화학 반응식과 양적 관계

원자와 분자는 너무 작아서 화학에서는 6.02×10²³개를 한 묶음으로 세는 ‘몰’을 써요. 같은 1몰이라도 물질마다 질량이 다른 까닭을 저울로 확인하고, 분자 모형으로 화학 반응식의 계수를 맞춘 뒤, 반응물이 남는 까닭과 탄산 칼슘 실험으로 반응물과 생성물 사이의 양적 관계를 알아보세요.

2022 개정 교육과정화학 화학의 언어 · 몰과 물질의 양, 화학 반응식과 양적 관계, [12화학01-02]·[12화학01-03]중학교 과학 화학 반응의 규칙성 · 화학 반응식과 계수비, 질량 보존 법칙, 기체 반응 법칙, [9과16-02]·[9과16-03]·[9과16-05]

이하은T 과학 실험실

비교할 물질 고르기

물질의 양1 몰

반응

계수 맞추기

반응

A-

B-

빠르기

반응시키기 전에 예측해 보세요

모두 소모되는 반응물(한계 반응물)

생성물 몰 생성남는 반응물 몰

탄산 칼슘

묽은 염산(1.0 M) 빠르기

몰 계산 연습

몰

몰로 바꾸어 몰비 구하기

실험

탄산 칼슘 몰이산화 탄소 몰CaCO₃ : CO₂ = 1 :

원자량: C 12, O 16, Ca 40 · 탄산 칼슘의 화학식량 100, 이산화 탄소의 분자량 44

같은 몰수의 질량 비교

반응 전후의 질량

화학 반응식의 계수만큼 몰수가 있을 때 반응물과 생성물의 질량을 쌓아 비교해요

반응 전후의 양과 생성물의 양 변화

반응물 A반응물 B생성물

탄산 칼슘의 양과 이산화 탄소의 양

점은 측정값, 선은 화학 반응식으로 예측한 값이에요 · 점선은 염산이 모자랄 때예요

염산 80 mL염산 40 mL

몰

입자 6.02×10²³개 = 1 몰

원자·분자·이온처럼 아주 작은 입자의 수를 묶어 세는 단위예요
6.02×10²³을 아보가드로수라고 해요
입자의 종류와 관계없이 1 몰에는 입자 6.02×10²³개가 들어 있어요

몰질량

1 몰의 질량

원자량·분자량·화학식량은 ¹²C 원자의 질량을 12로 정하고 비교한 상대적인 값이에요
몰질량은 화학식량에 g/mol을 붙인 값이에요
물질의 양(mol) = 질량(g) ÷ 몰질량(g/mol)

기체의 부피

같은 부피, 같은 분자 수

온도와 압력이 같으면 기체의 종류와 관계없이 같은 부피에 같은 수의 분자가 들어 있어요(아보가드로 법칙)
0 °C, 1 기압에서 기체 1 몰의 부피는 22.4 L예요

화학 반응식

원자는 생기지도 사라지지도 않아요

반응물을 왼쪽, 생성물을 오른쪽에 화학식으로 쓰고 화살표로 이어요
양쪽 원자의 종류와 수가 같도록 계수를 붙이고, 가장 간단한 정수로 나타내요
(s) 고체, (l) 액체, (g) 기체, (aq) 수용액

양적 관계

계수비 = 몰비 = 부피비

계수비는 분자 수의 비, 곧 몰비와 같아요
기체끼리는 같은 온도·압력에서 부피비와도 같아요
질량비는 계수비와 달라요 · 반응 전후 질량의 합은 같아요(질량 보존 법칙)

한계 반응물

먼저 다 쓰이는 반응물

반응물 중 하나가 모두 소모되면 반응이 더 일어나지 않아요
모두 소모된 반응물을 한계 반응물이라고 하고, 생성물의 양은 한계 반응물로 정해져요
나머지 반응물은 반응 후에도 남아요

생각해 보기

① 탭에서 흑연, 알루미늄, 물, 염화 나트륨 1 몰의 질량과 부피를 비교해 보세요. 입자 수가 같은데 질량이 다른 까닭은 무엇인가요?
① 탭 ‘기체’에서 수소, 산소, 이산화 탄소 1 몰의 부피와 질량을 비교해 보세요. 같은 부피 속 분자 수와 질량은 각각 어떤가요?
물 36 g에 들어 있는 물 분자 수와 수소 원자의 양(mol)을 각각 구해 보세요.
② 탭에서 계수를 맞추지 않고 ‘반응시키기’를 누르면 어떻게 되나요? 화학 반응식에서 계수를 맞추어야 하는 까닭을 원자와 관련지어 설명해 보세요.
② 탭의 질량 그래프에서 반응 전후 질량의 합은 어떤가요? 계수비와 질량비는 같나요?
③ 탭에서 반응물 A의 양을 고정하고 B의 양만 늘리면 생성물의 양은 어떻게 변하나요? 그래프가 꺾이는 점은 무엇을 뜻하나요?
④ 탭에서 탄산 칼슘 1 g, 2 g, 3 g으로 실험하여 반응한 탄산 칼슘과 생성된 이산화 탄소의 몰비를 구해 보세요. 측정값이 예측값보다 조금 작은 까닭은 무엇일까요?
④ 탭에서 염산 40 mL에 탄산 칼슘 3 g을 넣으면 어떻게 되나요? 한계 반응물은 무엇인가요?