식에서 계수비는 반응 몰수비와 같으므로

C3H8 1몰이 완전 연소되기 위해서는 O2 5몰이 필요하다.

ㄷ. 화학 반응식에서 온도와 압력이 같을 때 계수비는 기

체의 부피비와 같다. 반응물의 계수 합은 6이고, 생성물의

계수 합은 7이므로 실린더의 전체 부피는 반응 후가 반응

전보다 크다.

오답 체크

ㄴ. 화학 반응식에서 계수비는 반응 몰수비와 같으므로 C3H8 1몰이 완전 연소되면 H2O 4몰이 생성된다.

09

ㄴ, 마그네슘(Mg)이 질산 은(AgNO3) 수용액과 반응하여 은(Ag)이 석출되는 반응의 화학 반응식은 다음과 같다.

Mg(s)+2AgNO3(aq) → Mg(NO3)2(aq)+2Ag(s)

Mg과 AgNO3의 계수비가 1:2이므로 1몰의 Mg은 2몰의

AgNO3과 반응한다.

오답 체크

ㄱ. Mg과 Ag의 계수비(=반응 몰수비)는 1:2이므로 Mg

0.24g, 즉 0.01몰이 질산 은 수용액과 반응할 때 생성되는

Ag은 0.02몰이다. 따라서 0.02×108=2.16g이 석출된다.

ㄷ. Mg+2AgNO3  →  Mg(NO3)2+2Ag↓의 반응이 일어난다.

10

ㄱ. 0℃, 1기압에서 기체 11.2L는 0.5몰이다. 프로페인과 수증기의 몰수비는 1:4이므로 수증기는 2몰인 44.8L가 생성된다.

ㄷ. 탄소 18g은 탄소 원자 1.5몰이므로 완전 연소하면 이산화탄소 1.5몰이 생성된다.

ㄴ. 몰수비는 프로페인:이산화 탄소:수증기=1:3:4이다. 따라서 프로페인 0.5몰이 반응하였으므로 이산화 탄소 1.5몰과 수증기 2몰이 생성된다.

오답 체크

11

모범답안_ 88g, 이산화 탄소와 포도당의 반응 몰수비는 6:1이고, 포도당 60g은 [eqn: {1} over {3}]몰이므로 포도당 60g이 생성되는 데 필요한 이산화 탄소의 몰수([eqn: x])는 6:1=[eqn: x]:[eqn: {1} over {3}]에서 [eqn: x]=2몰이므로 이산화 탄소의 질량은 88g이다.

해설_ 광합성 반응의 화학 반응식을 완성하면 다음과 같다.

6CO2(g)+6H2O(l) → C6H12O6(s)+6O2(g)

이산화 탄소와 포도당의 반응 몰수비

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	이산화 탄소의 질량을 옳게 쓰고, 구하는 방법도 옳게 서술한 경우	100
B	이산화 탄소의 질량만 옳게 쓴 경우	40

12

모범답안_ (1) 3 (2) 245.2g, 0℃, 1기압에서 기체 1몰의 부피는 22.4L이므로 산소 기체 67.2L는 3몰이다. 화학 반응식에서 계수비=몰수비이므로 O2 기체 67.2L를 얻기 위해

필요한 KClO3의 몰수는 2몰이고, 질량은 2×122.6=245.2g

이다.

해설_ (1) 화학 반응식을 완성하면 다음과 같다.

2KClO3(s)  [eqn: REL -> {```````````} {가열}] 2KCl(s)+3O2(g)

(2) 0℃, 1기압에서 기체 1몰의 부피는 22.4L이고, 화학

반응식에서 계수비=몰수비이다.

(2) 계수비=몰수비

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	KClO3의 잘량을 옳게 쓰고, 구하는 방법을 옳게 서술한 경우	100
B	KClO3의 잘량만 옳게 쓴 경우	40

13

모범답안_ 2A+B → 2C

해설_ 기체 A와 B가 반응하여 기체 C가 생성될 때 A는 4개, B는 2개 감소하고, C는 4개 생성된다. 기체의 반응인 경우 화학 반응식에서 계수비는 분자 수비와 같으므로 A:B:C의 계수비는 2:1:2이다. 따라서 화학 반응식은 2A+B → 2C이다.

등급	채점 기준	배점(%)
A	화학 반응식을 옳게 나타낸 경우	100