partⅢ화학반응

1. 화학반응과 에너지

1-1. 화학반응에서 에너지 출입이 없다면 어떻게 될까?

    1-1-1 학습 활동지

1-2. 에너지가 생성되거나 소멸이 된다면 어떻게 될까?

    1-2-1 학습 활동지

2. 반응속도와 화학평형

2-1. 반응속도는 어떻게 하면 빠를까?

    2-1-1 학습 활동지

2-2. 화학평형은 어떤 상태일까?

    2-2-1 학습 활동지

2-3. 화학평형을 이동시키려면 어떻게 해야 할까?

    2-3-1 학습 활동지

3. 산과 염기의 반응

3-1 산 염기의 분류 기준은 무엇일까?

    3-1-1 학습 활동지

3-2. 산과 염기의 세기는 어떻게 알까?

    3-2-1 학습 활동지

3-3. 중화 반응에서는 어떤 변화가 일어날까?

    3-3-1 학습 활동지

4. 산화·환원반응

4-1. 산소와 결합할 때 전자는 어디로 이동할까?

    4-1-1 학습 활동지

4-2. 산화·환원 반응은 어디에 이용되고 있을까?

    4-2-1 학습 활동지

 

5 창의력 기르기

6 과학 글쓰기

7 직업 엿보기

 

인터넷이 안될 때

▶ 길 ★ ROAD - Motivational Video

 

 

 

    •  산과 염기의 세기를 비교하는 방법을 이해하고 설명할 수 있다.

       •  이온화도 및 이온화 상수를 이용하여 산과 염기의 상대적 세기를 설명할                                  수 있다.

• 산과 염기의 세기
•   수용액 중 H⁺나 OH^-의 농도에 따라 결정된다.  

        

다음은 25℃에서 산과 염기의 이온화도를 나타낸 것이다. 그 의미를 해석해 보자.

• 이온화도가 1에 가까우면 물에 녹은 물질 대부분이 이온화되었다는 뜻이고, 0에 가까우면 이온화가 거의 되지 않았다는 뜻이다.
• 이온화가 큰 물질은 강전해질, 이온화도가 작은 물질은 약전해질이라고 부른다.
• 이온화도가 큰 HCl, HNO3, H2SO4는 강산이고, 이온화도가 작은 CH3COOH, H2CO3는약산이다. 이온화도가 큰 NaOH, KOH는 강염기이고, 이온화도가 작은 NH3는 약염기이다.

• 이온화도
• 수용액에서 용해된 전해질의 몰 수에 대한 이온화된 전해질의 몰 수비





• 이온화도가 1인 경우는 전해질이 완전히 이온화된 강전해질이고, 이온화도가0.01인 경우는 1% 미만인 약전해질이다.



그림 Ⅲ-21 이온화도에 따른 산의 세기

1. 이온화도가 클수록 강산이나 강염기인 이유는 무엇이라고 생각하는가?

 

 

2. 전해질이 100% 이온화된 경우 이온화도는 얼마인가?

 

다음은 25℃에서 산과 염기의 이온화 상수를 나타낸 것이다. 그 의미를 해석해 보자.

• Ka가 크면 이온화가 잘되어 H⁺가 많이 떨어져 나온다.
• Ka가 크면 산성도는 증가하고, 염기성도는 감소한다.

• 일반적으로 산 HA의 이온화 상수는 다음과 같이 정의한다.



Ka를 이온화 상수

약산인 아세트산과 짝염기인 아세트산 이온의 평형반응에서



물의 농도는 거의 변하지 않으므로 [H2O]는 상수로 생각할 수 있다. 따라서



위 표로 CH3COOH(aq)의 Ka값은 1.8×10^-5로 매우 작은 값이다. 이는 정반응보다역반응이 우세하게 진행되어 [CH3COO^-]와 [H3O⁺]의 농도가 매우 적다는 의미이며, 약산임을 알 수 있다. 따라서 CH3COOH보다 H3O⁺가 양성자(H+)를 더 잘 내어놓기 때문에 H3O⁺가 CH3COOH보다 상대적으로 강산이며, CH3COO^-가 H2O보다 양성자(H⁺)를 잘 받으므로 더 강염기이다.

3. 25℃에서 HI 수용액의 Ka값은 ~10¹¹로 매우 큰 편이다.

    1) 정반응과 역반응 중에서 어느 것이 더 우세한가?

 

    2) 산성도와 염기성도 중 어느 것이 더 우세한가?

 

4. 에서

    1) 정반응과 역반응 중에서 어느 것이 더 우세한가?

 

    2) HF와 H3O⁺ 중에서 산성도는 어느 것이 더 센가?

인터넷이 안될 때

【감동실화】6살 소녀의 작별인사(5분 47초)

 

다음은 25℃에서 수용액 1L 속의 H3O⁺ 농도와 OH-의 농도 관계를 나타낸 그림이다. 이 그림의 의미를 탐구해 보자

• 물은 양쪽성 물질이다.
• 물은 자동 이온화한다.
• 물의 [H⁺]×[OH^-]값은 온도가 같으면 항상 일정하다.
• (25℃에서 Kw = [H⁺][OH-] = 1.0×10^-14로 일정)
• pH < 7 : 산성, pH ＝ 7 : 중성, pH > 7 : 염기성
• pH + POH = 14.0

• 물의 자동 이온화
• 물 분자는 양쪽성 물질이다. 따라서 순수한 물은 물 분자끼리 서로 수소 이온을 주고받아 이온화하는데, 이를 물의 자동 이온화라고 한다.



• 물의 자동 이온화 반응의 평형상수



그런데 물의 농도 [H2O]는 거의 일정하므로 K·[H2O]2는 일정한 값을 가진다.

따라서



을 물의 이온곱 상수라 하고, 이 이온곱 상수 값은 25℃에서이다. 온도가 높아질수록 물의 자동 이온화는 증가하므로 은 증가한다.

    25℃에서 물속에 들어 있는 이온 농도는 이다.

• 수소이온 농도 지수(pH)
• 수용액 중의 H⁺와 OH^-의 농도는 매우 작아 직접 사용하기 불편하다. 덴마크의쇠레센(Sörensenm S. P. L.; 1868~1939)은  H⁺와 OH^-의 농도를 알기 쉬운 간단한 수치로 나타내기 위하여 pH라는 새로운 척도를 고안

        

정의에 따라서 25℃에서 물속에 들어 있는 이온 농도는 [H⁺] = 1×10^-7mol/L이므로 pH＝7이 된다. 수용액 속의 [H⁺]가 순수한 물보다 많으면 산성, 같은 경우를 중성, 작은 경우를 염기성이라고 한다.

pH값은 [H⁺]가 클수록 작아진다. 즉, 강산이라는 뜻이다. 따라서

산성 용액 pH < 7.0 중성 용액 pH＝7.0 염기성 용액 pH > 7.01

• pH 1의 감소는 [H⁺]의 10배 증가와 같다.
• pH = 4.0은 pH = 8.0인 용액에 비해 [H+]가 10,000배 크다. 그러나 pH = 4인 물질을 10,000배로 희석하면 pH = 7를 넘어서지 못한다.

pH측정이 산성 토양 개량이 어떻게 이용되는지 알아보자  

서울의 경우 계절적 변화를 보면 가을, 겨울에 pH 가 4.8 부근으로 비교적 낮았고, 여름(5.5), 봄(6.2) 이 상대적으로 높았다. 여름철의 pH가 높은 것은 여름철에 강수량이 집중되고 강우 강도가 높아서 초기 강우의 pH가 낮으나 후속 강우의 pH는 5.6 근방을 보이기 때문이다. 봄철에는 강우 강도가 적고 가뭄에 의해서 토양 먼지와 장거리 이동하는 황사의 영향으로 빗물 중 양이온이 풍부하게 존재하기 때문이다. 가을과 겨울에는 화석연료의 사용이 증가하여 대기 중 황산화물, 질소산화물이 증가하여 산성도를 높이는 것으로 보인다.   

계절에 따른 산성비의 세기를  

5. 25℃인 레몬 주스 속에 들어 있는 H3O⁺의 농도는 2.5 × 10^-3M이다. OH^-의 농도를 계산하고, 그 수용액의 액성을 말하시오.

 

6. 0.1M 염산을 10배로 묽히면 pH=1에서 pH=(   )로 증가하고, 0.1M NaOH(aq)을 10배로 묽히면 pH=13에서 pH=(   )로 감소한다.