여러 가지 화학 반응을 화학 반응식으로 나타낼 수 있다. 화학 반응식을 이용하여 반응 물질과 생성 물질 사이의 양적 관계를 설명할 수 있다. 학습 목표

화학 반응식 만들기 (1) 화학 반응식: 화학 반응이 일어날 때 반응 물질과 생성 물질의 관계를 나타낸 식 4 자료 해석 반응 물질과 생성 물질의 질량 변화 윗접시 저울의 왼쪽 접시에는 볼트 5개와 너트 10개를 올려놓고, 오른쪽 접시에는 볼트 1개와 너트 2개씩 결합시킨 것을 5개 올려놓았더니 윗접시 저울의 눈금이 0을 가리켰다. • 실험 결과로부터 알 수 있는 사실은 무엇인가? • 볼트 20개와 너트 30개가 있다면 볼트 1개와 너트 2개가 결합된 물질을 최대한 몇 개 만들 수 있는지 설명해 보자. → 볼트와 너트의 질량이 볼트와 너트를 결합시키기 전이나 결합시킨 후 변하지 않는 것으로 보아, 볼트와 너트는 새로 생기거나 없어지지 않았다는 것을 알 수 있다. → 볼트와 너트가 1 : 2로 결합하기 때문에 볼트 20개가 모두 결합하기 위해서는 너트가 40개 있어야 한다. 그러나 너트 30개가 모두 결합하기 위해서는 볼트가 15개만 있으면 되므로 볼트 1개와 너트 2개가 결합한 것은 15개 생긴다.

화학 반응식 만들기 화학 반응식 (2) 수소 기체와 산소 기체가 반응하여 수증기가 생성되는 반응의 화학 반응식 1단계 반응 물질과 생성 물질을 화학식으로 나타낸다. 반응 물질: 수소 기체 - H2, 산소 기체 - O2 생성 물질: 수증기 - H2O 반응 물질은 왼쪽에, 생성 물질 은 오른쪽에 쓰고, 반응 물질에 서 생성 물질 쪽으로 ‘→’로 연결 한 다음, 반응 물질 또는 생성 물 질이 두 가지 이상일 경우 각 물 질을 ‘+’로 연결한다. 2단계 수소 + 산소 → 수증기 H2 + O2 → H2O 반응식 양쪽에 있는 물질의 원자 수가 같아지도록 화학식 앞의 계수를 맞춘다. 이때 계수는 가장 간단한 정수로 나타내고, 1이면 생략한다. •우선 산소의 원자 수를 맞춘다. •다음으로 수소의 원자 수를 맞춘다. H2 + O2 → 2H2O 2H2 + O2 → 2H2O 산소(O): 2개 수소(H): 4개 3단계 물질의 상태를 표시할 경우 ( ) 안에 기호를 써서 표시한다. 고체(solid):s, 액체(liquid): l, 기체(gas): g, 수용액(aqueous soulution): aq 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) 4단계 12 다음 화학 반응식을 완성해 보자. AgNO3 + CaCl2 → Ca(NO3)2+ AgCl (2) MnO2 + HCl → MnCl2 + H2O + Cl2 → 2AgNO3 + CaCl2 → Ca(NO3)2+ 2AgCl → MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2

화학 반응식 만들기 (3) 화학 반응식을 통해 알 수 있는 사실 화학 반응식 메테인이 연소하여 이산화탄소와 수증기가 생성되는 반응의 화학 반응식 화학 반응식 CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) 물질 메테인 + 산소 → 이산화탄소 + 수증기 ①분자 수 ②몰수 각 물질의 분자 수비 CH4 분자 1개와 O2 분자 2개가 반응하여 CO2 분자 1개와 H2O 분자 2개가 생성된다. 각 물질에서 분자의 몰수비 CH4 1몰과 O2 2몰이 반응하여 CO2 1몰과 H2O 2몰이 생성된다.

화학 반응식 만들기 기체의 부피비(기체 반응의 경우) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) 물질 메테인 + 산소 → 이산화탄소 + 수증기 ③질량 ④기체의 부피 (0℃, 1기압) 각 물질의 질량비 CH4 16 g과 O2 64 g이 반응하여 CO2 44 g과 H2O 36 g이 생성된다. 즉, 반응 물질의 총 질량(80 g)과 생성 물질의 총 질량(80 g)이 같으므로 질량 보존 법칙이 성립한다. 기체의 부피비(기체 반응의 경우) 0℃, 1기압에서 CH4 22.4 L와 O2 44.8 L가 반응하여 CO2 22.4 L와 H2O 44.8 L가 생성된다. 13 에타인(C2H2)이 공기 중에서 연소하면 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)이 생성된다. 1몰의 C2H2이 완전 연소될 때 생성되는 CO2의 몰수를 구해 보자. → 2몰

화학 반응식 화학 반응에서의 양적 관계 몰의 질량 관계 화학 반응에서는 질량 보존 법칙이 성립되므로 반응 물질과 생성 물질 중 어느 한쪽의 질량을 알면 다른 한쪽의 질량도 알 수 있다. 예 : 1몰의 탄소가 모두 연소할 때 생성되는 이산화탄소의 질량 구하기 • 탄소가 연소하여 이산화탄소가 생성되는 화학 반응식 : C(s) + O2(g) → CO2(g) • 1몰의 C가 모두 연소하면 1몰의 CO2 가 생성된다. ⇒ C의 원자량은 12.0이고, O의 원자량은 16.0이므로 C 1몰의 질량은 12.0 g이고, O2 1몰의 질량은 32.0 g이다. • 발생한 CO2 의 질량은 12.0 g+32.0 g=44.0 g이다. 14 알루미늄(Al) 9.0 g이 충분한 양의 산소 기체와 완전히 반응하여 산화알루미늄(Al2O3)을 생성할 때, 생성된 Al2O3의 질량(g)을 구해 보자.(단, Al의 원자량은 27.0이다.) → 17.0 g

화학 반응에서의 양적 관계 화학 반응식을 이용하면 반응에 관여하는 어떤 기체의 부피로부터 다른 기체의 부피를 구할 수 있다. 몰과 부피 관계 화학 반응식을 이용하면 반응에 관여하는 어떤 기체의 부피로부터 다른 기체의 부피를 구할 수 있다. 예 : 일정 온도와 압력에서 질소(N2) 기체 10.0 L가 충분한 양의 수소(H2) 기 체와 완전히 반응할 때 생성되는 암모니아(NH3) 기체의 부피 구하기 • 화학 반응식 : N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ⇒ N2와 NH3의 부피비는 1 : 2이다. • N2 10.0 L가 모두 반응할 때 발생하는 NH3의 부피(x)를 구한다. 1 : 2 = 10.0 L : x, ∴ x = 20.0 L 15 0℃, 1기압에서 에탄올(C2H5OH) 1몰을 완전 연소시키면 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)가 생성된다. 이때 생성된 CO2 기체의 부피(L)를 구해 보자. → 44.8 L

화학 반응에서의 양적 관계 화학 반응식 질량과 부피 관계 화학 반응식을 이용하면 어떤 물질의 질량으로부터 다른 기체의 부피를 구할 수 있고, 어떤 기체의 부피로부터 다른 물질의 질량을 구할 수도 있다. 예 : 프로페인(C3H8) 22.0 g을 완전 연소시킬 때 0℃, 1기압에서 생성되는 이산화탄소(CO2)의 부피 구하기 • C3H8 의 연소 반응식 : C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g) • 반응에 사용된 C3H8의 몰수 구하기 : C3H8 22.0 g은 0.5몰이다.(C3H8 분자량 : 44.0) • 몰수비를 이용하여 생성된 CO2의 몰수(x) 구하기 : C3H8 : CO2 = 1 : 3 = 0.5몰 : x ∴ x = 1.5몰 • CO2의 부피 구하기 : 0℃, 1기압에서 1.5몰 CO2의 부피는 33.6 L이다. 16 염소산칼륨(KClO3)을 가열하면 다음과 같은 반응에 의해 산소 기체가 발생한다. 2KClO3(s) → 2KCl(s) +3O2(g) 0℃, 1기압에서 O2 기체 44.8 L를 얻기 위해 필요한 KClO3의 질량(g)을 구해 보자.(단, KClO3의 분자량은 122.5이다.) → 163.3 g

1단계: 반응 물질과 생성 물질을 화학식으로 나타 낸다. 2단계: 반응 물질과 생성 물질, ‘+’와 ‘→’을 이용하 화학 반응이 일어날 때 반응 물질과 생성 물질의 관계를 나타낸 식 화학 반응식 1단계: 반응 물질과 생성 물질을 화학식으로 나타 낸다. 2단계: 반응 물질과 생성 물질, ‘+’와 ‘→’을 이용하 여 반응식을 나타낸다. 3단계: 반응식 양쪽에 있는 물질의 원자 수가 같아 지도록 화학식 앞의 계수를 맞춘다. 이때 계 수는 가장 간단한 정수로 나타내고, 계수가 1이면 생략한다. 4단계: 물질의 상태를 ( ) 안에 기호를 써서 표시한다. 화학 반응식 화학 반응식 완성하기 화학 반응식의 계수비=분자 수비=몰수비=부피비(0℃, 1기압에서 기체 반응의 경우) 화학 반응식의 양적 관계