3 화학 반응식

3. 화학 반응식

[1] 화학 반응의 종류

1. 화합

두 종류 이상의 물질이 반응하여 하나 또는 그 이상의 물질을 만드는 반응으로 반응물과 전혀 다른 물질을 만드는 반응

2. 분해

한 가지 물질이 두 종류 이상의 물질로 나누어지는 반응으로 반응물과 전혀 다른 물질을 만드는 반응

3. 치환

한 화합물에서 어떤 물질이 있던 자리에 다른 물질이 대신 들어오는 반응

4. 복분해

두 종류 이상의 화합이 반응하여 양성(음성) 원소 또는 원자단을 서로 바꾸어 두 종류 이상의 물질을 만드는 반응

[2] 화학 반응식의 완성

1. 화학 반응식 꾸미기

(1) 반응식 표현

반응물은 왼쪽에 생성물은 오른쪽에 쓰며, 반응물과 생성물은 →로 연결한다. 이 때 반응물과 생성물은 한글로 쓰는 것이 아니라 반드시 원소 기호로 된 화학식으로 쓴다.

반응물 → 생성물

화학 반응식에서 →는 수학의 =와 같은 뜻으로 쓰이며 다만 화학에서는 반응의 진행 방향을 함께 나타내기 위하여 화살표를 사용한다. 따라서 → 전후의 질량과 에너지는 반드시 같은 것이다.

(2) 계수 맞추기

질량 보존 법칙에 의하여 좌변(반응물)과 우변(생성물)의 원자 수가 같도록 화학식 앞에 가장 간단한 정수의 계수를 붙인다. 촉매처럼 반응 전후에 변하지 않는 물질은 반응식에 넣지 않는다. 촉매를 쓸 경우에는 화살표 위에 쓰며, 반응 조건은 화살표 아래에 쓴다.

(3) 계수 맞추는 방법

1) 미정 계수법

[예제] 소금물을 전기 분해하면 수산화나트륨이 생기고 수소와 염소 기체가 발생한다. 이 반응의 화학 반응식을 쓰시오.

<풀이>

양변의 원자 수를 같게 하기 위하여

에 대하여

위의 4개의 연립 방정식을 풀어 계수를 구한다.

미지수가 5개이고 식이 4개여서 방정식은 풀리지 않으므로 임의의 식을 하나 만들어 푼다.

만약

이라면

이다.

위의 값을 반응식에 대입하면

화학 반응식에서는 계수로 분수를 사용하지 않으며 반드시 양의 정수를 사용한다.

따라서 양변에 2를 곱하면 반응식을 완결할 수 있다.

2. 알짜 이온 반응식

물질을 반응시키면 반응 전후에 실제로 반응에 직접 참여하여 상태의 변화가 있는 물질과 변화가 없는 물질이 있는데, 실제로 변화가 있는 이온과 그 이온에 의한 생성물만을 나타낸 반응식을 알짜 이온 반응식이라 한다.

구경꾼 이온 : 반응에 직접 참여하지 못하여 반응 전후에 상태의 변화가 없는 이온. 대개 물에 녹는 물질을 형성하는 이온.

알짜 이온 반응식 :

구경꾼 이온 :

물질의 상태 표시 방법 : 기체

, 액체

, 고체

▷ 다음 세 가지 경우에 알짜 이온 반응식을 자주 사용한다.

1. 침전을 형성할 때

2. 기체가 발생할 때

3. 물이 생성될 때

[3] 화학 반응에서의 양적 관계

1. 화학 반응식이 나타내는 뜻

계수비 = 몰수비 = 분자수비 = 부피비(기체) ≠ 질량비

구 분	+ →
물질이름	수소와 산소가 반응하여 수증기를 만든다.
계수비	2	1	2
몰수비	2 (10몰)	1 (5몰)	2 (10몰)
부피비	2 (22.4L)	1 (11.2L)	2 (22.4L)
분자수비	2 (100개)	1 (50개)	2 (100개)
질량비	1 (4g)	8 (32g)	9 (36g)

2. 화학 반응식의 양적 관계

(1) 다음 반응식에서 수소 10g과 산소 16g을 반응시킬 때 생성되는 물의 질량은?

(2) 수소 20g을 충분한 양의 산소와 반응시킬 때 반응하는 산소의 몰수와 생성되는 물의 몰수는?

(3) 어떤 온도와 압력에서 수소 40L와 산소 40L를 반응시킬 때 같은 온도에서 생성되는 수증기의 부피는?

(4) 0℃, 1기압에서 산소 64g을 충분한 양의 수소와 반응시킬 때 반응하는 수소의 부피와 수증기의 질량은?