• 산의 공통적인 성질

Ⅴ. 여러 가지 화학 반응

반┃  이름┃

서술형 문제

1  염산([eqn: RMHCl)], 황산([eqn: RMH_2 SO_4]), 질산([eqn: RMHNO_3])은 다음과 같은 성질을 가진다.

∙ 수용액에서 전류가 흐른다.

∙ 푸른색 리트머스 종이를 붉게 변화시킨다.

∙ 마그네슘 리본과 반응하여 수소 기체를 발생한다.

이와 같이 산이 공통적인 성질을 가지는 이유를 이온의 이름을 언급하여 설명하시오.

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• 산의 세기

2  그림은 같은 농도의 산 [eqn: RMHA], [eqn: RMHB], [eqn: RMHC] 수용액을 시험관에 각각 [eqn: RM10~ mL]씩 넣고, 크기가 같은 마그네슘 리본을 넣었을 때 기체가 발생하는 모습을 나타낸 것이다.

[eqn: RMHA], [eqn: RMHB], [eqn: RMHC] 수용액의 산의 세기를 부등호를 사용하여 비교하고, 그 이유를 설명하시오.

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• 염기의 구분

3  두 개의 비커에 수산화 칼륨 수용액과 수산화 칼슘 수용액이 각각 들어 있다. 다음 용어 중 한 가지를 골라 이들을 구분하기 위한 방법을 설명하시오.

불꽃 반응, 이산화 탄소

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• 염기의 세기

4  그림은 같은 농도의 수산화 나트륨 수용액과 암모니아수가 들어 있는 비커에 꼬마전구가 연결된 전극을 각각 넣고 전류를 흘려 주었을 때의 모습을 나타낸 것이다.

㈎                      ㈏

㈎와 ㈏는 수산화 나트륨 수용액과 암모니아수 중 어느 것에 해당하는지 각각 쓰고, 그 이유를 설명하시오.

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• 암모니아의 성질

5  오른쪽 그림과 같이 장치한 후 암모니아 기체가 들어 있는 플라스크에 스포이트를 눌러 물을 몇 방울 넣었더니 플라스크 안에 붉은색 분수가 생겼다. 이 실험을 통해 알 수 있는 암모니아의 성질을 두 가지만 설명하시오.

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• 중화 반응의 모형

6  그림은 부피는 같고, 농도가 다른 묽은 염산과 수산화 나트륨 수용액의 반응을 모형으로 나타낸 것이다. (단, 각 이온 모형의 개수 비는 수용액에 있는 이온의 개수 비와 같다.)

묽은 염산      수산화 나트륨    수용액 혼합 용액

혼합 용액에 [eqn: RMBTB] 용액을 떨어뜨렸을 때 나타나는 색을 쓰고, 그 이유를 설명하시오.

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• 중화 반응과 용액의 [eqn: rmpH]

7  그림은 일정량의 수산화 나트륨 수용액에 농도가 같은 묽은 염산을 조금씩 가할 때 일어나는 반응을 모형으로 나타낸 것이다.

㈎           ㈏           ㈐           ㈑

㈎~㈑ 용액의 [eqn: RMpH]를 부등호를 사용하여 비교하고, 그 이유를 설명하시오.

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• 중화 반응과 염

8  묽은 염산([eqn: RMHCl])과 수산화 칼륨([eqn: RMKOH]) 수용액의 중화 반응에서 물과 함께 생성되는 물질의 화학식을 쓰고, 이 물질을 확인할 수 있는 방법을 설명하시오.

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• 생활 속 중화 반응

9  위산이 과다하게 분비되어 속이 쓰릴 때는 제산제를 복용한다. 제산제에는 수산화 마그네슘([eqn: rmMg(OH)_2]), 수산화 알루미늄([eqn: rmAl(OH)_3]), 탄산수소 나트륨([eqn: rmNaHCO_3])과 같이 물에 잘 녹지 않으면서 약한 염기성을 나타내는 물질이 사용되는데, 그 이유를 설명하시오.

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• 산화 환원 반응

10 그림과 같이 검은색 산화 구리([eqn: Ⅱ])([eqn: rmCuO])에 수소 기체([eqn: rmH_2])를 공급해 주면서 가열하면 산화 구리([eqn: Ⅱ])가 붉은색으로 변한다.

이와 같이 색이 변하는 이유를 산화 환원 반응으로 설명하시오.

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• 철의 부식

11 쇠못에 녹이 생기는 정도를 알아보기 위해 그림과 같이 장치한 후 쇠못의 녹슨 정도를 비교하였다.

㈎             ㈏             ㈐

㈎~㈐에서 철의 부식에 물이 미치는 영향을 알기 위해 비교해야 하는 시험관을 고르고, 그 이유를 설명하시오.

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• 철의 부식 방지법

12 철이 공기 중의 산소, 물과 결합하여 붉은색 녹을 생성하는 현상을 철의 부식이라고 한다. 철의 부식을 방지하기 위한 방법을 두 가지만 설명하시오.

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Ⅴ. 여러 가지 화학 반응

1  모범 답안 | 물에 녹아 공통적으로 수소 이온([eqn: rm H^+])을 내놓기 때문이다.

2  모범 답안 | HA<HB<HC, 산의 세기가 강할수록 용액 속에 들어 있는 [eqn: rm H ^{+}]의 수가 많아서 마그네슘과 반응할 때 수소 기체를 활발하게 발생하기 때문이다.

해설 | 산의 수용액에 마그네슘 리본을 넣으면 수소 기체가 발생하며, 강산은 약산보다 수소 기체가 더 활발하게 발생한다.

3  모범 답안 | ∙각 수용액을 이용하여 불꽃 반응 실험을 하면 수산화칼륨 수용액은 보라색 불꽃이 나타나고, 수산화 칼슘 수용액은 주황색 불꽃이 나타낸다.

∙ 각 수용액에 이산화 탄소를 통과시키면 수산화 칼슘 수용액에서만 흰색 앙금이 생성되어 뿌옇게 흐려진다.

해설 | 불꽃 반응 실험에서 일부 금속 원소는 특유의 불꽃색을 나타내며, 수산화 칼슘 수용액(석회수)은 이산화 탄소와 반응하여 탄산 칼슘의 흰색 앙금을 생성한다.

4  모범 답안 | ㈎：암모니아수, ㈏：수산화 나트륨 수용액, 강한 염기성을 나타내는 수산화 나트륨 수용액은 약한 염기성을 나타내는 암모니아수보다 전류가 세게 흐르기 때문에 꼬마전구의 불빛이 더 밝다.

해설 | 농도가 같은 경우 강염기는 약염기보다 수용액에서 전류가 더 세게 흐르므로 꼬마전구의 불빛이 밝다.

5  모범 답안 | 암모니아는 물에 잘 녹는다. 암모니아는 물에 녹아 염기성을 나타낸다.

해설 | 스포이트를 눌러 플라스크 안으로 물이 들어가면 암모니아 기체가 물에 녹아 플라스크 안의 압력이 낮아진다. 따라서 비커 속의 페놀프탈레인 용액을 넣은 물이 플라스크 안으로 빨려 올라와 염기성을 띠는 암모니아 기체와 만나게 되므로 붉은색 분수가 생긴다. 이를 통해 암모니아는 물에 잘 녹으며, 염기성 물질이라는 것을 알 수 있다.

6  모범 답안 | 노란색, 혼합 용액 속에는 [eqn: rm H^+]이 반응하지 않고 남아 있어서 산성을 나타내기 때문이다.

해설 | [eqn: rm H ^{+}]과 [eqn: rm OH ^{-}]은 1：1의 개수 비로 반응하므로 혼합 용액 속에는 반응하지 않고 남은 [eqn: rm H ^{+}]과 구경꾼 이온인 [eqn: rm Cl ^{-}], [eqn: rm Na ^{+}]이 들어 있다.

7  모범 답안 | ㈎>㈏>㈐>㈑, ㈎ 용액 속에 [eqn: rm OH ^{-}]이 가장 많이 들어 있으므로 염기성이 강하고, ㈏ → ㈐ → ㈑로 반응이 진행됨에 따라 염기성 → 중성 → 산성으로 변해 pH가 작아지기 때문이다.

해설 | ㈎와 ㈏는 용액 속에 [eqn: rm OH ^{-}]이 들어 있으므로 염기성이고, ㈐는 용액 속에 [eqn: rm H ^{+}]이나 [eqn: rm OH ^{-}]이 들어 있지 않으므로 중성이다. ㈑는 용액 속에 [eqn: rm H ^{+}]이 들어 있으므로 산성이다. 용액의 염기성이 강할수록 pH가 크다.

8  모범 답안 | [eqn: rm KCl], 질산 은([eqn: RMAgNO_3]) 수용액을 넣었을 때 흰색 앙금이 생성되는 것으로 염화 이온([eqn: rm Cl ^{-}])이 들어 있음을 확인할 수 있으며, 불꽃 반응시켰을 때 보라색 불꽃이 나타나는 것으로 칼륨 이온([eqn: rm K ^{+}])이 들어 있음을 확인할 수 있다.

해설 | 묽은 염산(HCl)과 수산화 칼륨(KOH) 수용액이 반응하면 물([eqn: rm H _{2} O])과 함께 염화 칼륨(KCl)이 생성된다.

[eqn: rm HCl+KOH] ――→ [eqn: rm H _{2} O+KCl]

9  모범 답안 | 제산제는 중간에 흡수되지 않고 위까지 가야 하므로 물에 잘 녹지 않아야 하며, 강염기는 인체에 해로우므로 약한 염기성 물질을 사용해야 한다.

10 모범 답안 | 검은색 산화 구리(Ⅱ)가 수소에 의해 환원되어 붉은색 구리로 되기 때문이다.

해설 | 검은색 산화 구리(Ⅱ)([eqn: rm CuO])에 수소를 공급해 주면서 가열하면 산화 구리(Ⅱ)가 붉은색 구리([eqn: rm Cu])로 변한다. 이때 산화 구리(Ⅱ)는 산소를 잃어 환원되고, 수소는 산소를 얻어 산화된다.

11  모범 답안 | ㈎와 ㈐, ㈎에서는 쇠못이 산소, 물과 접촉하고 있으나, ㈐에서는 염화 칼슘이 습기를 제거하므로 쇠못이 산소와만 접촉하고 있다. 따라서 ㈎와 ㈐를 비교하면 철의 부식에 물이 미치는 영향을 알 수 있다.

12 모범 답안 | 철의 표면에 페인트칠이나 기름칠을 한다. 철의 표면에 다른 금속을 도금한다.

해설 | 철이 부식되는 것은 공기 중의 산소와 물 때문이므로, 철의 부식을 방지하기 위해서는 철이 공기 중의 산소나 물과 접촉하는 것을 막아야 한다.