ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 1. 원자 1) 원자구성 입자들의 비교 입자 양성자 (proton) 중성자 핵 (neutron) 전자 (electron) 기호 전하량(C) 전하비 질량(g) 상대적 질량 p+ +1.60 × 10 +1 1.673 × 10 1836 n 0 0 1.675 × 10 1839 e- -1.60 × 10 -1 9.109 × 10 1 2) 원소 기호 원자번호 = 양성자수 = 전자 수(중성원자) 질량수 = 양성자수 + 중성자수 전하 : 잃은(얻은) 전자 수 ① 양성자수보다 전자의 수가 많거나 적은 것을 이온이라 한다. ② 양이온 : 양성자수 > 전자수 ③ 음이온 : 양성자수 < 전자수 문제 1. 양성자, 중성자, 전자의 수 (1) C 답 : (1) 6, 6, 6 (2) Na (3) O (2) 11, 12, 10 (3) 8, 8, 10 - 1 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 3) 동위원소 : 원자번호는 같으나 질량수가 다른 원소 ① 양성자수는 같지만 중성자수는 다르다. ② 화학적 성질은 같지만 물리적 성질은 다르다. 이름 기호 핵종 기호 질량 자연에서의 존재 비 양성자 수 중성자 수 전자수 수소 H H 1.007825 99.985% 1 0 1 중수소 D H 2.01400 0.015% 1 1 1 삼중수소 T H 3.01605 0.000% 1 2 1 Tip! a. 화학적 성질(chemical properties) : 화학반응에서 본 성질로 화학식의 변화가 일어난다. ex> 산성, 염기성, 산화성, 환원성, 연소 etc. → 수소는 산소에 의해 연소되어 물을 생성한다. 수소 기체의 화학적 성질은 사라지고 새로운 물질인 물이 생성된다. b. 물리적 성질(physical properties) : 물질의 본질을 변화시키지 않으면서 측정할 수 있는 성질, 화학식의 변화가 없다. ex> bp, mp, d, 질량, 길이, 부피 etc. → 얼음을 가열하면 mp측정 가능, 물을 얼리면 다시 얼음이 된다. c. 세기성질 : 양과 관계가 없다. ex> 온도, 압력, bp, mp, d ... → 온도가 t로 동일한 물이 담긴 비이커가 2개 존재 ⇒ 섞어도 물의 온도는 t로 동일하다. 즉, 더해질 수 없다. d. 크기성질 : 양과 관계가 있다. ex> 질량, 길이, 부피, 엔탈피, 엔트로피, 깁스에너지 ... → 동전 2개의 질량은 각 동전 질량의 합과 같다. 즉, 더할 수 있다. - 2 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 4) 원자모형 돌턴 ‧ 더 이상 쪼갤 수 없는 딱딱한 공 모형 ‧ 건포도가 든 푸딩 모형 톰슨 ‧ 음극선 실험으로 전자의 존재 확인 ‧ 양전하 속에 양전하와 같은 수의 전자가 파묻혀 있는 입자. ‧ 문제점 : 이 모형은 α 입자의 산란 실험의 설명이 불가능. ‧ 중심에 원자의 질량 대부분을 차지하는 원자핵이 있고 전자가 핵 주위를 등속 원운 러더퍼드 동하고 있는 행성 모형 ‧ α 입자의 산란 실험으로 핵의 존재 확인 ‧ 문제점 : 수소 원자의 스펙트럼을 설명할 수 없다 ‧ 수소원자의 선스펙트럼 분석에의해서 완성 보어 ‧ 원자핵 주위에 전자가 정해진 궤도를 돌고 있고, 궤도가 바뀜에 따라 에너지가 변 하는 궤도모형 ‧ 전자구름모형 현재 ‧ 전자는 입자성과 파동성을 동시에 갖고 있어 전자의 운동을 추적하기 어려워 전자 를 발견할 수 있는 확률로써 전자의 존재를 알 수 있다. (확률의 크기를 점으로 표시 하면 구름처럼 보인다.) 1. 톰슨(Thomson) Thomson은 전기장과 자기장의 세기가 달라짐에 따른 휘는 정도를 조사하여 전자의 질 량(m)에 대한 전하(e)의 비를 결정했다. ① 전자 발견 ② 전자 1g 당 전하량 : × - 3 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 2. 밀리컨(Millikan) 톰슨의 실험으로는 전자의 질량에 대한 전하의 비(e/m)만을 알 수 있었다. 전하의 실제 값은 1906년 미국의 물리학자 밀리컨의 실험으로 측정되었다. 1909년 Millikan(1868∼ 1953)은 유명한 “기름 방울 실험(oil-drop experiment)”으로 전자의 전하 값을 결정하였 다. Millikan은 다음 그림과 같은 장치에서 전극판 사이에 기름 방울을 분사한 후, 강한 X선을 기름 방울에 쬐어 전하를 띠게 하였다. 두 전극판 사이에 위치한 기름 밤울은 두 종류의 힘을 받는다. 즉 중력에 의한 힘은 기름 방울을 아래로 내려가게 하고, 전기장에 의한 힘은 기름 방울을 위로 올라가게 한다. 이 때 전기장을 조절하여 두 힘의 균형을 유지시키면 기름 방울이 공중에서 움 직이지 않고 떠 있게 된다. Millikan은 수많은 실험으로 기름 방울의 전하 q는 항상 1.60×10-19 C의 정수배임을 알 아내었다. 따라서 전자의 기본 전하는 1.60×10-19 C이며, 이 값을 톰슨이 발견한 비전 하(e/m)값에 넣으면 전자의 질량은 m = 9.109×10-28 임을 알 수 있다. × 즉 × 이므로 ≒ × 이다. × 이 값은 가장 가벼운 원자인 수소 원자 질량의 약 1/1836 밖에 되지 않는다. ① 전자 1개의 질량 계산 ② 전자 1개의 전하량 측정 - 4 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 3. 러더퍼드 “이것은 내가 지금까지 내 인생에서 겪은 가장 놀라운 일이었다. 이것은 마치 당 신이 한 조각 화장지에 15인치 대포를 쏘고, 그 포탄이 되돌아와 당신을 맞히는 것 같다.” ① 원자핵 발견 - 5 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 2. 주기율표 1) 현대의 주기율표 - 6 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 2) 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 할로젠, 비활성 기체 알칼리 알칼리 금속 토금속 할로젠 비활성 기체 1 1H 2He 2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 4 19K 20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 5 37Rb 38Sr 39Y 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe 6 55Cs 56Ba * 72Hf 73Ta 74W 75Re 76Os 77Ir 78Pt 79Au 80Hg 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn 7 87Fr 88Ra ** 란타넘족(*) 57La 58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu 악티늄족(**) 89Ac 90Th 91Pa 92U 93Np 95Am 96Cm 97Bk 98Cf 100Fm 101Md 102No 103Lr 94Pu 99Es 1. 알칼리 금속 ① 1족의 반응성이 큰 금속 ② 알칼리 금속의 수화물인 LiOH, NaOH, KOH 등은 물에 녹아 염기성을 나타낸다. ③ 물에 녹았을 때 수용액이 알칼 리가 되므로 알칼리 금속이라 부른다. ④ 다른 금속에 비해 mp, bp가 작고, 밀도가 매우 작아 Li, Na, K의 경우 물위에 뜬다. 2. 할로젠 ① 17족의 반응성이 큰 비금속 ② 이원자 분자(X2)로 존재 ③ 원자번호가 증가할수록 mp, bp증가 (이유 : 분산력) ④ 기체(F2, Cl2), 액체(Br2), 고체(I2) ⑤ 반응성 : F2 > Cl2 > Br2 > I2 (반응성이 크다는 것은 전자를 잘 빼앗아 온다는 것) ⑥ 산화력 : F2 > Cl2 > Br2 > I2 3. 비활성 기체 ① 18족의 반응성이 거의 없는 원소 (이유 : 매우 안정하므로) ② 단원자 분자로 존재 - 7 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 3) 금속과 비금속 금속 → 비금속 비금속 성 증가 (18족 1H ↓ 제외) 2He 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 19K 20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 37Rb 38Sr 39Y 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe 55Cs 56Ba 57La 72Hf 73Ta 74W 75Re 76Os 77Ir 78Pt 79Au 80Hg 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn 87Fr 88Ra 89Ac ← 금속성 증가 1. 금속 ① 전자를 잃고 양이온 되기 쉽다. ② 열전도성, 전기전도성 높다. 2. 비금속 ① 전자를 얻어 음이온 되기 쉽다. ② 열전도성, 전기전도성 낮다. 3. 준금속 : 금속보다는 전기 전도도가 작고, 비금속보다는 전기 전도도가 커서 금속과 비 금속의 구분이 명확하지 않은 원소 ex> B, Si, Ge, As 4) 전형원소와 전이금속 1 1H 2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 4 19K 20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 5 37Rb 38Sr 39Y 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe 6 55Cs 56Ba 57La 72Hf 73Ta 74W 75Re 76Os 77Ir 78Pt 79Au 80Hg 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn 7 87Fr 88Ra 89Ac 전이금속 2He 전형원소 1. 전형원소 : 1족, 2족, 12~18족, 같은 족 원소들은 화학적 성질이 비슷하다. 2. 전이원소(금속) : 3~11족, 원자가 전자가 1개나 2개로 일정하므로 화학적 성질이 비슷 하다. - 8 - ↑ ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 3. 물질의 분류 1) 순물질 : 한 종류의 물질로만 이루어진 물질 ① (홑)원소(elements) : 한 종류의 원소만으로 이루어진 물질을 말한다. ex. Au, Cu, 다이아몬드, O, O2, Cl2, Fe, Hg 등 ② 동소체(allotropy) : 한 종류의 원소로 이루어진 서로 다른 물질 ex. C(다이아몬드), C(흑연), O2, O3 등 → 입자의 배열이 다르며, 연소 생성물은 같다. ③ 화합물(compounds) : 두 종류 이상의 원소로 이루어진 물질 ex. NaCl, H2O, CO2 등 2) 혼합물 ; 두 종류 이상의 순물질이 섞여 있는 물질 ① 균일 혼합물(homogeneous mixture) : 성분 물질이 고르게 섞여 있는 혼합물 ex. 공기(산소+질소), 설탕물(설탕+물), 탄산수(물+CO ) 등 ② 불균일 혼합물(heterogeneous mixture) : 성분 물질이 고르지 않게 섞여 있는 혼합물 ex. 암석, 우유, 과일 주스, 흙탕물 등 균일혼합물(Homogeneous Mixture)=용액 불균일혼합물(Heterogeneous Mixture) ① 어느 부분을 취해도 조성비가 일정한 ① 취하는 부분에 따라 조성비가 다른 물질, 용액 물질 ② 공기, 청동(구리+주석), 사이다 등 ② 연기, 흙, 암석, 우유 등 - 9 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 Tip! 원소의 자연적인 상태(1기압, 25℃) ① 기체 : H2, N2, O2, F2, Cl2, 비활성 기체 ② 액체 : Br2, Hg ③ 고체 : I2, C(흑연), C(다이아몬드), Fe, Cu...등 나머지 모두 3) 물질의 확인 방법 ① 원소 물질과 화합물의 구별 : 연소 생성물이 한 가지이면 (홑)원소, 두 가지 이상이면 화합물이다. ② 동소체의 확인 : 같은 원소로 구성되어 있는 홑원소 물질들이므로 태워서 나오는 물질, 즉 연소 생성물이 같다. ③ 순물질과 혼합물의 구별 : 고체는 녹는점, 액체는 끓는점의 변화로 구별할 수 있다. 순물질은 녹는점, 끓는점이 일정하나 혼합물은 계속 변화한다. 문제 2. 혼합물의 일반적인 성질로 바른 것은? ① ② ③ ④ 성분 물질의 혼합 비율에 관계없이 밀도가 일정하다. 끓는점이 일정하게 나타난다. 어는점이 일정하게 나타난다. 성분 물질의 성질을 그대로 가진다. 답 : ④ 설탕물을 만들 때 설탕을 많이 넣을수록 밀도가 커진다. 문제 3. 동소체의 설명 중 잘못된 것은? ① ② ③ ④ 같은 원소로 구성된 물질이다. 물리적 성질이 같다. 연소 생성물이 같다. 홑원소 물질이다. 답 : ② - 10 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 4. 화학 결합에 따른 분류 1) 화학 결합의 종류 ① 이온결합 : 금속 + 비금속 → 금속이 아닌 비금속 양이온도 있으나 드물다. 대부분이 금속양이온이다. ex> NaCl ② 공유결합 : 비금속 + 비금속 ex> H2 ③ 금속결합 : 금속양이온 + 자유전자 ex> Fe 2) 화학식 : 원소 기호를 사용하여 물질을 이루는 기본 입자인 원자, 분자 또는 이온을 나타낸 식 ① 분자식 : 분자 1개를 이루는 모든 원자들의 종류와 수를 나타낸 식 → 분자 ② 실험식 : 물질을 이루는 원자나 이온의 종류와 수를 가장 간단한 정수비로 나타낸 식 → 비분자성 물질 ③ 시성식 : 작용기를 따로 구분하여 나타낸 식 ④ 구조식 : 결합선을 사용하여 나타낸 식 Acetic acid 분자식 실험식 시성식 - 11 - 구조식 ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 3) 이온 결합 화합물 : 분자 아님 ⇒ 양이온 1족 : +1 2족 : +2 13족 : +3 ⇒ 음이온 15족 : -3 16족 : -2 17족 : -1 + - + - → Na 과 Cl 이 결합한 한쌍으로 존재하는 것이 아니라 Na 과 Cl 이 3차원적으로 서로를 둘러싸고 있다. sodium chloride는 Na+과 Cl-이 1:1의 개수비로 결합하고 있으므로 NaCl로 나타낸다. ① 실험식으로 표현 ② NaSO4, MgCl2, MgSO4, AlCl3, Al2(SO4)3 4) 금속 결합과 금속 : 분자 아님 정전기적인력 ① 금속양이온 자유전자 화합물 ② 금속은 전자를 내놓아 양이온이 된다. ③ 금속원자가 내놓은 자유전자는 양이온 사이의 공간 을 자유롭게 움직인다. ④ 실험식으로 표현 5) 공유 결합(공유 결정 or 원자결정) : 분자 아님 ① 실험식으로 표현 - 12 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 6) 공유 결합(분자, 分(나눌 분)子) ① 분자식으로 표현 ② 화학결합이 계속 이어지지 않고, 나눌 수 있다. ③ H2O, H2O2, CH4, CO2... - 13 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 5. 단위 1) 기본적인 SI 단위(SI system) 물리적 양 단위, 기호 길이 미터(m, meter) 질량 시간 전류 온도 빛의 세기 물질의 양 킬로그램 정 의 미터는 진공에서 1/209792458 초 동안 빛이 진행한 거리이다. 1 킬로그램은 프랑스 Sèvrs에 보관된 국제 표준 킬로그램원기의 (kg, kilogram) 초(s, second) 질량이다. 1초는 바닥상태에 있는 113Cs 원자의 정확한 원자 전이에 대응하 는 복사선 주기의 9192631770배에 해당하는 시간이다. 1암페어는 무시할 정도의 단 면적을 가진 무한히 긴 두 개의 직선 암페어 (A, ampere) 켈빈(K, kelvin) 칸델라 (cd, candela) 몰(mol, mole) 평형 도체를 진공에서 1 m 간격으로 놓았을 때 2×10-7 N/m(미터 당 뉴턴)의 힘을 발생시킨다. 온도는 물의 삼중점(물의 고체, 액체, 기체 상태가 평형인 점)이 273.16 K이고, 절대영도는 0 K인 것으로 정의된다. 칸델라는 사람의 눈으로 볼 수 있는 광도의 척도이다. 1몰은 정확하게 0.012 kg의 12C 속에 들어 있는 탄소 원자의 수 와 같은 입자의 수이다. 약 6.0221367×1023 개다. 2) 접두어 메가 킬로 헥토 센티 밀리 마이크로 나노 피코 펨토 (mega) (kilo) (hecto) (centi) (milli) (micro) (nano) (pico) (femto) 기호 M k h c m μ n p f 자릿수 106 103 102 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 접두어 3) 온도의 단위 ① 섭씨온도 : 1기압에서 물이 어는점을 0℃ 끓는점을 100℃로 정하여 그 사이를 100등분 하여 단위로 정한 온도단위이다. - 14 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 ② 화씨온도 : 1기압에서 물의 어는점을 32℉ 물의 끓는점을 212℉로 정하여 그 사이 구 간을 180등분 한 온도단위이다. ③ 절대온도 : 절대온도 0K는 이론적으로 가능한 최저온도이며 이상적인 기체의 부피가 0 이 되는 절대영도로 -273℃(정확히는 -273.15℃)에 해당된다. ④ 단위의 변환 - 섭씨온도와 화씨온도의 관계 : ℉ × ℃ - 섭씨온도와 절대온도의 관계 : K ℃ 문제 4. 다음 중 단위환산이 틀린 것은? ① ② ③ ④ 1 m = 109 nm = 1010 Å 1 L = 10-3 m3 = 10-6 cm3 1 atm = 101325 Pa = 760 mmHg 1 J = 1 (kg․m2)/s2 = 1 N․m 답 : ② 문제 5. 41 ℉을 섭씨 및 켈빈 온도로 변화하여라. 답 : 5 ℃, 278.15 K - 15 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 6. 수치처리 1) 지수 표기법(Scientific Notation) ① 큰 숫자나 작은 숫자를 간단하고 압축 된 형태로 표현하기 위한 수학적인 표기 방법. ② 이 방법은 매우 큰 수나 작은 수를 표현할 때 숫자의 길이를 줄여준다. ③ 계산과 표현을 더 편리하게 만들어준다. ④ 수의 크기에 관계없이 모든 수들은 N × 10n (N: 1~10 사이 정수, n:정수)으로 표현 ⑤ 이러한 식으로 표현된 수는 “과학적 표기법으로 쓰여졌다” 할 수 있다. 문제 6. 다음 수를 과학적 표기법으로 표현하라. (1) 568.762 (2) 0.00000772 (3) 0.0230 답 : (1) 5.68762 × 102 (2) 7.72 × 10-6 (3) 2.30×10-2 1. 덧셈과 뺄셈 ① 두 수가 같은 지수(n)을 갖도록 표기한다. ② 수들의 N 부분을 더하거나 뺀다. 문제 7. 다음 수를 과학적 표기법으로 표현하라. (1) (4.31 × 104) + (3.9 × 103) (2) (7.4 × 103) + (2.1 × 103) (3) (2.22 × 10-2) - (4.10 × 10-3) 답 : (1) (4.31 × 104) + (0.39 × 104) = 4.70 × 104 (3) (2.22 × 10-2) – (0.410 × 10-2) = 1.81 × 10-2 - 16 - (2) 9.5 × 103 ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 2. 곱셈 ① 수들의 N 부분을 곱한다. ② 지수 n은 더한다. 문제 8. 다음 수를 과학적 표기법으로 표현하라. (1) (4.0 × 10-5) × (7.0 × 103) (2) (3.2 × 104) × (2.8 × 103) 답 : (1) (4.0 × 7.0) × (10-5+3) = 28 × 10-2 = 2.8 × 10-1 (2) (3.2 × 2.8) × (104+3) = 9.0 × 107 3. 나눗셈 ① 수들의 N 부분을 나눈다. ② 나누어지는 수의 지수에서 나누는 수의 지수값을 뺀다. 문제 9. 다음 수를 과학적 표기법으로 표현하라. (1) (8.5 × 104) ÷ (5.0 × 109) (2) (4.8 × 108) ÷ (2.1 × 103) 답 : (1) (8.5 ÷ 5.0) × (104-9) = 1.7 × 10-5 (2) (4.8 ÷ 2.1) × (108-3) = 2.3 × 105 2) 유효숫자(Significant figure) ① 0이 아닌 모든 숫자는 유효하다. ex> 845 cm ; 유효숫자 3개 ex> 1.234 kg ; 유효숫자 4개 ② 0이 아닌 숫자 사이의 0은 유효하다. ex> 606 cm ; 유효숫자 3개 ex> 40,501 kg ; 유효숫자 5개 ③ 0이 아닌 숫자 앞의 0은 유효하지 않다. ex> 0.08 L ; 유효숫자 1개 ex> 0.0000349 g ; 유효숫자 3개 - 17 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 ④ 소수점의 경우 숫자 뒤의 0은 유효하다. ex> 2.0 mg ; 유효숫자 2개 ex> 0.090 kg ; 유효숫자 2개 ⑤ 소수점이 없는 숫자들에 대해 맨 나중 0 아닌 숫자 다음의 0들은 유효할 수도 아닐 수 도 있다. ex> 7000 mL ; 판단할 수 없다. 유효 숫자가 4개, 3개, 2개, 1개일 수 있다. 즉, 7 × 103 ; 유효숫자 1개, 7.0 × 103 ; 유효숫자 2개, 7.00 × 103 ; 유효숫자 3개 7000. = 7.000 × 103 ; 유효숫자 4개 1. 덧셈과 뺄셈 ① 정답의 소수점 오른쪽 유효 숫자 개수는 덧셈이나 뺄셈에 사용한 원래 수 중에서 가장 적은 자리수로 결정. ex> ex> 2. 곱셈과 나눗셈 ① 정답의 유효 숫자 개수는 유효 숫자 수가 가장 적은 숫자의 유효 숫자 개수에 의해 결 정된다. 즉, 최소 유효 숫자에 맞춘다. ex> - 18 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 문제 10. 다음 유효 숫자의 설명에 대해 틀린 것은? ① ② ③ ④ 0이 아닌 모든 숫자는 유효하다. 0이 아닌 숫자 왼쪽에 있는 0들은 유효하다. 0이 아닌 숫자 사이의 0은 유효하다. 소수점이 없는 숫자들에 대해 맨 나중 0 아닌 숫자 다음의 0들은 유효할 수도 아닐 수도 있다. 답 : ② 예를 들어 0.00459에서 4의 왼쪽에 있는 0은 유효숫자가 아니다. 문제 11. 다음 중 0.010230의 유효 숫자 개수는? ① ③ 4 6 ② ④ 5 7 답 : ② 문제 12. 과학자가 계산기로 0.045006700이라는 값을 얻었다. 유효숫자 개수가 네 개가 되 도록 이 값을 표시한다면? ① 0.4501 ② 0.0450 ③ 0.04500 ④ 0.04501 답 : ④ 0.04501 또는 4.501 × 10-2 문제 13. 화학이란 학문은 과학적 방법으로 관찰하고 측정하는 실험을 통하여 형성된다. 다 음 중 측정값의 과학적 표기법(scientific notation)으로 틀린 것은? ① ③ 0.123×10-3 m 3.30×10-5 g ② ④ 8.04×105 kg 2.105×10-3 cm 답 : ① 과학적 표기법은 N × 10n (N: 1~10 사이 정수) - 19 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 문제 14. 아래 수치 및 계산 값에서 유효숫자의 자리수가 가장 큰 것은? ① ③ 171 L 1.223 + 21.332 ② ④ 0.02314 cm 9.12×10-3 kg 답 : ③ ① 3개, ② 4개, ③ 22.555이므로 5개, ④ 3개 문제 15. 질량이 각각 10.6 g과 2.9 g인 어떤 금속 조각 두 개의 부피의 합이 5.00 cm3이 다. 유효 숫자에 유의하여 이 금속의 밀도를 구한 값은? ① ③ 3 g/cm3 2.7 g/cm3 ② ④ 2.6 g/cm3 2.70 g/cm3 답 : ④ 질량 : 10.6 g + 2.9 g = 13.5 g - 소수 첫째자리 밀도 = 질량(g)/부피(cm3) : 13.5 g/5.00 cm3 = 2.70 g/cm3 - 유효숫자 3개 문제 16. (1.040 - 1.020) ÷ (2.0×10-2)을 유효숫자에 맞추어 계산한 값은? ① ③ 1 1.00 ② ④ 1.0 1.000 답 : ② 1.040 - 1.020 = 0.020 - 덧셈과 뺄셈은 소수점 자리에 맞춘다. 2.0×10-2 = 0.020으로 유효숫자 2개이다. 0.020÷0.020 = 1.0 ⇒ 곱셈과 나눗셈은 최소 유효숫자에 맞춘다. 따라서 유효숫자는 2자리로 답은 1.0이다. 문제 17. 다음 계산을 하시오. (1) (2) 16.0200 - 0.00048 - 11.184 - 221.1 = 50.0 + 0.023 × 3.26 = 답 : (1) (2) 16.0200 - 0.00048 - 11.184 - 221.1 = -216.26448 = -216.3 50.0 + 0.023 × 3.26 = 50.0 + 0.075 = 50.075 = 50.1 +/-는 가장 작은 소수자리수를 기준으로 계산하며 ×/÷는 가장 작은 유효숫자수를 기준으로 계산한다. 0.023 × 3.26 = 0.07498 = 0.075 - 20 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 Tip! 정확도(참값), 정밀도(재현성) ① 정확도 : 측정값이 참값에 얼마나 근접하고 있는가를 나타냄. ② 정밀도 : 측정의 재현성을 나타냄. 정확도↓, 정밀도↓ 정확도↓, 정밀도↑ 정확도↑, 정밀도↑ 3) 단위 차원 분석 ① 화학의 여러 문제들을 풀 때 사용하는 단위 변환방법 구하는 단위 ② 주어진 단위 × 구하는 단위 주어진 단위 문제 18. 성인 1인의 하루 당분 섭취량은 0.0833파운드(lb)이다. 이 값을 밀리그램(mg)으로 나타내면 얼마가 되겠는가? (단, 1 lb = 453.6 g) 답 : × g mg lb × × mg × mg g lb 문제 19. 성인 한 명은 평균 5.2L의 혈액을 가지고 있다. 이 혈액의 부피를 로 나타내면 얼마가 되겠는가? 답 : × mL m L × × × m L mL - 21 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 문제 20. 은의 밀도는 10.5 gcm 이다. 이 밀도값을 kgm 로 나타내시오. 답 : × kg g cm kg × × × g cm m m 문제 21. 어떤 밀폐된 공간속의 380 mmHg이다. 이 값을 Pa과 atm으로 환산하여라. 답 : × P a , 0.5 atm atm P a mmHg × × P a × P a mmHg atm - 22 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 7. 명명법 화합물을 명명하기 위해서, 먼저 무기 화합물과 유기 화합물을 분류해야 한다. 유기 화합 물(organic compound)은 보통 H, O, N, S과 같은 원소들과 결합한 C롤 포함한 물질을 일 컫는다. 그 밖에 다른 모든 화합물들은 무기 화합물(inorganic compound)로 분류한다. 화합물의 명명을 간단하고 체계화하기 위해 무기 화합물을 이온 결합 화합물, 분자 화합 물, 산과 염기, 수화물의 네 분류로 나눈다. 1) 이성분 이온 결합 화합물 ① 음이온을 먼저 부르고, 양이온을 나중에 부른다(영어에서는 반대) ex> NaCl(염화 소듐, Sodium chloride) ② 단원자 양이온은 원소의 이름을 그대로 사용한다.(영어도 동일함) ex> Na(소듐, Sodium), Na+(소듐. Sodium) ③ 단원자 음이온은 원소의 이름에 “-화”를 붙인다. 단, 염소, 산소, 질소의 경우는 “소”를 생략한다.(영어로는 접미사로 –ide를 붙인다.) ex> Cl-(염화, Chloride), Br-(브로민화, Bromide) 양이온 H Li Na K Cs Be Mg Ca Ba Al Ag 이름 음이온 수소(Hydrogen) 리튬(Lithium) 소듐(Sodium) 포타슘(Potassium) 세슘(Cesium) 베릴륨(Beryllium) 마그네슘(Magnesium) 칼슘(Calcium) 바륨(Barium) 알루미늄(Aluminum) 은(Silver) H F Cl Br I O S N P - 23 - 이름 수소화(Hydride) 플루오린화(Fluoride) 염화(Chloride) 브로민화(Bromide) 아이오딘화(Iodide) 산화(Oxide) 황화(Sulfide) 질화(Nitride) 인화(Phosphide) ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 문제 22. 다음 화합물의 이름을 쓰시오. (1) CsF (2) AlCl3 (3) LiH 답 : (1) Cesium fluoride (2) Aluminium chloride (3) Lithium hydride 문제 23. 다음 화합물의 화학식을 쓰시오. (1) 아이오딘화 포타슘[Potassium iodide] (2) 산화 칼슘[Calcium oxide] 답 : (1) KI (2) CaO ④ 여러 종류의 양이온을 형성하는 원소에는 로마숫자를 붙여 표기한다. 따라서 흔히 나타나는 양이온과 음이온들과 그 전하를 암기해야 한다. ex> Fe2+ : 제1철(Ferrous), 철(Ⅱ), Iron(Ⅱ) Fe3+ : 제2철(Ferric), 철(Ⅲ), Iron(Ⅲ) Fe Fe Cu Cu Co Co Iron(Ⅲ) Iron(Ⅱ) Copper(Ⅱ) Copper(Ⅰ) Cobalt(Ⅲ) Cobalt(Ⅱ) Sn Sn P b P b Hg Hg Tin(Ⅳ) Tin(Ⅱ) Lead(Ⅳ) Lead(Ⅱ) Mercury(Ⅱ) Mercury(Ⅰ) Zn Cd G a Mn Mn Cr Zinc Cadmium Gallium Manganese(Ⅱ) Manganese(Ⅲ) Chromium(Ⅱ) - 24 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 문제 24. 다음 화합물의 이름을 쓰시오. (1) CuCl (2) HgO (3) Fe2O3 답 : (1) Copper(Ⅰ) chloride (2) Mercury(Ⅱ) oxide (3) Iron(Ⅲ) oxide 문제 25. 다음 화합물의 이름을 쓰시오. (1) CoBr2 (2) CaCl2 (3) Al2O3 답 : (1) Cobalt(Ⅱ) bromide (4) MnO (2) Calcium chloride (5) Mn2O3 (3) Aluminium oxide (4) Manganese(Ⅱ) oxide (5) Manganese(Ⅲ) oxide 문제 26. 다음 화합물의 화학식을 쓰시오. (1) 염화 크로뮴(Ⅲ)[Chromium(Ⅲ) chloride] (2) 아이오딘화 갈륨[Gallium iodide] (3) Manganese(Ⅳ) oxide (4) Lead(Ⅱ) chloride 답 : (1) CrCl3 (2) GaI3 (3) MnO2 (4) PbCl2 - 25 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 2) 다원자 이온 결합 화합물 ① 다원자 이온은 각각 독특한 이름이 사용되므로 암기해야 한다. 이온 이름 이온 수은(Ⅰ) Hg CO Mercury(Ⅰ) 암모늄 NH HCO Ammonium 아질산 NO ClO or O Cl Nitrite 질산 NO ClO Nitrate 아황산 SO ClO Sulfite 황산 SO ClO Sulfate 황산수소 HSO C H O Hydrogen sulfate 수산화 OH MnO Hydroxide 사이안화 CN Cr O Cyanide 인산 P O CrO Phosphate 인산수소 HP O Hydrogen phosphate 인산이수소 H P O Dihydrogen phosphate NCS or SCN 싸이오사이안화 O C O S O Thiocyanate 이름 탄산 Carbonate 탄산수소(또는 중탄산) Hydrogen carbonate 하이포아염소산 Hypochlorite 아염소산 Chlorite 염소산 Chlorate 과염소산 Perchlorate 아세트산 Acetate 과망가니즈산 Permanganate 다이크로뮴산 Dichromate 크로뮴산 Chromate 과산화 Peroxide 옥살산 Oxalate 싸이오황산 Thiosulfate 문제 27. 다음 화합물의 이름을 쓰시오. (1) Cu(NO3)2 (2) K3PO4 (3) K2HPO4 (6) Hg2(NO2)2 (7) Cs2S (8) Ca3(PO4)2 답 : (1) Copper(Ⅱ) nitrate (4) KH2PO4 (5) NH4ClO3 (2) Potassium phosphate (3) Potassium hydrogen phosphate (4) Potassium dihydrogen phosphate (5) Ammonium chlorate (6) Mercury(Ⅰ) nitrite (7) Cesium sulfide (8) Calcium phosphate - 26 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 문제 28. 다음 화합물의 이름을 쓰시오. (1) Na2SO4 (2) Fe(NO3)3 (3) Mn(OH)2 답 : (1) Sodium sulfate (4) Na2SO3 (2) Iron(Ⅲ) nitrate (4) Sodium sulfite (5) Na2CO3 (3) Manganese(Ⅱ) hydroxide (5) Sodium carbonate 문제 29. 다음 화합물의 화학식을 쓰시오. (1) sodium hydrogen carbonate (2) Cesium perchlorate (3) sodium hypochlorite 답 : (1) NaHCO3 (2) CsClO4 (3) NaOCl 3) 공유 결합 화합물 ① 화학식의 두 번째 원소에 “-화”의 접미사를 붙인다. ex> HF(플루오린화 ~), HCl(염화 ~) ② 첫 번째 원소는 원소 이름을 그대로 사용한다. ex> HF(~ 수소), HCl(~ 수소) ③ 영어의 경우 첫 번째 원소는 원소이름 그대로 먼저 읽고, 두 번째 원소를 음이온으로 부른다. ex> HF(hydrogen fluoride), HCl(hydrogen chloride) ④ 원자의 개수는 각 원소 앞에 접두사를 붙인다. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 mono di tri tetra penta hexa hepta octa nona deca ⑤ 관용명 B H CH SiH NH P H H S Diborane Methane Silane Ammonia Phosphine Hydrogen sulfide - 27 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 문제 30. 다음 화합물의 이름을 쓰시오. (1) N2O (2) NO (3) NO2 (4) N2O3 (5) N2O4 (6) N2O5 (7) PCl5 (8) PCl3 (9) SO2 (10) SF6 (11) SO3 (12) CO (13) P4O10 답 : (1) Dinitrogen monoxide (4) Dinitrogen trioxide (2) Nitrogen monoxide (3) Nitrogen dioxide (5) Dinitrogen tetroxide (6) Dinitrogen pentoxide (7) Phosphorous pentachloride (8) Phosphorous trichloride (9) Sulfur dioxide (10) Sulfur hexafluoride (11) Sulfur trioxide (12) Carbon monoxide (13) Tetraphosphorus decoxide 4) 산과 염기 ① 음이온이 산소를 갖고 있지 않다면 분자의 이름을 쓴 후 “-산” ② 음이온에 hydro-를 접두사로, -ic을 접미사로 붙이고 acid를 붙인다. ex> HCl(g) hydrogen chloride, HCl(aq) hydrochloric acid Tip! 산(acid)은 물에 녹았을 때 H+을 만들어내는 물질이므로 기체나 순수 액체 상태에서 HCl은 염화 수소(hydrogen chloride)로 불리는 분자 화합물이다. HCl이 물에 녹으 면 H+이온과 Cl- 이온으로 분리되는데, 이 상태에서 이 물질은 염화수소산 (hydrochloric acid)이라 불린다. 산 이름 이름 HF hydrofluoric acid 플루오린화 수소산 HCl hydrochloric acid 염화 수소산 또는 염산 HBr hydrobromic acid 브로민화 수소산 HI hydroiodic acid 아이오딘화 수소산 HCN hydrocyanic acid 사이안화 수소산 또는 사이안산 H2S hydrosulfuric acid 황화 수소산 ③ 산소산의 경우 -산(ic acid) + 산소 1개 = 과...산(per...ic acid) -산(ic acid) - 산소 1개 = 아...산(...ous acid) -산(ic acid) - 산소 2개 = 하이포아...산(hypo...ous acid) - 28 - ACE 일반화학 산 Chapter1 화학의 기초 이름 이름 HNO3 nitric acid 질산 HNO2 nitrous acid 아질산 H2SO4 sulfuric acid 황산 H2SO3 sulfurous acid 아황산 H2CO3 carbonic acid 탄산 HClO hypochlorous acid 하이포아염소산 or 차아염소산 HClO2 chlorous acid 아염소산 HClO3 chloric acid 염소산 HClO4 perchloric acid 과염소산 H3PO4 phosphoric acid 인산 H3PO3 phosphorous acid 아인산 ④ 몇몇 염기의 이름 NaOH sodium hydroxide KOH potassium hydroxide Ba(OH)2 barium hydroxide 5) 수화물 ① 일정한 수의 물 분자들이 붙어 있는 화합물이다. CuSO ∙ H O 오수화 황산 구리(Ⅱ) [copper(Ⅱ) sulfate pentahydrate] BaCl ∙ H O 이수화 염화 바륨 [barium chloride dihydrate] LiCl ∙ H O 수화 염화 리튬 [lithium chloride monohydrate] MgSO ∙ H O 칠수화 황산 마그네슘 [magnesium sulfate heptahydrate] CaSO ∙ H O 이수화 황산 칼슘 [calcium sulfate dihydrate] 문제 31. 다음 중 명명법이 틀린 것은? ① ③ CuCl2 : copper(Ⅱ) chloride SnCl2 : Tin(Ⅳ) chloride ② ④ HCl : hydrogen chloride HClO : hypochlorous acid 답 : ③ SnCl2 : Tin(Ⅱ) chloride - 29 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 8. 화학식량 1) 원자량 원자 1개의 질량은 매우 작아서 그대로 이용하는 것은 매우 불편하다. 따라서 C 의 질량 을 12.00으로 하고 이를 기준으로 비교한 상대적인 질량을 원자량이라 한다. → C원자 1개의 질량 = H원자 12개의 질량 → C원자 4개의 질량 = O원자 3개의 질량 ① 상대적인 질량비 이므로 단위를 사용하지 않는다. ② 질량수 ≠ 원자량 (질량수 : p + n, 원자량 : C 를 기준으로 하여 나타낸 상대 값) 2) 평균 원자량 동위원소의 존재 비율을 고려한 원자량의 평균 값 ① MS를 이용해 동위원소의 존재비율을 측정할 수 있다. - 30 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 3) 화학식량 화학식을 이루는 모든 원자들의 원자량을 합한 값이다. ex> CO2 = 12 + 16 × 2 = 44 H2O = 1 × 2 + 16 = 18 C6H6 = 12 × 6 + 1 × 6 = 78 ① 분자식 ⇒ 분자량 ② 실험식 ⇒ 실험식량 ③ 이온식 ⇒ 이온식량 이름 분자식 분자량 실험식 실험식량 Benzene C H 78 CH 13 Acetylene C H 26 CH 13 - 31 - 분자식 실험식 × ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 9. 몰 1) 몰과 개수 ① 몰 : 입자의 수를 편리하게 나타내기 위한 묶음 단위 ② 1몰 = C 원자 12g속에 들어 있는 탄소 원자 수 ③ 몰 × 개 아보가드로수 ④ 모든 입자 1몰에는 그 입자가 × 개 만큼 들어 있다. ⑤ 입자 수 개 몰수 × 개 화학식 CH 몰수 CH 개수 C의 몰수 H의 몰수 H의 개수 CH 1 1 x 6.02 x 1023개 1 4 4 x 6.02 x 1023개 CH 0.5 0.5 x 6.02 x 1023개 0.5 2 2 x 6.02 x 1023개 화학식 몰수 개수 화학식 몰수 개수 H 1 NA CO 2 2NA O 0.5 0.5NA SO 0.25 0.25NA - 32 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 2) 몰과 질량 원자 12g속에 들어 있는 입자 수 = × 개 = 1몰 이므로 1몰의 질량은 12g 이 된다. ① 원자 1몰의 질량 = 원자량 + g ② 분자 1몰의 질량 = 분자량 + g ③ 질량 몰수 × 몰의 질량 몰의 질량 ④ 원자(분자) 1개의 질량 = 개 ≓ × ex> 원자 개의 질량 × 3) 몰과 부피 ① 아보가드로 법칙 : (T, P = 일정) 모든 기체 1몰의 부피는 동일하다. ② 기체 1몰의 부피 = 22.4L (0 ℃ , 1기압) → STP(표준 온도 압력) : 0℃, 1atm ③ 기체의 부피 몰수 × ℃ 기압 - 33 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 몰의 질량 ④ 기체의 밀도 단 ℃ 기압 몰의 부피 ⑤ ∝ 이므로 가 성립 ex> 0 ℃ , 1기압에서 1몰과 1몰의 밀도의 비는? 1:16 Tip! a. 기체 : → , → (by 아보가드로 법칙) b. 액체, 고체 : ⇏ , ⇏ × ÷ 따라서 부피 질량 몰수 의 방법을 이용해야 한다. 문제 32. 1 L 는 몇 몰인가? (단, 물의 밀도는 1 g/mL 이다.) 답 : × 이고 × ≒ 문제 33. V L 에서 H원자의 개수는? (단, 물의 밀도는 d g/mL 이다.) 답 : × 이고 × ≒ 이다 H원자의 개수는 × × 이다. - 34 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 10. 화학 반응식과 양적 관계 1) 화학 반응식 ① 화학 반응을 화학식과 기호를 이용하여 나타낸 식 ② 물의 생성 반응식 반응물과 생성물을 수소 + 산소 → 물 화학식으로 나타낸다, + → + → 계수 맞추기 ③ 기체( ), 액체( ), 고체( ), 수용액( ) 2) 화학 반응식의 의미와 양적 관계 ① 계수 비 = 몰수 비 = 분자수비 = (기체 반응인 경우)부피비 ② 질량비 = × 의 비 (T, P = 일정) + → 계수비 2 1 2 몰수비 2 1 2 분자수비 2 1 2 부피비 질량비 2 1 2 (2×2) (1×32) (2×18) 1 8 9 문제 34. 프로판 (C3H8) 가스 22g을 완전 연소시 발생하는 물의 질량은? 답 : 36g C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O 프로판 22g = 0.5몰이므로 물은 2몰 생성된다. 물 2몰 질량은 2 × 18 = 36g 문제 35. 다음 반응에서 14g이 모두 반응할 때 생성되는 의 질량은? → 답 : 17g 14g = 0.5몰이고 계수비는 몰비이므로 생성되는 는 1몰 = 17g이다. - 35 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 문제 36. 다음 반응에서 2 L가 완전 연소할 때 생성되는 의 부피는? → 답 : 6 L 1 : 3 = 2 : x라는 비례식이 성립하므로 의 부피(x) = 6 L 문제 37. 에탄올 11.5g이 완전 연소할 때 생성되는 의 부피는?(0 ℃ , 1기압) → 답 : 11.2 L 에탄올(46) 11.5g = 0.25몰이므로 는 0.5몰이 생성된다. 0.5몰의 부피는 11.2 L 문제 38. 다음 반응에서 6몰, 6몰이 반응할 때 생성되는 의 몰수는? → 답 : 4몰 (한계반응물)이고, 가 2몰 반응하므로 는 4몰 생성된다. 3) 한계 반응물과 퍼센트 수득률 ① 한계 반응물(limiting reactant) : 반응에서 먼저 소비되는 반응물 ② 이론적 수득량 : 한계 반응물이 모두 소모되었을 때 얻을 수 있는 생성물의 양 or 주어진 반응 조건에서 얻을 수 있는 생성물의 최대량 실제 수득량 ③ 퍼센트 수득률 × 이론적 수득량 N2 + 3H2 → 2NH3 반응전 6 6 반응 -2 -6 +4 반응후 4 0 4 ⇒ 한계 반응물 : H2, 이론적 수득량 : 4mol 문제 39. 다음 반응에서 6몰, 6몰이 반응하여 34g이 생성되었다. 이 반응의 퍼 센트 수득률은? 답 : 50% 실험값 = 34g = 2몰, 이론값 = 4몰 = 68g, 수득률 × Tip! 이론값, 실험값은 질량 or 몰수 무엇으로 계산하든 관계없다. %수득률은 어차피 비율이 므로. - 36 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 4) 질량 백분율과 실험식 ① 질량 백분율 : 한 화합물 내의 각 원소의 질량을 백분율로 나타낸 것. × 원소의 몰질량 ② 원소의 질량 백분율 × (n : 1몰의 화합물 내의 원소의 몰수) 화합물의 몰질량 ex> H2O2 의 질량 백분율 ex> H2O 의 질량 백분율 × × ≒ × × ≒ × × ≒ × ≒ 질량 백분율의 합은 100%이다. 문제 40. 카본(carvone)은 원자의 배열은 다르지만 같은 분자식( C H O )을 갖는 두가지 형 태로 존재하는 물질이다. 카본에서 각 원소의 질량 백분율을 계산하시오. 답 : × , × , × ③ 실험식을 구하기 위해 각 원소의 몰수가 필요하다. 문제 41. C : 60%, H : 5%, N : 35%의 질량 백분율을 갖는 화합물에 대하여 실험식과 분 자식을 결정하시오.(단, 분자의 몰질량은 160 g/mol이다.) 답 : , , 이므로 C : H : N = 2 : 2 : 1이다. 따라서 실험식은 C2H2N이다. 분자식은 C2nH2nNn이고 실험식은 40, 분자량은 160이므로 n=4 이다. 따라서 분자식은 C8H8N4이다. 문제 42. Cl : 71.65%, C : 24.27%, H : 4.07%의 질량 백분율을 갖는 화합물에 대하여 실 험식과 분자식을 결정하시오.(단, 분자의 몰질량은 98.96 g/mol이다.) 답 : , , 이므로 Cl:C:H=1:1:2이다. 따라서 실험식은 ClCH2(49.5)이고, 분자량은 98.96이므로 n=2, 따라서 분자식은 Cl2C2H4이 다. - 37 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 Tip! C,H,O로 이루어진 화합물을 아래와 같은 장치 내에서 연소할 때, CO2, H2O이 생성 된다. 각 흡수제의 질량 증가분을 측정하면 생성된 CO2, H2O의 질량을 알 수 있다. 화합물 A 11.5g을 넣고 산소를 충분히 공급하면서 가열하여 모두 완전히 연소 시킨다. 이 후 흡수제의 증가한 질량을 측정한다. 증가한 질량(g) H2O CO2 흡수제 흡수제 13.5 22 mol CO mol C g C C의 질량 = g CO × × × g C g CO mol CO mol C mol H O mol H g H H의 질량 = g H O × × × g H g H O mol H O mol H O의 질량 = 시료의 질량 - (C의 질량 + H의 질량) = 11.5g - (6.00g + 1.51g)=4.0g 몰수 비를 구하기 위해 원자량을 나누어 주면 C , H , O - 38 - ∴실험식은 C H O 이다. ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 11. 화학 반응의 종류 1) 수용액 ① 물 : 일반적인 용매 Tip! 수화(hydration) : 용질 입자가 물 분자에 의해 둘러싸이는 현상 ② 수용액의 성질 : 전해질 - 39 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 Tip! a. 비전해질 : 물에 녹아 이온화 ×, 전기 전도도 × ex> 에탄올, 설탕 b. 강전해질 : 물에 녹아 100% 이온화, 전기 전도도↑ ex> 강산, 강염기, 물에 녹는 염 c. 약전해질 : 물에 녹아 조금만 이온화, 전기 전도도↓ ex> 약산, 약염기 HCl(염산) AcOH(아세트산) - 강산 : HCl(aq), HBr(aq), HI(aq), HNO3(aq), H2SO4(aq), HClO4(aq)... - 강염기 : LiOH(aq), NaOH(aq), KOH(aq), Ca(OH)2(aq), Sr(OH)2(aq), Ba(OH)2(aq)... - 물에 녹는 염(이온 결합 화합물) : NaCl(aq), KNO3(aq)... ③ 몰농도( ) : 용액 1L 속에 녹아 있는 용질의 양(mol)을 나타낸 농도 용질의 몰수 몰 농도 용액의 부피 문제 43. 11.5g의 고체 수산화 소듐(sodium hydroxide)를 물에 녹여 1.50L의 용액을 만들 었을 때, 몰농도를 계산하라. 답 : 0.192 M - 40 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 ④ 표준 용액(standard solution) : 농도를 정확히 알고 있는 용액 문제 44. 1M NaOH(aq) 500mL를 만드는데 필요한 NaOH의 질량을 구하시오. 답 : 20g M × L mol 의 NaOH가 필요하다. ⑤ 묽힘(희석) : 용액을 묽힐 때에 물만 첨가하므로, 묽은 용액에 들어 있는 용질은 모두 묽히기 전에 있었던 것이다. 묽힘 후의 용질의 몰수( M V ) = 묽힘 전의 용질의 몰수( M V ) 문제 45. 0.1M H2SO4용액 1.5L를 만드는데 필요한 16M의 황산의 부피는 얼마인가? 답 : 9.4mL M × L M × V , V L × L mL - 41 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 2) 침전 반응 ① 침전 : 물에 녹지 않는 이온결합 물질(녹지 않는 물질) 반응식 : AgNO aq KCl aq → AgCl s KNO aq 알짜 이온 반응식 : Ag aq Cl aq → AgCl s ② 용해도 규칙 가용성 불용성 1. 1족 금속 양이온, 2. , , , 3. , , 1. , , (예외 : , , 과 만나면 2. , 침전 생성) (예외 : , , 과 만나면 녹는다) 4. (예외 : , , , , , 과 만나면 침전 생성) 가용성이 우선이다. : 녹는다(침전 형성 ×) - 42 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 3) 산-염기 반응 ① 정의 산 Arrhenius Brӧnsted-Lowry Lewis 염기 물 속에서 를 내놓는 물질 물 속에서 를 내놓는 물질 를 내놓는 물질 를 받아들이는 물질 전자쌍을 받아들이는 물질 전자쌍을 제공하는 물질 ② 중화반응 → 알짜 이온 반응식 : → 4) 산화-환원 반응(oxidation-reduction rxn, redox rxn) - 43 - ACE 일반화학 Chapter1 화학의 기초 ① 정의와 특징 산화 환원 산화수(=산화상태) 증가 감소 전자 잃는다 얻는다 산소 얻는다 잃는다 수소 잃는다 얻는다 → → - 산화-환원 반응은 동시에 일어난다. - 주고 받는 전자의 수가 동일하다. - 산화제:남을 산화시키고, 자신은 환원되는 물질 - 환원제:남을 환원시키고, 자신은 산화되는 물질 ② 산화수 규칙 ⅰ) 이온 결합 물질의 산화수 : 각 이온의 전하와 같다. ⅱ) 공유 결합 물질의 산화수 : E.N을 이용한다. ⅲ) 홑원소 물질의 산화수 : 0 ⅳ) 산화수의 총합 = 물질의 전하 ⅴ) 금속 → F → H → O ⅵ) 전이금속은 전하가 다양하므로 맨 나중에 판단한다. ex> NaCl MgO AlCl3 ClO H2 O2 Na K2 O 2 +1 -1 +2 -2 +3 -1 +5 -2 0 0 0 +1 -1 NaH Mg(OH)2 NaNO3 OF2 H2SO4 H2 S SnCl2 FeCl3 +1 -1 +2 -2 +1 +1 +5 -2 +2 -1 +1 +6 -2 +1 -2 +2 -1 +3 -1 SO3 SO SO CO CdSO4 BaO2 Cu(HSO4)2 AgOH +6 -2 +4 -2 +6 -2 +4 -2 +2 +6 -2 +2 -1 +2 +1 +6 -2 +1 -2 +1 - 44 -
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