250 각론

학생들은초등학교 5~6학년군에서산과염기및연소와소화에대

하여배웠으며, 중학교②에서물질의구성에대하여배웠다. 또한화

학변화의의미와화학반응의종류등화학반응에대한기본개념을

중학교③화학반응에서의규칙성단원에서학습하였다.

이단원에서는생활에서접할수있는대표적인화학반응인산과염

기의중화반응과산화－환원반응을다룬다. 즉, 일상생활에서산과

염기의반응, 산화－환원반응이존재함을알수있으며이를통해화

학이유용하게쓰임을알고화학에대한긍정적인태도를가질수있

다.

먼저산과염기의공통적인성질을학습하고, 일상생활에서산과염

기의대표적인예를알아본다. 그리고수용액에서의이온화과정을이

온반응식으로나타내고, 중화반응이일어날때의변화를이해하게한

다. 또한대표적인산화－환원반응을산소의이동으로이해하게하고,

일상생활에서볼수있는산화－환원반응을학습한다.

초등학교

5~6학년군

•산과염기

•연소와소화

중학교②

중학교③

•물질의구성

•화학 반응에서의 규

칙성

이미배운내용

고등학교

화학Ⅰ

•산화－환원반응

•산과염기

다음에배울내용

•산과염기의성질

•중화반응

•산소와산화－환원반응

•일상생활에서의산화－환원반응

이번에배울내용

▶단원학습위계

▶단원의개관

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:23 PM 페이지250 DK

▶단원지도상의유의점

Ⅴ여러가지화학반응 251

1⃞수용액이산성, 염기성을나타내는이유를각각수소이온, 수산화

이온의존재때문으로이해하도록지도한다.

2⃞산과염기의특징은탐구활동을실시하거나시범실험을하여이해

를높일수있도록한다.

3⃞산과염기의특징을다룰때맛을보는일은매우위험한행동이라

는것을학생들에게주지시킨다. 산의경우에는과일이나식초와같

이안전이확인된것으로제한한다.

4⃞중화반응에서의온도변화를그래프로그려보도록함으로써중화

반응이많이일어날수록열이많이발생함을학생스스로깨닫도록

한다.

5⃞스티커모형을사용하여중화반응을표현함으로써중화반응에서

일어나는이온사이의반응을정확히이해하도록지도한다.

6⃞산화반응과환원반응은산소의이동으로만설명하며, 전자의이동

및산화수의변화는다루지않는다. 그리고산화와환원은항상동

시에일어남을알수있도록한다.

7⃞산소와결합하는산화반응실험을통하여산화반응이일어난후

물질의성질이달라짐을이해할수있도록한다.

8⃞생활속에서일어나는다양한산화－환원반응의예를산소의이동

으로설명할수있도록한다.

9⃞가열하는실험을할때에는실험기구의사용법을충분히익힌후

사용하도록지도하며, 화상을입지않도록주의시킨다.

[10]생활주변의다양한산화반응과환원반응을학생스스로조사하도

록하여산화반응과환원반응에대한이해를넓힐수있도록지도

한다.

■학습내용성취기준

(가) 우리주변에서볼수있는산과염기의특징을알고, 수용액에

서산과염기의이온화를이온식으로나타낸다.

(나) 중화반응에서일어나는지시약의색변화와온도변화를관찰

하고, 용액의성질과온도변화를이해한다.

(다) 중화 반응을이온모형을통해이해하고, 이를 이온반응식으

로나타낸다.

(라) 산화와환원반응을산소의이동으로이해한다.

(마) 일상생활에서산화와환원반응의예를들수있다.

■탐구활동

(가) 중화반응에서일어나는현상관찰하기

(나) 중화반응을이온모형으로표현하기

(다) 산소와결합하는산화반응실험하기

(라) 일상생활에서산화와환원반응조사하기

▶교육과정

■참고도서_교사용

1. 세상에서가장재미있는화학(2008), 크레이그크리들저, 궁리

2. 생명의화학삶의화학(2009), 김희준저, 자유아카데미

■읽을책_학생용

1. 루이스가들려주는산염기이야기(2005), 전화영저, 자음과모음

2. 촛불속의과학(2004), 마이클패러데이저, 누림

■시청각자료_internet

1. 한국교육학술정보원: http://www.keris.or.kr

2. 한국과학창의재단: http://www.kofac.re.kr

참고

자료

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:23 PM 페이지251 DK

252 각론

학습내용및활동소단원명 시수 차시

1대단원마무리

1⃞산의성질

2⃞염기의성질

3⃞중화반응

1⃞산소와산화－환원반응

2⃞일상생활에서의산화－환원반응

1~2

/14차시

3~4

/14차시

5~8

/14차시

9~10

/14차시

11~13

/14차시

14/14차시

•산이공통적으로나타내는성질과현상

•산성이나타나는이유를수소이온으로설명하기

•강산과약산의비교

•산수용액의이온반응식나타내기

•여러가지산의종류와특징

•염기가공통적으로나타내는성질과현상

•염기성이 나타나는 이유를 수산화 이온으로 설명

하기

•강염기와약염기의비교

•염기수용액의이온반응식나타내기

•여러가지염기의종류와특징

•STEAM: 산성식품과알칼리성식품

•pH의정의와이용

•액성에따른지시약의색변화

•탐구활동: 산과염기의중화반응

•중화반응과중화열

•탐구활동: 이온모형을이용한중화반응의표현

•여러가지산과염기의반응식

•생활속에서볼수있는중화반응의예

•산화－환원반응을산소의이동으로설명하기

•탐구활동: 구리의산화와환원

•산화반응과환원반응을화학반응식으로나타내기

•빠른산화와느린산화의예

•금속과비금속이산화되어생성된산화물의비교

•STEAM: 산소의발견

•철의부식이일어나는조건

•철의제련과정과산화－환원반응

•철의부식방지방법

•우리주변에서볼수있는여러가지산화－환원반

응의예

•탐구활동: 일상생활에서의산화－환원반응조사

•개념정리하기, 개념적용하기, 개념응용하기

▶단원지도계획

Ⅴ-2

산화－환원

반응

Ⅴ-1

산과

염기의

반응

중단원명

5

8

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:23 PM 페이지252 DK

Ⅴ여러가지화학반응 253

254~259

260~265

266~273

274~279

210~215

평가내용및방법교수·학습방법 지도서쪽교과서쪽

•산의공통적인성질을알고, 설명할수있는지관찰법과토론법으로평가한다.

•산수용액에서이온의이동과금속과산의반응을통해산성이나타나는이유를설명할

수있는지관찰법과토론법으로평가한다.

•산을강산과약산으로나누는기준을설명할수있는지토론법으로평가한다.

•우리주변에서볼수있는여러가지산의예를이야기할수있는지토론법으로평가한다.

관찰

토의

조사

관찰

토의

조사

실험

관찰

토의

자료해석

실험

관찰

토의

토의

조사

평가

216~221

•염기의공통적인성질을알고, 설명할수있는지관찰법과토론법으로평가한다.

•염기수용액에서의이온의이동을통해염기성이나타나는이유를설명할수있는지관찰

법과토론법으로평가한다.

•염기를강염기와약염기로나누는기준을설명할수있는지토론법으로평가한다.

•우리주변에서볼수있는여러가지염기의종류와사용예를이야기할수있는지토론법

으로평가한다.

•액성에따른지시약의색변화를설명할수있는지토론법으로평가한다.

•산과염기의중화반응실험으로부터중화반응의의미와지시약의색변화, 온도변화에

대해설명할수있는지관찰법, 실험보고서법, 토론법으로평가한다.

•이온모형으로중화반응을잘표현하는지보고서법으로평가한다.

•중화반응을이온반응식으로잘나타내는지보고서법과발표로평가한다.

•생활속에서일어나는중화반응의예를설명할수있는지토론법으로평가한다.

222~229

•산화와환원의의미를산소의이동으로이해하고설명할수있는지토론법으로평가한다.

•구리의산화와환원반응에서나타나는현상을관찰하고, 화학반응식으로잘나타내는지

관찰법, 실험보고서법, 토론법으로평가한다.

•산화－환원반응을화학식으로나타낼수있는지보고서법으로평가한다.

•빠른산화와느린산화의예를설명할수있는지관찰법과토론법으로평가한다.

•산화물의특징을설명할수있는지관찰법과토론법으로평가한다.

232~237

280~287238~245

•철의부식과부식방지방법에대해설명할수있는지토론법으로평가한다.

•철의제련과정에서일어나는산화－환원반응을설명할수있는지토론법으로평가한다.

•생활속의여러가지현상들에서산화－환원반응이일어남을이해하고있는지토론법으

로평가한다.

•일상생활에서일어나는산화－환원반응을조사하도록하여보고서법으로평가한다.

288~291246~249•수행평가로제시할수있다.

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:23 PM 페이지253 DK

학습 전개

254 각론

산이 파란색 리트머스 종이와 BTB 용액

의 색깔 변화, 금속과의 반응 등에서 나타

내는공통적인성질인산성을알게한다.

탄산, 아세트산과 같이 음식에 들어 있는

산이나 염산, 황산, 질산 등 여러 가지 산

의종류와특징을알게한다.

이온의 이동 실험과 금속과 산의 반응을

통해 산이 공통적인 성질을 나타내는 이

유와산의정의를이해하도록지도한다.

산을 강산과 약산으로 분류하는 기준을

알고, 수용액에서 산의 이온화 과정을 이

온반응식으로나타낼수있도록한다.

•한국브리태니커

http://www.britannica.co.kr

•한국교육과정평가원

http://www.classroom.re.kr

찾아보기

산의 성질1-1

발효

⑴발효 발효는포도당과같이에너지를내는분자들이산소가없는상태에서효소에의해

분해가촉진되어에너지를생성하는과정을의미한다. 일반적으로포도당은두분자의피루

브산으로분해되고피루브산은몇가지반응을거쳐최종산물을생성하는데, 그최종산물

에따라알코올발효, 젖산발효, 아세트산발효등으로구분한다.

⑵알코올 발효 포도당이담긴그릇에효모를넣고뚜껑을닫으면미생물인효모가효소를

이용하여포도당을분해한다. 이때효모는산소가있으면포도당을이산화탄소와물로분

해하지만, 산소가없으면포도당을에탄올과이산화탄소로분해하는데이것을알코올발효

라고한다.

⑶젖산 발효 산소가없는상태에서젖산균을포도당과반응시켜젖산이생성되는발효를

젖산발효라고한다. 김치, 요구르트, 치즈, 젓갈등은젖산발효에의해만들어지는음식이

다. 젖산발효는우리몸속에서일어나는경우도있는데, 사람이심한근육운동을하면젖

산발효가일어나젖산이만들어진다. 젖산은우리몸에피로를느끼게하는물질이므로심

한운동을하고나면근육이피로해지는것은바로젖산발효가일어났기때문이다.

관련 지식

⑴우리주변에서산이들어있는예를찾아

본다.

⑵산이 공통적으로 나타내는 성질(산성)에

대해설명한다.

⑶산성이나타나는이유를설명한다.

⑷강산과 약산의 정의와 해당하는 산의 종

류를설명한다.

⑸수용액에서 산의 이온화 과정을 이온 반

응식으로나타낸다.

⑹여러가지산의종류와특징을설명한다.

학습 내용 안내

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:23 PM 페이지254 DK

Ⅴ여러가지화학반응 255

산의공통적인성질

⑴지시약의 색깔 변화 산의 수용액에서

푸른색리트머스종이는붉은색, BTB용

액은노란색, 메틸오렌지용액은붉은색,

페놀프탈레인 용액은 무색을 나타낸다.

지시약의 색깔을 통해 용액의 액성을 판

단할때주의할점은중성을판단하는것

은불가능하다는점이다. 예를 들어메틸

오렌지용액의경우 pH 4.4 정도이상에

서는 노란색을 나타내므로 메틸 오렌지

용액으로는약한산성, 중성, 염기성을구

별할수없고, 단지붉은색을나타내면산

성인것만확인할수있다. 마찬가지로페

놀프탈레인 용액으로는 염기성만 확인할

수있다.

⑵금속과의 반응 대부분의 금속은 산과

반응하여수소기체를발생한다. 즉, 산의

수소 이온과 금속의 산화－환원 반응에

의해수소기체가발생한다. 이 반응에서

금속은 산화되고, 수소 이온은 환원된다.

그러나 수소에 비해 산화되기 어려운 금

속인 구리, 수은, 은, 백금, 금 등은 산과

반응하여 수소 기체를 발생하지 않는다.

단, 이금속들도질산이나진한황산과같

이 산화력이 강한 산과는 반응하지만 이

때에는수소기체가발생하지않는다.

⑶탄산염과의 반응 산은 탄산염과 반응

하여 이산화 탄소를 발생한다. 탄산염은

탄산이온(CO£¤¤ —)을포함한물질로, 탄산

이온은산의수소이온(H±)과만나면다

음과같은반응을통해이산화탄소를발

생한다.

⋯ CO£¤ — + 2H± 1⁄ H™O + CO™≈⑷전기 전도성 산수용액은전류가흐른

다. 전류가 흐르기위해서는이온이나자

유전자와같이전하를띤입자가자유롭

게 움직일 수 있어야 한다. 산을 물에 녹

이면 양이온(수소 이온)과 음이온으로 이

온화하여 수용액에서 자유롭게 이동하므

로전류가흐르는것이다.

심화학습 산의정의

⑴아레니우스의 정의 산은물에녹아수소이온(H±)을내놓는물질로산의수용액

은순수한물보다수소이온의농도가높으며, 염기는물에녹아수산화이온(OH—)을

내놓는물질이다.

⑵브뢴스테드-̀̀로우리의 정의 산은양성자(H±)를내놓는물질이며, 염기는양성자

(H±)를받아들이는물질이다. 브뢴스테드-̀̀로우리의정의에의하면암모니아는물과

의반응에서H±를받아들이기때문에염기로작용한다.

H™O+NH£ 1⁄ NH¢±+ OH—

⑶루이스의정의 산은다른물질의비공유전자쌍을받아들이는물질이고, 염기는다

른물질에게비공유전자쌍을제공하는물질이다.

⋯ 아레니우스정의의산과염기는루이스정의의산과염기에해당되고, 브뢴스테드-̀̀

로우리정의의산과염기도루이스정의의산과염기에잘맞으므로, 루이스의정의가

가장포괄적이라고할수있다.

250~273지도서5단원① 2012.8.21 2:23 PM 페이지255 DK

산의 이온화로 생성되는 수소 이온의

확인실험

⑴실험 과정 페트리접시에까는거름종

이를질산칼륨(KNO£)수용액으로적시

는 이유는 거름종이는 전류가 흐르지 않

기때문에전류가흐르도록하기위해서이

다. 질산칼륨은색깔이없는중성물질이

므로실험결과에영향을주지않는다.

⑵결과 (-)극 쪽에 떨어뜨린 BTB 용

액이노란색으로변한다.

⑶해석 (-)극 쪽의 BTB 용액이 노란

색으로변했으므로가운데떨어뜨린염산

으로부터 산성의 원인이 되는 것이 (-)

극쪽으로이동한것이다. 이때 (-)극쪽

으로 이동한 것은 전기적으로 (+)의 성

질을가지는데, 염산에는수소이온(H±)

과염화이온(Cl—)이존재하므로 (+)전

하를띠는수소이온이산성의원인이다.

산수용액과금속의반응

금속(M)에서나온전자가산수용액에있

는 수소 이온(H±)으로 이동하여 금속은 양

이온(M¤ ±)이 되고, 수소 이온은 수소 기체

(H™)가된다.

금속(M)에서수소이온으로전자가이동

하는중간과정에서전자는금속이온과수소

이온중어느한쪽을선택하게된다. 따라서

금속이온이수소이온보다전자를얻기쉽다

면수소기체가발생하지않는다. 이와 같은

금속에는구리, 수은, 은, 백금, 금등이있다.

256 각론

++M M¤±H±

H HH±

H±

H±Cl—

Cl—NO£—

NO£—

K±

K±(_) (+)

(+) (-)

H±Cl—수용액에서이온화하여수소이온을내는물질

을( 산 )(이)라고한다.

스스로해결하기

산의이온화

산은수용액에서수소이온(H±)과음이온으로이온화한다. 모든산에서공통으로나타나는

성질인산성은수소이온(H±)에의해나타나고, 산의종류에따라독특한성질이나타나는것

은음이온때문이다.

산수용액에서전류가흐르는이유

산수용액에서전류가흐르는것은전자가계속이동하기때문이다. 즉, 다음그림과같이양

이온과음이온에의해전자가계속이동하므로전류가흐른다.

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:24 PM 페이지256 DK

Ⅴ여러가지화학반응 257

산의 이온화로 생성된 수소 이온(H±)

이다.

산의세기

⑴강산과 약산 산은종류에따라이온화

하는정도가다르다. 이온화가잘되는산

은강산, 이온화가잘되지않는산은약산

이며, 강한 것과약한것은상대적이지만

거의대부분이온화하는염산, 황산, 질산

은 강산이고, 아주 적은양만이온화하는

아세트산은 약산이다. 아세트산의 경우

이온화하는분자수는약 1 %이다. 참고

로 황산의 이온화 과정은 일반적으로

H™SO¢ 1⁄ 2H± + SO¢¤ —로표현하지

만수용액에서는거의모두 H™SO¢ 1⁄H± + HSO¢—로이온화한다.

⑵강산과약산수용액의이온화모형

⑶산성의 세기 수용액이 나타내는 산성

의세기는수용액중의수소이온농도에

의해서결정된다. 산성의 세기는같은농

도에서는 강산의 수용액이 더 강하지만,

강산의 수용액이 묽고 약산의 수용액이

진한 경우에는 약산의 수용액이 더 강할

수도있다.

⑷수소 이온 농도 수용액이나타내는산

성의세기는수소이온농도에의해서결

정된다. 따라서 수용액의 산성의 세기를

비교하기 위해서는 수소 이온 농도를 나

타내야한다. 이때농도는단위부피당수

소이온의수로나타낸다. 그러나 대부분

수소 이온 농도가 너무 작아서 사용하기

불편하기때문에 pH를사용하기도한다.

수소이온농도가클수록 pH는작다. pH

는뒤의‘1-3중화반응’에서다룬다.

H±

H±

Cl—CH£COOH

CH£COO—

심화학습 반응속도와생성물질의양

생성물질의양은반응이더이상일어나지않을때까지생성된물질의양을의미하

며, 반응속도는단위시간당생성된물질의양을나타낸다. 따라서생성물질이많이생

긴다는것과반응속도가빠르다는것은같은의미가아니다.

산과금속이반응하는경우생성되는수소기체의양은반응하는산이나금속의양에

따라달라진다. 따라서산의세기를비교하기위해서는반응속도를비교해야한다. 금

속의조건이같을때강산의수용액에는수소이온이많으므로반응이빨리일어나고,

약산의수용액에는수소이온이적으므로반응이느리게일어난다. 교과서의사진은특

정순간에발생하는기체의양을보여주고있으므로시험관에서발생하는기포는반응

속도를나타내는것이다.

금속과산이반응할때수소기체가발생하여수소이온이감소하면이온화하지않은

산분자들이이온화하여금속과반응하기때문에더이상이온화할산분자들이없을때

까지반응이일어난다. 따라서산의세기는생성물질(수소기체)의양과는관계가없는

것이다.

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:24 PM 페이지257 DK

⑹ 아세트산(CH£COOH) 천연 탄수화

물이발효와산화과정을거쳐생성된묽은

아세트산수용액을식초라고한다. 식초에

서나는신맛이아세트산에의한것으로식

초에는아세트산이약 4 % 포함되어있으

며, 아세트산은식초에들어있어초산이라

고도한다. 생물학적으로아세트산은물질

대사과정의중간생성물이며, 체액과식물

의추출액등천연에서도생성되며공업적

으로도매우중요한물질이다.

⋯ 순수한 아세트산은 빙초산이라고도 하

며부식성이있는무색의액체로끓는점은

117.9`æ, 녹는점은 16.6`æ이며 물과 잘

섞인다. 빙초산은독성이강해피부에닿으

면염증을일으키므로주의해야한다.

⑺ 락트산 젖산이라고도 하며 시큼한 우

유, 치즈, 버터밀크와같

은 발효 유제품에 가장

많은산성성분이다.

⋯ 가죽을 무두질하거나 모직물을 염색하

는 데 사용되며 치즈, 샐러드 소스, 피클,

탄산음료 등의 향료와 방부제로 사용되고

화학 반응의 원료나 촉매로도 사용된다.

18`æ에서 녹는 무색의 투명한 결정체이

며, 대기로부터 습기를 빠르게 흡수한다.

그러나순수한젖산은거의만들지않는다.

⋯ 젖산은 글리코겐이 근육에서 분해될 때

혈액에서 유산염이라는 염의 형태로 발생

하며, 간에서 글리코겐으로 다시 변할 수

있다.

258 각론

여러가지의산

⑴타타르산 포도를 발효시

킬때부산물로얻어져주석

산이라고도한다. 무색의 기

둥모양결정으로물에쉽게

녹는다. 탄산음료나과일젤

리에서 신맛을 내는 산미료로 널리 이용

되며금속의세척및광택, 날염인쇄, 모

직 염색, 사진의 인화와 현상 과정 등 공

업용으로도많이쓰인다.

⑵시트르산 구연산

이라고도하며, 감귤

류의과일에특히많

이 들어 있는 약한

유기산이다. 이는 자연적인 보존제이며,

음식이나 음료수에 산성 또는 신맛을 첨

가하기 위해 사용한다. 또한 시트르산은

환경 친화적인 청소제로 쓰이며, 커피포

트등의굳은석회질을녹이는데에도쓰

인다.

⑶말산 사과산이라고도하며사과, 포도

등에들어있는유기산의하나로, 무색의

바늘 모양 결정이다. 신맛이 나고, 물과

알코올에잘녹는다.

⑷벤조산 각종 화장품, 염

료, 플라스틱, 방충제의제조

와식품방부제로널리쓰이

며, 식물에 많이 포함되어 있다. 순수한

벤조산은 122æ에서 녹고, 물에는 아주

약간만 녹는다. 벤조산의 유도체 중에서

벤조산 나트륨은 방부제로 쓰이고, 벤조

산 벤질은 진드기약으로 쓰이며, 과산화

벤조일은표백제나특정플라스틱을만들

기위한화학반응을일으키는데쓰인다.

⑸탄산(H™CO£) 이산화탄소가물에녹

아생성되는산으로, 탄산의 수용액을탄

산수라고 한다. 탄산은 약산으로, 이온화

할수있는수소가분자당 2개이다.

COOH

COOH

HC

HC

OH

OH

COOH

CH™COOH

CH™COOH

C COOHHO

HOOCCOOH

OH

COOH

C

CH£

OHH

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:24 PM 페이지258 DK

⑻ 황산(H™SO¢) 황산의 성질은 농도와

습도에 따라 크게 달라진다. 묽은 황산은

질량퍼센트농도가약 90 % 미만인황산

이다. 묽은황산은강산이지만산화력과탈

수작용이없다. 진한 황산은질량퍼센트

농도가약 90 % 이상인황산으로산으로

서의성질은약하지만흡습성이강하기때

문에강한탈수작용을한다. 따라서유기

물에접촉하면수소와산소를물분자의형

태로빨아들인다. 따라서황산이피부에닿

으면 이와 같은 탈수 작용과 발열 때문에

화상을입는다. 설탕에진한황산을가하면

탈수작용에의해탄소만남아검게변하며

이때발생된열과수증기로인해부피가증

가한다.

⑼염산(HCl) 염화수소기체가물에녹

은 수용액으로, 산의 부식성 때문에 세라

믹·유리또는탄탈용기에보관한다. 염산

은 금속과 반응하여 수소 기체를, 염기성

산화물과중화반응하여염화물과물을, 약

산의염과반응하여약산을생성한다. 그리

고염산은사람의위에서분비되는위산의

주요성분이기도하다. 위산은강한산성을

띤환경을만들어음식물이위로들어왔을

때세균을죽이고음식물이부패하지않도

록 도와주는 역할을 한다. 그런데 위산이

과다하게분비되면위궤양을일으키고, 부

족하면소화장애와빈혈을일으키는주원

인이된다.

⋯ 대기부피의약 0.1 %의염화수소기체

에노출되면수분내에사망할수있고, 진

한염산이피부에닿으면화상을입고염증

이생긴다.

⑽ 질산(HNO£) 보통실험용시약과비

료및폭발물제조에사용되는중요한화학

약품이다. 독성이있으며심한화상을입힌

다. 질산은강산으로수용액에서수소이온

과질산이온으로완전히이온화하며, 강한

산화제이다.

⋯ 질산의 중요한 반응으로는 암모니아와

의중화반응으로비료의주성분인질산암

모늄을만들거나, 글리세롤및톨루엔과의

질산화 반응에 의해 폭발물인 나이트로글

리세린과 트라이나이트로톨루엔(TNT)

을만드는것이있다.

Ⅴ여러가지화학반응 259

자·기·주·도·학·습

▶개념확인하기

산은물에녹아수소이온(H±)을내는

물질이다. 산은금속과반응하여수소기

체를 발생하고, 푸른색 리트머스 종이를

붉은색으로 변화시키며, 수용액은 전류

가흐른다.

▶과학과기술, 사회연관짓기

순수한 황산은 상온에서 무색의 액체

로, 밀도는 1.84 g/mL이다.

진한 황산은 설탕과같이 산소와수소

를 포함하는 물질로부터 산소 원자(O)

와수소원자(H)를물분자(H™O) 형태

로 만들어 빼앗는다. 이 반응을 탈수 작

용이라고한다.

설탕은 탄소, 수소, 산소로 이루어진

물질로, 설탕분자로부터산소원자와수

소 원자를 제거하면 탄소 원자(C)만 남

게 되는데 이것이 까맣게 보이는 물질,

즉흑연또는숯이다. 이와같이진한황

산은매우강한탈수작용을하므로설탕

외에도 나무, 종이 등에 닿으면 이들 물

질이새까맣게변하게된다. 황산은주로

공업용품, 의약품, 비료, 폭약등의제조

와전지의전해질용액으로사용된다.

250~273지도서5단원① 2012.8.21 2:23 PM 페이지259 DK

260 각론

염기의 성질1-2

⑴우리주변에서볼수있는염기의예를찾

아본다.

⑵염기가공통적으로나타내는성질(염기성)

에대해설명한다.

⑶염기성이나타나는이유를설명한다.

⑷강염기와약염기의정의와해당하는염기

의종류를설명한다.

⑸수용액에서 염기의 이온화 과정을 이온

반응식으로나타낸다.

⑹여러가지염기의종류와특징을설명한다.

학습 내용 안내

학습 전개

염기가 붉은색 리트머스 종이와 페놀프탈

레인 용액의 색깔 변화, 단백질과의 반응

등에서 나타내는 공통적인 성질인 염기성

을알게한다.

수산화 나트륨, 수산화 칼슘, 암모니아 등

여러가지염기의종류와특징을알게한다.

염기의 정의와 이온의 이동 실험을 통해

염기가 공통적인 성질을 나타내는 이유를

이해하도록지도한다.

염기를 강염기와 약염기로 분류하는 기준

을알고, 수용액에서염기의이온화과정을

이온반응식으로나타낼수있도록한다.

•사이언스올

http://www.scienceall.com

•LG 사이언스랜드

http://www.lg-sl.net

찾아보기

비누

⑴비누의구조 물과잘섞이는친수성기와기름과잘섞이는친유성기로이루어져있다.

⑵비누의세척작용

①비누가물속에서때를만나면친유성기는때를둘러싸고친수성기는물쪽을향한다.

②때는비누의친유성기로둘러싸여작은조각으로나누어져물속에분산된다.

③떨어져나온때조각들은섬유에달라붙지못하고서로뭉치거나물에의해씻겨나가게된다.

관련 지식

CH£ CH™ CH™ CH™ CH™ CH™ C O

Na± O—

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:24 PM 페이지260 DK

Ⅴ여러가지화학반응 261

염기의공통적인성질

⑴지시약의 색깔 변화 염기의 수용액에

서붉은색리트머스종이와 BTB 용액은

파란색, 페놀프탈레인 용액은 붉은색을

나타낸다.

⑵단백질과의 반응 염기는 단백질을 녹

인다. 단백질은많은수의아미노산이연

결되어만들어진것으로, 염기에 의해분

해되기때문이다. 세면대가막혔을때사

용하는 세제는 강한 염기성 물질이 주원

료인데, 세면대가 막히는 주원인이 머리

카락이므로강한염기성물질이머리카락

을녹여막힌세면대를뚫어준다.

⑶수용액의 전기 전도성 염기 수용액은

전류가흐른다. 염기는 물에녹아서양이

온과 음이온(수산화 이온)으로 이온화하

며, 수용액에서 이온들이 자유롭게 이동

하므로전류가흐른다. 염기의 경우도이

온화가잘되는것은강염기, 이온화가잘

되지않는것은약염기이다.

⑷금속과의 반응 대부분의 염기는 금속

이온과수산화이온으로이루어진금속의

수산화물로, 금속과 반응하지 않는다. 금

속 수산화물의 대부분은 물에 녹지 않지

만수산화나트륨, 수산화칼륨등과같이

반응성이 강한 금속의 수산화물은 물에

녹아서 염기성을 나타낸다. 따라서 반응

성이큰금속이녹아있는염기성용액에

다른 금속을 넣어도 반응이 일어나지 않

는다.

⋯ 참고로 금속 중에서 알루미늄, 아연,

납, 주석등은산과반응하여수소기체를

발생하고, 염기와도 반응하여 수소 기체

를발생한다. 이와같이산과도반응하고,

염기와도반응하는원소를양쪽성원소라

고한다.

페놀프탈레인용액을붉게변화시키는

것은 염기이므로, 붉은색 리트머스 종이

를담그면푸른색으로변한다.

심화학습 지시약의변색범위

지시약의변색범위와색깔로염기성을확인하고자할때에는메틸오렌지용액을사

용할 수 없다. 메틸 오렌지 용액은 pH 4.4 이상에서 노란색을 나타내므로 산성(pH

4.4~7.0), 중성(pH 7.0), 염기성(pH 7.0이상)을구별할수없기때문이다.

BTB

0pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1413

3.1 4.4

7.6

8.3

지시약의변색범위

250~273지도서5단원① 2012.8.21 2:24 PM 페이지261 DK

262 각론

염기의이온화로생성되는수산화이온

의확인실험

⑴실험 과정 페트리접시에까는거름종

이를질산칼륨(KNO£)수용액으로적시

는 이유는 전류가 흐르지 않는 거름종이

에전류가흐르도록하기위해서이다. 질

산 칼륨은색깔이없으며, 중성 물질이기

때문에실험결과에영향을미치지않는다.

⑵결과 (+)극 쪽에 떨어뜨린 페놀프탈

레인용액이붉은색으로변한다.

⑶해석 (+)극 쪽의 페놀프탈레인 용액

이붉은색으로변했으므로가운데떨어뜨

린수산화나트륨수용액으로부터염기성

의원인이되는것이 (+)극쪽으로이동

한것이다. 이때 (+)극쪽으로이동한것

은 (-)의성질을가지는데, 수산화나트

륨에는나트륨이온(Na±)과수산화이온

(OH—)이 존재하므로 (-)전하를 띠는

수산화이온이염기성의원인이다.

⑷유의점

①이 실험은 염기의 공통적인 성질을 나타

내는 것이 음이온 때문임을 확인하는 것

이므로지시약으로페놀프탈레인용액대

신리트머스용액이나BTB용액등을사

용할수있다. 그러나메틸오렌지용액은

염기성여부를판단할수없으므로이실

험에는적합하지않다.

②두전극사이가너무멀면이동하면서염

기의 농도가 묽어지므로 실험 결과가 잘

나타나지않을수있다. 그러므로전극사

이의거리가적당하도록장치한다.

NO£—

NO£—

K±

K±

Na±

Na±

OH—

OH—(_) (+)

산은수용액에서 ( 수소 ) 이온을내놓고, 염

기는( 수산화 ) 이온을내놓는다.

스스로해결하기

심화학습 염기의용해도

아레니우스의정의에따르면염기는수산화이온을포함하고있는금속의수산화물이

므로일반적인화학식은M(OH)«이다.(단, M은금속을나타내는일반적인기호이고,

n은염기마다화학식에포함된OH—의수가다르므로임의의수를나타내는기호이다.)

금속의수산화물은대부분물에녹지않거나녹는양이적으므로우리주변에있는염

기의종류는산에비해서많지않다. 다음표는몇가지염기의용해도를나타낸것이다.

위의표에서알수있듯이염기중에서알칼리금속(1족원소로 Li, Na, K, Rb, Cs

등)의수산화물은물에잘녹고, 알칼리토금속(2족원소로Be, Mg, Ca, Sr, Ba 등)의

수산화물은물에약간녹는다. 그외의금속수산화물은물에녹지않는다.

염기

NaOH

KOH

Cu(OH)™

염기

Mg(OH)™

Ca(OH)™

Ba(OH)™

용해도(g/물 100 g)

114

119

녹지않음

용해도(g/물 100 g)

0.0012

0.12

4.7

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:24 PM 페이지262 DK

Ⅴ여러가지화학반응 263

염기의세기

⑴이온화의 정도에 따른 구분 염기도수

용액에서 이온화하므로 전해질의 일종이

다. 따라서이온화가잘되는것은강염기,

이온화가 잘되지 않는 것은 약염기이다.

산의 경우는 물에는 녹지만 이온화되지

않는 분자가 있으나 금속의 수산화물 형

태인 염기는 물에는 녹지만 이온화하지

않는것은없다. 즉, 물에녹은것은모두

이온화한 것이고, 이온화하지 않은 것은

모두물에녹지않은것이다. 따라서염기

의 이온화 정도는 용해도와 밀접한 관련

이있다.

⋯ 산과염기에서이러한차이가나타나는

이유는 산의 경우 분자로 이루어진 분자

성물질이지만염기의경우는이온으로이

루어진물질이기때문이다.

⋯ 단, 암모니아의 경우는 금속 수산화물

이아니며, 수산화이온을가지고있지않

으므로 금속 수산화물 형태의 염기와는

차이가있다.

⑵수산화이온의농도에따른구분 염기

의 성질을 나타내는 것이 수산화 이온이

므로 염기성의 세기는 수산화 이온의 농

도(단위부피당수산화이온의수)로나타

낼수있다. 같은조건일때에는용해도가

큰 염기가 강염기이지만, 용해시킨 염기

의양이서로다르면수산화이온의농도

로염기성의세기를비교해야한다.

심화학습 염기성의세기구분

수산화이온의농도를이용하여염기성의세기를비교할수있는데, 수산화이온의농

도가작아서불편할경우에는 pOH(수산화이온농도지수)를사용할수있다. pOH는

수산화이온농도역수의상용로그값으로, pOH＝-log[OH—]로나타낼수있다.

수소이온농도지수인 pH와 pOH는일정한관계가있는데, 25æ에서두값의합은

항상 14이다.

pH + pOH=14(25æ에서)

따라서염기의경우도 pOH가아닌 pH를사용하여염기성의세기를나타낼수있으

며, 대부분의경우는 pH를사용한다. 이때에는 pH가 7보다클때염기성이며, pH가

클수록강한염기성이다.

0pH

pOH

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1413

012345678910111214 13

염화수소와수산화나트륨의존재형태

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:24 PM 페이지263 DK

264 각론

여러종류의염기

⑴수산화 나트륨(NaOH) 물에 녹으면

강한염기성수용액이되며, 화학 실험에

서가장널리사용되는염기이고제지, 식

음료, 비누등의산업에서사용된다.

⋯ 순수한 수산화 나트륨은 흰색 고체로

대기 중에서 수증기와 이산화 탄소를 흡

수하며, 온도와관계없이물에잘녹는다.

수산화 나트륨 수용액을 병에 넣어 두면

병의입구에흰색고체가생기는것을볼

수 있는데, 이 흰색 고체는 탄산 나트륨

결정으로, 수산화 나트륨이공기중의수

분을흡수하여생성된것이다. 고체 수산

화 나트륨이나 고농도의 수산화 나트륨

수용액은화학적화상을일으킬수있으며,

영구적인상처나실명을일으킬수있다.

⋯ 공기 중의 수분을 흡수하여 그 수분에

스스로 녹는 성질을 조해성이라고 하는

데, 수산화나트륨은조해성이있다.

⑵수산화 칼슘(Ca(OH)™) 물에 잘 녹

지않는흰색가루로, 1 L의물에 0.82 g

만녹는다. 그러나녹은수산화칼슘은이

온화가 잘되어 강한 염기성을 나타낸다.

수산화 칼슘이 녹아 있는 수용액을 석회

수라고 하는데, 석회수는 이산화 탄소를

검출하는데이용한다. 석회수 자체는투

명하지만이산화탄소를통과시키면흰색

의 앙금인 탄산 칼슘(CaCO£)이 생성되

어 수용액이 뿌옇게 흐려지므로 이산화

탄소를검출할수있다.

⑶암모니아(NH£) 수산화 나트륨이나

수산화칼륨은이온화하여수산화이온을

내놓지만, 암모니아는 물과 반응하면 수

산화 이온이 생성되어 염기성을 나타낸

다. 암모니아는물에잘녹지만암모니아

와물의반응은잘일어나는반응이아니

다. 따라서적은양의수산화이온만생성

되어 약한 염기성을 나타내고, 대부분의

암모니아는분자상태로물에녹아있다.

자·기·주·도·학·습

▶개념확인하기

염기는물에녹아수산화이온(OH—)을내는물질로, 쓴맛이나고붉은색리트머스종이

를푸른색으로변화시키며, 물에녹아이온을내놓기때문에전류를흐르게한다. 단백질을

녹이는성질이있어머리카락이나피부를손상시킬수있다.

▶생활속문제해결하기

염기는단백질을녹이는성질이있으므로염기성세제가피부에닿으면피부조직을손상

시킬수있기때문에피부를보호하기위해고무장갑을끼는것이좋다. 요즘은중성세제가

널리사용되고있으며, 특히주방용세제는대부분중성세제이다. 그러나재생비누등을

사용한다면피부에접촉하는것을주의해야한다.

▶과학과기술, 사회연관짓기

벌레나벌의침을이루는주성분은주로폼산을비롯한산성물질이다. 벌레에물리거나

벌에쏘인통증을제거하기위해서는이산성물질을제거해야하는데, 된장이염기성물질

이므로된장을바르면산의수소이온을제거하여통증을완화할수있기때문이다.

250~273지도서5단원① 2012.8.21 2:24 PM 페이지264 DK

Ⅴ여러가지화학반응 265

산성 식품과 알칼리성 식품 산성

식품과알칼리성식품은해당식품의액성

을 기준으로 판단하는 것이 아니다. 식품

은 몸속에서 연소와 비슷한 과정인 호흡

과정을 거치는데, 이때 연소 생성물과 같

은물질이생성된다. 즉, 탄화수소를연소

하면이산화탄소와물이생성되는것처럼

식품을이루는원소에따라생성되는물질

이 달라진다. 생성된 물질은 체내에 잔류

하다가 배출되거나 계속 잔류하게 된다.

이때 생성되는 물질의 성질에 따라 해당

식품이산성식품인지알칼리성식품인지

판단하게된다.

식품은 기본적으로 탄소, 수소, 산소를

포함하고 있으며여기에 질소, 인, 황, 염

소, 나트륨, 칼륨, 칼슘등이포함된다. 연

소는산소와결합하여산화물을만드는반

응이다. 비금속산화물은물에녹아인산,

황산, 염산등의산을만들며금속산화물

은물에녹아수산화나트륨, 수산화칼륨,

수산화 칼슘 등의 염기를 만든다. 따라서

포함하는원소의종류에따라산성식품인

지알칼리성식품인지판단할수있다.

사람의 혈액은완충작용에의하여 pH

7.35~7.45의 약한 염기성을 유지하고

있기때문에산이나염기가약간들어간다

고 해서 체액의 pH가 변하지 않는다. 체

액의 pH가변하면생명을유지할수없게

되므로음식에의해서혈액이나체액이산

성이나알칼리성으로바뀌지않는다.

산과 염기, 산성과 염기성에 대하

여 학습한 상태이므로 다음과 같은

과제를학생들에게부여할수있다.

①산, 염기, 산성, 염기성이라는 용

어가 주변에서 사용되는 예 조사

하기

②산성 식품과 알칼리성 식품에 대

하여자신의관점으로조사하기

효과적인수업을위한Tip

|`준비물`|수산화나트륨, 플라스틱그릇 2개(큰것, 작은것), 젓는막대, 고무장갑, 마스크

|`만드는방법`|

①폐식용유를걸러서불순물을제거한다.

②폐식용유에수산화나트륨수용액을적당량(폐식용유부피의 ;̀4!;정도) 붓는다.

③약 40분간일정하게저어준다.

④틀에붓는다.

⑤완전히굳으면틀에서떼어내어적당한크기로자른후사용한다.

|`폐식용유로비누를만들어사용할때의장점`|

폐식용유를그대로버리면식용유가물보다밀도가작아물표면에막을형성하여빛을

차단하며, 산소가물에녹는것을막아용존산소량을감소시켜물속의생물이죽고부패

하게만든다. 따라서 폐식용유로비누를만들어사용하면폐식용유로인한수질오염을

막을수있으며, 비누로재생하여사용함으로써경제적으로도이득을준다.

이런실험도가능해요!

폐식용유로비누만들기

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:25 PM 페이지265 DK

266 각론

중화 반응1-3

⑴ pH의 정의와 산성, 중성, 염기성을 구분

하는 pH의기준에대해설명한다.

⑵액성에 따른 지시약의 색 변화를 설명하

도록한다.

⑶중화반응이일어날때지시약의색변화

와 온도 변화를 관찰하면서 용액의 성질

을설명한다.

⑷중화 반응을 이온 모형과 이온 반응식으

로나타내고설명한다.

⑸여러 가지 산과 염기의 반응식을 나타내

도록한다.

⑹생활 속에서 일어나는 중화 반응의 예를

찾는다.

학습 내용 안내

학습 전개

pH가 산성과 염기성의 척도이고, 지시약

으로 수용액의 액성을 판단한다는 것을

알게한다.

생활 속에서 일어나는 중화 반응의 예를

찾고, 원리를설명할수있게한다.

중화 반응 실험을 하여 온도 변화와 지시

약의색변화를관찰하게한다.

중화 반응을 이온 모형으로 나타내고, 이

온반응식으로표현하도록지도한다.

•The Science Times

http://www.sciencetimes.co.kr

•한국교육과정평가원

http://www.classroom.re.kr

찾아보기

식초와진주의반응

진주의주성분은물속에녹아있는탄산이온(CO£¤ —)과칼슘이온(Ca¤ ±)이조개의내부에

서결합하여만들어진물질인탄산칼슘이다.

CO£¤ —(aq) + Ca¤ ±(aq) 1⁄ CaCO£(s)

식초는알코올의발효로생성된아세트산이포함된산성물질이다. 따라서식초에진주를넣

으면탄산칼슘이아세트산과반응하여이산화탄소를발생하며녹는다.

CaCO£(s)+ 2CH£COOH(aq) 1⁄ Ca¤ ±(aq)+ 2CH£COO—(aq)+ CO™(g)+H™O(l)

진주외에도탄산칼슘이주성분인조개껍데기나달걀껍데기도아세트산이나다른산과반

응하여이산화탄소를발생하며녹는다.

탄산칼슘은물에잘녹지않는물질이지만아주조금녹게되면수산화이온(OH—)을생성

한다.

CaCO£(s) + H™O(l) 1⁄ Ca¤ ±(aq) + HCO£—(aq) + OH—(aq)

이때생성된수산화이온이식초에서아세트산이이온화하여생성된수소이온(H±)과반응

하는중화반응이일어난것이다.

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:25 PM 페이지266 DK

Ⅴ여러가지화학반응 267

pH(수소이온농도지수)

⑴ pH 용액의 액성을 나타낼 때 pH를

사용한다. 용액의 산성또는염기성정도

는 수용액에 포함되어 있는 수소 이온의

농도([H±])에 따라 달라진다. 그 이유는

산또는염기의성질은수소이온과수산

화이온에의하여나타나기때문인데, 수

소 이온의 농도만 나타내도 수산화 이온

의농도를알수있으므로수소이온의농

도만으로 용액의 산성 및 염기성을 판단

할수있다.

⋯ 수용액에서수소이온농도나수산화이

온의농도는너무작은값이므로사용하기

에불편하다. 따라서 수소이온의농도를

편리하게나타내기위해 pH를사용한다.

pH는수소이온농도의역수의상용로그

값으로수소이온농도지수라고한다.

pH=-log [H±]

⋯ 중성 용액은 pH가 7이며, 산성용액은

pH가 7보다작고, 염기성용액은 pH가 7

보다크다. 즉, pH가작을수록강한산성

이며, pH가 1만큼작아지면수소이온농

도가 10배커진다.

⑵ pH의측정

①만능 pH 시험지: 여러가지지시약을혼

합하여 만든 만능 지시약을 종이에 묻힌

것으로, 표준 색상표와 비교하여 대략적

인 pH를알수있다.

② pH 측정기: 전극을용액에담그면 pH가

표시되어보다정확한pH값을알수있다.

용액의액성에따른지시약의색깔

지시약은수용액중의수소이온농도에따라다른색깔을나타내므로용액이산성인지염기

성인지확인할때사용한다. 많이사용하는지시약의색깔은다음과같다.

양배추지시약

다음표는양배추지시약을산성, 중성, 염

기성용액에떨어뜨린결과이다.

관련 지식

강한

산성

약한

산성중성

약한

염기성

강한

염기성

붉은색 보라색 자주색 초록색 노란색

리트머스용액 BTB 용액

페놀프탈레인용액 메틸오렌지용액

pH 4 pH 5 pH 6 pH 7 pH 8

pH 7 pH 8 pH 9 pH 10 pH 11

pH 5 pH 6 pH 7 pH 8 pH 9

pH 2 pH 3 pH 4 pH 5 pH 6

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:25 PM 페이지267 DK

268 각론

1 사전실험을실시하여특별한상황의

발생에대처할수있도록한다.

2 실험에사용하는염산과수산화나트

륨 수용액은 실험 전에 미리 만들어

두어 두 가지 수용액 모두 실온과 같

아지도록한후실험하도록한다.

3 스타이로폼컵을구할수없는경우에

는종이컵을사용할수도있다.

4모둠별로 눈금 실린더를 2개씩 제공

하여염산용과수산화나트륨수용액

용으로구분하여사용하도록한다.

효과적인운영을위한Tip

평가기준표

목표산과염기의중화반응을지시약의색변화

로 확인하고, 중화 반응으로 열이 발생하여

온도가상승함을설명할수있다.

원리설명1 일정량의 염산에 수산화 나트륨 수용액을

가함에따라중화반응이일어나혼합수용

액의온도가높아지며, 지시약의색깔도변

한다.

2완전히중화된이후에도수산화나트륨수

용액을계속가하면혼합수용액의온도는

다시낮아진다.

3혼합수용액의온도변화를그래프로그려

보면 완전히 중화되는 지점에서의 염산과

수산화나트륨수용액의반응부피비를알

수있다.

4 5.5 % 염산과 5 % 수산화나트륨수용액

의몰농도는거의같다. 따라서중화반응

하는수용액의부피비는 1:1이다.

유의점1 만능지시약을너무많이떨어뜨리면지시

약의 영향을 받을 수 있으므로 제시된 양

만큼만가하도록한다.

2 열의손실을줄이기위하여스타이로폼컵

을 사용하지만, 한 개의 수용액에 계속하

여수산화나트륨수용액을가하므로시간

이흐름에따라온도변화가있을수있다.

실험탐구 활동

평가문항점수( )

상 중 하

1. 실험기구를안전하게설치하고실험을수행하는가?

2. 시약을 적당량 사용하고 흘리지 않으며 만능 지시약을 적당량(̀3방울 정

도) 떨어뜨리는가?

3. 수산화 나트륨 수용액을 가하면서 혼합 용액의 온도를 옳게 측정하고, 색

깔을잘관찰하는가?

1. 혼합용액의색깔과온도를표에잘정리하는가?

2. 표에기록된온도에따라그래프를옳게그렸는가?

3. 완전히중화된용액을고르고그이유를잘설명하는가?

과정

결과

및

해석

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:25 PM 페이지268 DK

Ⅴ여러가지화학반응 269

결과1 혼합용액의색깔과최고온도

2 온도변화

그래프

해석 창의·인성

1 염산에수산화나트륨수용액을가함에따라수소이온과수산화이온이반

응하여수용액중의수소이온농도가감소하므로수소이온농도에따라

색깔을나타내는지시약의색깔이달라지는것이다.

2염산과수산화나트륨수용액의혼합용액에서는수소이온과수산화이온

의반응이일어난다. 이반응으로열이발생하기때문에혼합용액의온도

는반응전용액의온도보다높아지는것이다.

3완전히중화된용액은수산화나트륨수용액을 100 mL 떨어뜨린용액이

다. 그이유는염산에수산화나트륨수용액을가함에따라수용액의온도

가점점상승하는데, 이용액에서최고온도에도달하였기때문이다.

<참고>반응전의염산의온도는 17.6æ였으며, 25 mL의수산화나트륨수

용액을가한용액은중화반응이일어나온도가 19.8æ로 2.2æ 상승하

였다. 그리고 25 mL의수용액을더가했을때에는온도가 1.7æ 상승하

여 21.5æ로 이전보다 조금 상승하였다. 그 이유는 수용액 전체의 양이

증가하였기때문이다.

30

20

10

0

( )#

(mL)25 50 75 100 125 150

1⃞ 노란색의 불꽃색이 나타난다. 중화점에

도달한용액에는Na±과 Cl—이포함되어

있으며, 이용액을가열하면물은기화되

고 염화 나트륨(NaCl) 고체만 증발 접

시에 남게 된다. 따라서 염화 나트륨 고

체로불꽃반응실험을하면나트륨의불

꽃색인노란색이나타난다.

2⃞ 흰색 앙금이 생성된다. 증류수에 고체를

녹이면염화나트륨수용액이되며, 여기

에질산은수용액을떨어뜨리면염화나

트륨 수용액의 염화 이온(Cl—)과 질산

은 수용액의 은 이온(Ag±)이 반응하여

흰색의염화은(AgCl)앙금을생성한다.

탐구의 확장

지시약을이용한중화점찾기

수산화 나트륨 수용액에 페놀프탈레인 용

액을 1~2방울떨어뜨리면붉은색이나타나

며, 이 용액에염산을넣을수록용액의붉은

색이점점연해지면서어느순간에무색이되

는데, 이때가중화점이다. 일반적으로강산과

강염기의중화반응에서는메틸오렌지용액

과페놀프탈레인용액, 강산과약염기의중화

반응에서는메틸오렌지용액, 약산과강염기

의중화반응에서는페놀프탈레인용액을사

용할수있다.

수산화나트륨

수용액(mL)

0

25

50

최고

온도(æ)

17.6

19.8

21.5

수용액의

색깔

붉은색

붉은색

노란색

75 23.1연노란색

수산화나트륨

수용액(mL)

100

125

150

최고

온도(æ)

24.3

23.3

22.5

수용액의

색깔

초록색

파란색

파란색

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:25 PM 페이지269 DK

270 각론

중화열

⑴화학 반응과 열 화학반응이일어나면

항상열의출입이따른다. 화학반응은반

응물질이생성물질로변하는것인데물

질마다 가지고 있는 에너지가 다르기 때

문에 반응 물질보다 생성 물질이 가지고

있는 에너지가 작은 경우에는 그 에너지

차이에해당하는열을방출하게되고, 반

응물질보다생성물질이가지고있는에

너지가큰경우에는그에너지차이에해

당하는열을흡수하게된다. 열을 방출하

는경우에는주위의온도가높아지고, 열

을 흡수하는 경우에는 주위의 온도가 낮

아진다. 이와 같이열이방출되는경우를

발열반응이라고하고, 열이 흡수되는경

우를흡열반응이라고한다. 발열 반응에

는 중화 반응, 물질의 연소, 금속이 녹스

는반응등이있다.

⑵중화열 실제 중화열은 56.2 kJ/몰이

다. 이는물 1 g의온도를 1æ높이는데

필요한열량이 4.2 J이므로물 1,000 g의

온도를약 13.4æ높일수있는열량이다.

따라서 1 M의염산 1 L와 1 M의수산화

나트륨 수용액 1 L가 반응하면 온도가

6.7æ정도높아진다. 이는 1몰의물이생

성되는 중화 반응이 일어나지만 두 수용

액의 혼합 용액은 2 L가 되므로 약

2,000 g의물의온도를높여야하기때문

이다. 모든산과염기의반응은중화반응

으로알짜이온반응식이같다. 따라서사

용한 산과 염기의 종류에 관계없이 중화

열은항상같으므로, 반응하는산의수소

이온과 염기의 수산화 이온의 양에만 의

존하여열이발생한다.

⑶중화 반응의 알짜 이온 반응식 알짜

이온 반응식은 실제 반응에 참여한 이온

만을나타낸반응식이다. 중화 반응의경

우알짜이온반응식은산의수소이온과

염기의 수산화 이온이 1 : 1로 반응하여

물이생성되는반응이다. 따라서 알짜이

온반응식은H± + OH— 1∞ H™O이다.

중화반응의모형

염산과수산화나트륨수용액을

혼합하면 염산의 수소 이온과 수

산화 나트륨 수용액의 수산화 이

온이 결합하여 물을 생성하고, 나

트륨이온과염화이온은이온상

태로용액에들어있다.

온도 변화는 같다. 염산 10 mL와 수산화 나트륨수용액 30 mL를혼합하면 염산 10

mL에포함된수소이온이모두중화반응하며, 염산 30 mL와수산화나트륨수용액 10

mL를혼합하면수산화나트륨수용액 10 mL에포함된수산화이온이모두중화반응한

다. 따라서두경우에중화반응하는이온의총수가같기때문에발생하는열량이같고, 혼

합용액전체의부피가 40 mL로같기때문에상승하는온도도같다.

Cl—H±

OH—Na±

Cl—

Na±H™O

염산과수산화나트륨수용액의중화반응모형

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:25 PM 페이지270 DK

목표중화반응을이온모형을이용하여표현할

수있다.

Ⅴ여러가지화학반응 271

실험탐구 활동

1 각모둠별로염산과수산화나트륨수

용액의모형을만들어활동함을통해

창의·인성이배양되도록한다.

2 특별히어려운과정이아니므로모둠

별로진행하지않고, 학생개별적으로

활동하도록진행할수도있다.

효과적인수업을위한Tip

Na±

Na±

Na±

Na±

OH—

OH—

OH—

OH—

H±H±

H±

H±H±

H±

Cl—

Cl—

Cl—Cl—

Cl—

Cl—

염산(HCl)과 수산화나트륨수용액(NaOH)의 반응모형

HCl(mL)

NaCl(mL)

0 10 20 30

염기성 ➞ 염산을

가하기 전으로, 수

용액 속에 OH—만

있으므로 염기성을

띤다.

염기성 ➞ H±과

OH—이 반응하여

물을 생성하지만

수용액 속에 OH—

이 있으므로 염기

성을띤다.

중성 ➞ H±과

OH—이 모두 반응

하여 물을 생성하

여수용액속에H±

과 OH—이 없으므

로중성을띤다.

산성 ➞ 더 이상

반응할 OH—이 없

으므로 수용액 속

에 넣어 준 H±이

그대로 남아 있어

산성을띤다.

20 20 20 20

모형

OH—

OH—

Na±

Na±

H±

H™O

H™ONa±

Na±Cl—

Cl—OH—

H™O

Na± Na±

Cl—

Cl— H± Cl— H±

H™O

H™O

Na±

Na±

Cl—

Cl—

Cl—

H±

Cl—

액성

스티커를옮겨붙인결

과는오른쪽과같다.

1 겹쳐지지 않은 수소

이온이 2개있다.

2 겹쳐지지않은수소

이온이 있으므로 혼

합용액의액성은산성이다.

Na±Na±

Na±Na±

OH—H±

OH—H±

OH—H±

OH—H±

H±

H±

Cl—

Cl—

Cl—

Cl—

Cl—

Cl—

결과 창의·인성

예⃞다음과같이염산과수산화나트륨수용액

을반응시킨경우

유의점수소 이온과 수산화 이온은 1 : 1의 개수

비로 반응하므로 한 개씩 짝지어 붙여서 물

분자를표현한다.

원리설명1 스티커를 붙이는 비닐종이를 각각 용액으

로가정하고, 스티커는용액속에들어있

는이온으로가정한다.

2이온으로가정한스티커들중에서수소이

온과수산화이온을반쯤겹쳐붙이면물이

생성된것을나타낸다.

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:26 PM 페이지271 DK

생활속의중화반응

⑴위산이 너무 많이 분비되어 속이 쓰릴 때 제산제를 먹는 이유 위에서는음식물을소화

시키기위해위산이분비되는데, 위산의주성분은염산이다. 그러나과량의염산이분비되

면위벽이손상되어속이쓰린경우가있다. 이때위를보호하기위해약염기인수산화마그

네슘(Mg(OH)™)이나수산화알루미늄(Al(OH)£) 등이주성분인제산제를먹는데, 이것

은중화반응을이용한것이다. 즉, 위산의H±은수산화마그네슘이나수산화알루미늄등

의OH—과반응하여물이되므로H±이제거된다.

2HCl(aq) + Mg(OH)™(aq) 1⁄ MgCl™(aq) + 2H™O(l)

⑵생선회에 레몬즙을 뿌리는 이유 생선의비린내는약한염기성을띠는아민계열의화합

물로, 약한산인시트르산을포함하는레몬즙을떨어뜨리면중화반응이일어나므로비린내

가없어진다.

⑶벌레나개미에물린데암모니아수를바르는이유 벌레나개미에물리면쓰리고아픈데,

그이유는벌레나개미의침에포함된폼산(HCOOH) 때문이다. 이때암모니아수를바르

면중화반응이일어나더이상폼산이작용하지않아통증이완화된다.

272 각론

중화반응과염

중화반응에서는물과함께산의음이온과

염기의 양이온이 결합하여 이온으로 이루어

진화합물이형성되는데, 이를염이라고한다.

HCl + NaOH 1⁄ H™O + NaCl

산 염기 물 염

이와 같이 중화 반응으로 물과 함께 염이

생성된다. 그러나반드시산과염기가반응해

야만염이생성되는것은아니며, 염이 생성

되는반응은다음과같이다양하다.

⑴산과염기의중화반응

산+염기1⁄염+물

예⃞ 염산과 수산화 나트륨의 중화 반응으

로염화나트륨이라는염이생성된다.

HCl + NaOH 1⁄ NaCl + H™O

⑵금속과산의반응

금속+산1⁄염+수소

예⃞ 철과 염산의 반응으로 염화 철이라는

염이생성된다.

Fe + 2HCl 1⁄ FeCl™ + H™

⑶금속산화물과산의반응

금속산화물(염기) +산1⁄염+물

예⃞ 산화 나트륨과 염산의 반응으로 염화

나트륨이라는염이생성된다.

Na™O + 2HCl 1⁄ 2NaCl + H™O

⑷비금속산화물과염기의반응

비금속산화물(산) +염기1⁄염+물

예⃞ 이산화 탄소와 수산화 나트륨의 반응

으로탄산나트륨이라는염이생성된다.

CO™ + 2NaOH 1⁄ Na™CO£ + H™O

⑸염과염의앙금생성반응

염+염1⁄염(앙금) +염예⃞질산은과염화나트륨의반응으로염

화은과질산나트륨이라는염이생성된다.

AgNO£+NaCl 1⁄ AgCl+NaNO£

⋯ 염화 나트륨은 물에 잘 녹지만 모든 염이

물에잘녹는것은아니다. 중학교②에서학

습한것과같이앙금은물에잘녹지않는염

이다. 예를 들면 탄산 칼슘(CaCO£), 황산

칼슘(CaSO¢), 황산 바륨(BaSO¢) 등은물

에잘녹지않는염이다.

250~273지도서5단원① 2012.8.20 9:26 PM 페이지272 DK

Ⅴ여러가지화학반응 273

산성비와산성호수의중화

증류수의 pH는 7이고일반적으로빗물은

pH 5.6~6.5의약한산성을띤다. 그 이유

는공기중의이산화탄소가물에녹기때문

이다. 그런데석탄과같이황을포함한화석

연료의 연소로 발생하는 이산화 황(SO™)이

나자동차의운행으로발생하는질소산화물

(NO, NO™)은물에녹아강한산성을나타

내므로산성비가내리게된다. 산성비는 pH

가 5.6 미만인비이다. 산성비가내린호수에

는이산화황이산소와반응한후물에녹아

생성된황산(H™SO¢)과, 질소산화물이물과

반응하여 생성된 질산(HNO£)이 포함된다.

따라서이를중화시키기위해서는염기성물

질인 석회석(CaCO£)이나 생석회(CaO)를

뿌려준다.

•탄산칼슘과산의반응

CaCO£ + 2H± 1⁄ Ca¤ ± + CO™ + H™O

•생석회와물의반응

CaO + H™O 1⁄ Ca(OH)™

이때 생성된 수산화 칼슘(Ca(OH)™)은

물에천천히녹으므로오랫동안남아중화작

용을한다.

심화학습 물의자동이온화

순수한 물이라도 정밀하게 측정해

보면 매우 약하게 전류가 흐르는데,

이는 물속에 물 분자 외에 아주 적은

수의이온이존재하기때문이다.

순수한물도약간은이온화하여수

소 이온과 수산화 이온이 있으며, 수

소 이온과 수산화 이온 농도의 곱은

일정하게유지된다. 산의유입으로수

소이온의농도가커지면수산화이온

의농도는작아지고, 염기의유입으로

수산화이온의농도가커지면수소이

온의농도가작아진다. 이를물의자동

이온화라고 하며, pH가 7일 때 수소

이온의 농도와 수산화 이온의농도는

서로같아중성인것이다.

자·기·주·도·학·습

▶개념확인하기

산성은수소이온에의해산이공통으로나타내는성질이고, 염기성은수산화이온에의

해염기가공통으로나타내는성질이다.

▶생활속문제해결하기

샴푸는염기성이므로샴푸로머리를감고잘헹구지않으면수산화이온이머리카락에남

는다. 수산화 이온은 단백질을 가수 분해하므로 주성분이 단백질인 머리카락을 갈라지게

만들고손상시킨다. 따라서충분히헹구어수산화이온이남지않도록하고, 남은 수산화

이온은머리를감은후식초를약간탄물에헹구어중화반응으로제거한다.

▶과학과기술, 사회연관짓기

산성비의원인물질이배출되지않도록한다. 산성비의주요원인물질은화석연료에포

함된황이연소할때배출되는황산화물과자동차의배기가스에서배출되는질소산화물이

다. 따라서황을포함한화석연료의사용을자제하고, 자동차의운행을감소시켜산성비의

원인물질이대기중으로배출되지않도록한다.

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