▶단원의개관

106 각론

학생들은초등학교 5~6학년군에서화학반응중하나인연소에대

해배웠으며, 중학교①에서물리변화에해당하는확산과증발, 상태

변화에대해배웠다. 그리고중학교②에서화학반응을나타내기위해

필요한원소와원소기호를배웠으며, 물질을구성하는것은원자이며

이원자들을이용하여화합물을표현할수있음을학습하였다.

이단원에서는화학변화, 화학의기본법칙, 화학반응식에대해다

루어화학반응이일어날때의규칙성에대해학습한다. 즉, 그동안배

웠던여러가지물질이변화하는모습을바탕으로하여이것을물리변

화와화학변화로구별하고, 여러가지화학반응에대해학습한다. 그

리고화학반응에서양적관계의규칙성이나타난다는사실을실험을

통해확인하고, 이러한규칙성은물질이입자로이루어져있기때문에

나타난다는것도배우도록한다.

또한화학반응을원소기호를이용하여화학반응식으로나타내며,

화학반응식의계수의의미를이해하도록한다.

초등학교

5~6학년군

중학교①

중학교②

•연소와소화

•분자운동과상태변화

•물질의구성

이미배운내용

중학교③ •여러가지화학반응

고등학교

화학Ⅰ

•화합물, 분자, 화학

반응식

다음에배울내용

•물리변화와화학변화

•여러가지화학반응

•질량보존법칙

•일정성분비법칙

•화학반응식

이번에배울내용

▶단원학습위계

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:15 PM 페이지106 DK

Ⅱ화학반응에서의규칙성 107

1⃞양초의연소와같은간단한실험을통하여물리변화와화학변화의

차이점을파악할수있게한다.

2⃞학생들이일상생활에서볼수있는다양한변화의예를물리변화와

화학변화로구별할수있게하고, 다양한시청각자료를사용하거

나실제집안이나학교에서일어나는예를이용하여물리변화와

화학변화의차이점에대하여설명할수있게한다.

3⃞화학반응을이용하거나화학반응이일어나는것을방지하기위한

관련직종에대해이해할수있도록한다.

4⃞간단한실험을통하여화학반응의종류를알아보고, 이것을모형으

로나타내어이해할수있게한다.

5⃞다양한화학반응을모형을이용하여나타낼수있도록하고, 이를

통해화학반응이일어나는과정이물질을구성하는원자의배열이

달라지는것임을이해시키도록한다.

6⃞원소기호를사용하여화합물의변화에대하여설명하면좀더이해

에도움이되므로, 학생들이쉽게접할수있는원소기호를사용하

여이해시키도록한다.

7⃞화학반응의모형을통해질량보존법칙과일정성분비법칙을이

해시키도록한다.

8⃞생활주변에서질량이보존되지않을것같은현상의예를다양하게

제공하고, 이때에도질량이보존됨을이해하도록지도한다.

9⃞반응물질과생성물질의질량관계그래프를이용하여일정성분비

법칙을이해시키고, 일정성분비법칙을화학반응에적용시켜반응

물질이정해진비로만반응한다는것을알아내도록한다.

[10]화학반응식에서학생들이어려워하는부분은화학식과반응생성

물을 알아내는 것이다. 따라서 너무 다양한 물질을 사용하지 않는

것이좋다.

[11]단순한화학반응을통하여화학반응식을나타내고, 이를통해계

수의의미를파악하도록한다. 즉, 화학반응식의계수는비율의개

념임을학생들이잘알도록지도한다.

[12]화학반응식의계수는반드시가장간단한정수비로만나타내어야

하는것은아니고, 필요에따라분수를사용할수도있다. 그러나특

별한목적이없으면가장간단한정수비를사용하도록지도한다.

■학습내용성취기준

(가) 일상생활에서물리변화와화학변화의예를안다.

(나) 화학 반응을모형으로설명하고, 이를 통해화학변화는물질

을구성하는입자의종류와배열이달라지는것임을이해한다.

(다) 간단한화학반응을화학반응식으로나타낸다.

(라) 화학 반응에서 질량 보존 법칙과 일정 성분비 법칙을 모형을

통해이해한다.

(마) 화학반응식에서계수의의미를이해한다.

■탐구활동

(가) 물리변화와화학변화구분하기

(나) 질량보존법칙실험하기

(다) 일정성분비법칙실험하기

(라) 여러가지화학반응을화학반응식으로나타내기

■참고도서_교사용

1. Chemistry(2005), Antony C. Wilbraham 외 3저, Pearson Prentice Hall

2. Science Explorer Physical Science(2005), David V. Frank, Ph. D 외 6저, Pearson Prentice Hall

3. 화학반응식(2002), 요네야마마사노부저, 송성호역, 이지북

■읽을책_학생용

1. 교실밖화학이야기(2006), 진정일저, 양문

2. 역사를바꾼 17가지화학이야기(2007), 페니르쿠터외 1저, 사이언스북스

■시청각자료_internet

1. 국립중앙과학관: http://www.science.go.kr

2. 한국과학창의재단: http://www.kofac.re.kr

참고

자료

▶교육과정

▶단원지도상의유의점

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:15 PM 페이지107 DK

108 각론

학습내용및활동소단원명 시수 차시

1⃞물리변화와화학변화1~2

/14차시

•물리변화와화학변화의정의

•탐구활동: 물리변화와화학변화

•일상생활에서물리변화의예

•일상생활에서화학변화의예

•체험활동: 문화재보존과학자

2⃞일정성분비법칙9~10

/14차시

•탐구활동: 산화구리(Ⅱ)를이루는원소사이의질량

관계

•일정성분비법칙의정의

•여러가지화학반응에서일정성분비법칙확인하기

•일정성분비법칙을모형으로나타내기

3⃞화학반응식11~13

/14차시

•화학반응식을나타내는방법

•탐구활동: 여러가지연료의연소반응을화학반응

식으로나타내기

•화학반응식에서계수의의미이해하기

•아보가드로법칙의정의

•기체반응법칙의정의

1⃞질량보존법칙6~8

/14차시

•물리변화와화학변화에서질량보존을확인하기

•탐구활동: 녹슨동전이화학변화할때의질량보존

•질량보존법칙의정의와이법칙이성립하는이유

•여러가지화학반응에서질량보존법칙확인하기

•질량보존법칙을모형으로나타내기

•STEAM: 비만

2⃞여러가지화학반응3~5

/14차시

•화합의정의와반응의예를모형으로나타내기

•분해의정의와반응의예를모형으로나타내기

•치환의정의와반응의예를모형으로나타내기

•연소의정의와반응의예를모형으로나타내기

•보충·심화: 완전연소와불완전연소

•STEAM: 바이오연료

▶단원지도계획

Ⅱ-1

물질의

변화와

화학반응

Ⅱ-2

화학

반응에서의

질량관계

중단원명

8

5

1대단원마무리 14/14차시 •개념정리하기, 개념적용하기, 개념응용하기

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:15 PM 페이지108 DK

Ⅱ화학반응에서의규칙성 109

110~115

116~123

124~131

132~135

136~143

72~77

평가내용및방법교수·학습방법 지도서쪽교과서쪽

•양초의연소과정에서나타나는현상을물리변화와화학변화로옳게구별하는지를관찰

법, 실험보고서법, 토론법으로평가한다.

•탐구절차에대한이해도및탐구수행능력을실험보고서법과관찰법으로평가한다.

•물리변화와화학변화의예를생활주변에서찾아제시하고, 물리변화와화학변화의차

이점을설명할수있는지를토론법으로평가한다.

실험

관찰

토의

88~95

•녹슨동전이화학변화할때질량이보존된다는것을설명할수있는지를관찰법, 실험보

고서법, 토론법으로평가한다.

•탐구절차에대한이해도및탐구수행능력을실험보고서법과관찰법으로평가한다.

•여러가지화학반응에서질량보존법칙이성립함을설명할수있는지를관찰법, 토론법

으로평가한다.

•질량보존법칙을모형으로나타내고, 질량보존법칙이성립하는이유를설명할수있는

지를토론법으로평가한다.

실험

관찰

토의

78~85

•화합, 분해, 치환반응을구별할수있으며, 각반응을모형으로나타내고설명할수있는

지를토론법으로평가한다.

•연소반응을모형으로나타내고, 연소생성물을통하여반응물질을구성하는원소를확

인할수있는지를토론법으로평가한다.

자료해석

토의

100~107

•화학반응을화학반응식으로나타내는방법을알고있는지를토론법으로평가한다.

•여러가지연료의연소반응을화학반응식으로나타낼수있는지를보고서법, 토론법으

로평가한다.

•화학반응식의계수의의미를설명할수있는지를토론법으로평가한다.

•화학반응에서아보가드로법칙과기체반응법칙이성립함을설명할수있는지를토론법

으로평가한다.

자료해석

토의

실험

관찰

토의

•산화구리(Ⅱ)를이루는원소사이의질량관계에대한실험결과를해석하는능력을관찰

법, 실험보고서법, 토론법으로평가한다.

•탐구절차에대한이해도및탐구수행능력을실험보고서법과관찰법으로평가한다.

•여러가지화학반응에서일정성분비법칙이성립함을설명할수있는지를토론법으로

평가한다.

•일정성분비법칙을모형으로나타내고, 일정성분비법칙이성립하는이유를설명할수

있는지를토론법으로평가한다.

96~99

평가 144~147108~111•수행평가로제시할수있다.

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:15 PM 페이지109 DK

110 각론

학습 전개

물리변화와화학변화의정의를알게한다.

일상생활에서 볼 수 있는 화학 변화의 예

를 찾고, 그 변화 모습을 이해할 수 있도

록지도한다.

일상생활에서 볼 수 있는 물리 변화의 예

를 찾고, 그 변화 모습을 이해할 수 있도

록지도한다.

양초의 연소를 이용하여 물리 변화와 화

학 변화의 특징을 알게 하고, 서로 구분할

수있도록지도한다.

도자기제작과정

⑴반죽 그릇을빚기하루전에곱게만든질흙항아리를빻아서맑은물을부어이긴다. 이

과정이도자기제작과정중가장중요하다.

⑵물레성형 흙을회전시키며성형하는것이며, 손물레, 발물레, 전기물레등을사용한다.

⑶굽깎기 물레성형후일주일정도음지에서말린다음, 굽언저리를깎아내어전체적인

형태를완성시킨다.

⑷초벌구이 재벌구이를하기전에유약치기를쉽게하기위해 8̀00æ 전후의온도로굽는

과정이다.

⑸시문 양각, 음각등다양한기법으로문양을넣는다. 필요에따라또는작가의재량에따

라초벌구이전이나후에한다.

⑹유약입히기 초벌구이를한기물에유약을바르는작업이며, 담금법, 분사법, 필화법이있다.

⑺재벌구이 유약을바른도자기를가마에넣고약 1,300æ로가열하여도자기를얻는다.

이와같이다양한과정을거쳐서완성되는도자기의제조과정에서는물리변화와화학변화

가모두일어난다.

관련 지식

⑴물리변화와화학변화의정의를알고, 구

분하여설명한다.

⑵일상생활에서볼수있는다양한물리변

화의예를찾고, 각현상이물리변화인이

유를설명한다.

⑶일상생활에서볼수있는다양한화학변

화의예를찾고, 각현상이화학변화인이

유를설명한다.

학습 내용 안내

물리 변화와화학 변화

1-1

•LG 사이언스랜드

http://www.lg-sl.net

•과학 공화국 화학 법정 4(화학 반응)

(2007), 정완상저, 자음과모음

•문화재보존과학센터

http://www.conservation.go.kr

•국립문화재연구소

http://www.nrich.go.kr

찾아보기

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:15 PM 페이지110 DK

Ⅱ화학반응에서의규칙성 111

|`과정`|

⑴그림 (가)와 같이 물이 담긴 비커에 설탕을

넣고저어준후변화를관찰한다.

⑵그림 (나)와 같이 설탕을 증발 접시에 넣고

알코올램프로가열한후변화를관찰한다.

|`결과및해석`|

⑴설탕을물에녹이면설탕자체의성질은변

하지않고설탕물이된다. 따라서물리변화가일어난것이다.

⑵설탕을증발접시에넣고가열하면설탕이서서히녹으면서처음에는투명한액체로

상태변화하지만, 시간이지나면서갈색으로변한다. 이것은설탕과는다른성질을나

타내는물질이생성된것이므로화학변화가일어난것이다.

이런실험도가능해요!

설탕을이용한물리변화와화학변화의구별

목표양초를연소시킬때나타나는변화를통해

물리변화와화학변화를구분하여설명할수

있다.

실험탐구 활동

모둠으로실험할경우물리변화와화

학변화를관찰하는모둠원을따로두어

각자관찰하도록하는것이좋다.

효과적인수업을위한Tip

(가) (나)

원리설명1 양초의연소과정에서양초가녹고흘러내

린촛농이굳으며, 연소 후이산화탄소와

물이생성된다.

2 물리변화는물질의고유한성질이변하지

않는것이고, 화학 변화는처음물질과다

른물질이생성되는것이다.

유의점1 불을사용하는실험이므로화재가나지않

도록조심한다.

2 양초의지름이너무크면촛농이흘러내리

기어렵고연소가일어나는동안액체상태

로존재하므로, 지름이작은초를사용하여

촛농이흘러내릴수있도록한다.

결과1 양초의높이는처음과비교하여낮아진다.

2 양초가타면서양초의길이가점점짧아진

다. 그리고양초가탈때고체양초는녹아

서액체양초(촛농)로되고, 이촛농은아래

로흘러내리면서점점식어서굳는다.

해석양초가타면서양초의길이가점점짧아지

는것은양초가연소되면서화학변화가일어

난것이다. 그리고고체상태의양초가액체

상태의 촛농이 되고, 흘러내린 촛농이 다시

고체상태로되는것은물질의고유한성질은

변하지않는물리변화가일어난것이다.

112 각론

⑷증발 액체의표면에서분자가스스

로운동하여분자사이의인력을이겨

내고기체상태가되어공기중으로날

아가는 현상이다. 상태 변화(기화)에

해당하므로물리변화이다.

예⃞바닷물을증발시켜소금을얻는것

⑸용해 한 물질이 다른 물질에 녹아 균일하게 섞이는 현상이다.

물질의 성질은 변하지 않으므로 물리 변화이다. 예⃞ 설탕이 물에

녹음

⑹모양이나 크기의 변화 큰 물질을

작게자르는것은물질의성질은변하

지않고크기가작아지거나모양이변

하는것이므로물리변화이다.

예⃞원두의분쇄, 그릇의깨짐등

물리변화

⑴물리 변화 원자나분자의조성은변하

지않고, 물질의 고유한성질을유지하면

서상태나모양, 크기만변하는현상을물

리변화라고한다.

⑵물리변화의예

①물을 가열하여 물 분자가 열에너지를 얻

으면수증기가되고, 물을냉각하여물분

자가열에너지를잃으면얼음이된다. 이

와같이물은압력이나온도의변화에의

해 물, 수증기, 얼음으로 상태 변화가 일

어나는데, 이때물질본래의성질은변하

지않고상태만변하므로물리변화에해

당한다.

②설탕과 물을 혼합하여 설탕물을 만들거

나, 에탄올과물을혼합하여에탄올수용

액을만들때에도각물질의성질은변하

지않으므로물리변화에해당한다.

⋯ 이와같이물리변화가일어나면한물

질이다른물질로변한것처럼보이지만,

실제로 물질을 이루는 입자에는 변화가

없기 때문에 물질의 성질은 변하지 않

는다.

일상생활에서볼수있는물리변화의예

⑴융해 고체 상태의 물질이 액체 상

태로 변하는 현상이다. 이때 물질의

성질은 변하지 않고, 분자 배열만 달

라지므로물리변화이다.

예⃞얼음이녹음, 초콜릿이나아이스크

림이녹음등

⑵끓음 액체의표면뿐만아니라내부

에서도기화되는현상이다. 상태변화

에해당하므로물리변화이다.

예⃞물의끓음

⑶확산 분자들이스스로움직여퍼져

나가는현상이다. 새로운물질이생성되는것이아니므로물리변

화이다. 예⃞암모니아의확산

아이스크림의융해

염전

물의끓음

깨진컵

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:16 PM 페이지112 DK

Ⅱ화학반응에서의규칙성 113

화학변화의예

⑴상온에서 물이 상태 변화하여 수증기나

얼음이되는것은물리변화이다. 이러한

물리변화와달리물을전기분해하여수

소와산소를얻는반응은원자배열이달

라져서 물의 성질을 잃고 새로운 물질로

변한것이므로화학변화에해당한다.

⑵진한 황산은 수분을 흡수하는 성질이 강

하다. 따라서 설탕에진한황산을떨어뜨

리면진한황산이설탕분자의수분을흡

수하여검은탄소(C)만남게된다. 이것은

설탕이 원래의 성질과 전혀 다른 새로운

성질을 가지는 물질로 변한 것이므로 화

학변화에해당한다.

화학변화의몇가지증거

⑴빛, 열의 발생 성냥이나양초가탈때

빛과열이발생한다.

⑵색깔의 변화 사과를깎아서공기중에

놓아두면갈색으로변한다.

⑶앙금의 생성 석회수에 입김을 불어넣

으면흰색앙금이생성된다.

⑷기체의 발생 상처에 과산화 수소수를

바르면거품이생긴다.

일상생활에서볼수있는화학변화의예

⑴음식물의부패 음식물이썩는것을부패라고한다. 부패는유기물이미생물의작용에의

해악취를내며분해되는현상으로서, 원래음식물이아닌다른물질로변하므로화학변화

이다. 그리고과일의변색이나김치의발효등도화학변화이다.

⑵단백질의 변성 펩타이드결합(-`CO-NH-)을 가지고있는단백질은수소결합을통해

서연결되어있는데, 이단백질에열을가하면수소결합의일부가변화되면서딱딱해지고

색이변하게된다. 특히달걀의흰자부분은빛을투과하는성질을가져서투명하지만, 흰자

를가열하면빛을반사하는성질로변해흰색을띠게된다. 이것은다른성질을가지는물질

로변한것이므로화학변화이다.

⑶식초 속의 달걀` 달걀껍데기는탄산칼슘(CaCO£)으로이루어져있는데, 산성인식초와

반응시키면달걀껍데기가식초에녹으면서껍데기가점점얇아지다가없어진다. 이것은달

걀껍데기가식초와반응하여딱딱한성질을잃어버리고이산화탄소기체가발생하는변화

로, 원래의물질과는전혀다른새로운물질이생성되는화학변화이다.

CaCO£ + 2CH£COOH 23⁄ Ca(CH£COO)™ + H™O + CO™≈

도시가스의연소

도시가스의연료로이용되는것은액화천

연가스(LNG)이며, LNG의주성분은메테

인(CH¢)이다. 메테인을 연소시키면 이산화

탄소(CO™)와물(H™O)이생성되면서빛과열

이 발생하는데, 이때 발생하는 열을 이용할

수있으므로메테인을연료로많이사용한다.

LNG 외에많이사용되는연료로는액화석

유가스(LPG)가 있다. LPG의주성분은프

로페인(C£H•)과 뷰테인(C¢H¡º)이며, 이 물질

들도연소하면이산화탄소와물이생성되면

서빛과열이발생한다.

관련 지식

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:16 PM 페이지113 DK

114 각론

심화학습 철광석의제련

철광석은철의산화물인적철석(̀Fe™O£)이나

자철석(̀Fe£O¢)으로 존재하므로 순수한 철을

얻기위해서는철광석을용광로에넣어제련해

야한다.

철을제련할때에는철광석, 코크스(̀C), 석회

석(̀CaCO£)을용광로속에함께넣고고온으로

가열한 공기를 불어넣는다. 이때 철광석이 녹

으면적철석이나자철석중의산소가코크스의

탄소와결합하여일산화탄소(̀CO)나이산화탄소(̀CO™)가되면서적철석이나자철석은

산소가제거되어순수한철을얻을수있다.

용광로에서바로나온철은선철(무쇠)이라고하는데, 4 % 안팎의탄소를포함하며

단단하지만비교적낮은온도(1,150~1,250æ)에서 녹으므로주물(철을녹여서일정

한거푸집에부어만든물건)을만드는데사용된다.

(CO, N™, CO™)

Fe™O£

Fe£O¢

FeO

Fe

•물리변화: 용해, 확산

⋯ 용해는 한 물질이 다른 물질에 녹아

고르게 섞이는 현상이고, 확산은 분자

들이 스스로 움직여 퍼져 나가는 현상

이다. 두현상은모두물질을구성하는

분자의 성질은 변하지 않으므로 물리

변화이다.

•화학변화: 연소, 부식, 앙금생성

⋯ 연소는물질이산소와화합하여빛과

열을내는현상이고, 부식은금속이산

소와 반응하여 녹스는 현상이다. 그리

고앙금은두수용액을섞었을때생기

는 물에 녹지 않는 물질이다. 세 가지

현상은모두원자의재배열이이루어지

면서 새로운 성질을 가지는 물질로 변

하는화학변화이다.

용광로

자·기·주·도·학·습

▶개념확인하기

물리변화는물질의상태나모양, 크기

는 변하지만 물질의 고유한 성질은 변하

지않는현상이다.

화학 변화는 물질 본래의 성질이 변하

여처음물질과는전혀다른물질이생성

되는현상이다.

▶생활속문제해결하기

과산화수소수로상처를소독하면상처

부위와 반응하여 산소 기체가 발생하기

때문에거품이생긴다. 산소기체는과산

화수소수와다른성질을갖는새로운물

질이므로이현상은화학변화이다.

▶과학과기술, 사회연관짓기

먼저 고철을 수거하여 가공하기 좋은

크기와 상태로 만드는 물리 변화의 과정

을거친다. 그런 다음, 용광로에넣어순

수한금속상태가되는화학변화를거쳐

재활용된다.

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Ⅱ화학반응에서의규칙성 115

문화재 보존 사례－숭례문 현판 보존

처리

2008년 2월 숭례문 화재 시 현판을 낙하

시켜그충격으로인해부재(구조물의뼈대를

이루는여러가지재료) 이탈및균열현상이

발생하였다. 이때 문화재 보존 과학 센터로

이송된 현판은 보존 처리 실시 전 X－ray

조사, 적외선조사, 안료분석, 연륜연대분

석, 수종분석등과세부상태조사를통해도

면을작성하고기록하였다. 조사결과부재의

수평불균형및안료의떨어져나감, 기존보

수물질, 수습과정중발생된이물질로인한

손상이 확인되었다. 이에 문화재 보존 과학

센터에서는 각종 신기술을 이용하여 숭례문

현판의보존을위해서노력하였고, 현재숭례

문현판은원본에가까운상태가되었다.

(출처: 문화재보존과학센터)

영화－인사동스캔들

2009년박희곤감독의작품인‘인사동스

캔들’은문화재관련영화로서, 조선시대화

가안견의작품인벽안도를둘러싸고벌어지

는 미술계의 복잡한 이야기를 다루고 있다.

이영화에서는진품과거의같은가품을구별

하는과정, 고미술작품의복원과복제과정

을흥미롭게전개하고있다. 주인공이문화재

복원전문가로활동하고있는장면이등장하

므로학생들의흥미를유발하는자료로사용

할수있다.

관련 지식

1 인터넷 검색 엔진에서‘문화재 보존

과학’을 키워드로 입력하면, 여러 가

지신문기사들을검색할수있다.

2‘인사동 스캔들’의 영화를 활용하여

문화재보존과학자로활동하던주인

공의모습에서미래과학자로의꿈을

키우는데도움을줄수있다.

효과적인수업을위한Tip

✚참고 자료 문화재보존담당자가되기위해필요한조건

국립문화재연구소및문화재보존과학센터의학예사는문화재청에서실시하는공

개제한경쟁시험을통하여채용하고있다. 채용자격으로는문화재관련학과및문화

재재질별전공학과등의전공자로제한하고있다. 문화재보존과학과가개설된교육

기관에는공주대학교(문화재보존과학과), 경주대학교(문화재학부), 용인대학교(문화재

학과), 예원대학교(문화재보존전공), 한국 전통문화학교(문화재관리학과), 한서대학

교(문화재보존학과)가있다. 또한매년한국산업인력공단에서주관하는문화재수리

기술자(보존과학) 및기능자(보존처리공) 자격시험이있으며, 자격증을취득하여보존

과학전문가로활동할수있다. 그리고한국전통문화연수원에서는문화재의과학적

보존에관한능력을향상시키기위해각시·도지방자치단체, 공·사립박물관및발

굴기관등의유물취급및관리담당자와문화재청등록보수기술업체보존담당자를

대상으로매년 1회보존과학기초연수교육을실시하고있다. 이런교육기관의과정

을이수하면문화재보존과학자로활동할수있다.

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:16 PM 페이지115 DK

116 각론

우리몸에서일어나는화학변화

⑴신경전달 신경안에있는화학물질들이서로위치를바꾸면서생기는전위차가전기적

인신호를만들어내어신경으로여러가지신호들이전달된다.

⑵음식물의소화 음식물은소화기관을거치면서각종효소나화학물질에의해새로운물

질로변하여우리몸에서유용한에너지원이된다.

⑶에너지의생산 각종소화효소에의해분해된물질들은연소될수있는형태로우리몸에

저장된후호흡에의해공급된산소와반응을일으켜서에너지를만들어낸다.

⑷호흡과 순환 호흡에의해폐로들어온산소는적혈

구의 헤모글로빈과 결합하여 산소 헤모글로빈의 형태

로된다음다시분리되어각조직에산소가공급된다.

그리고각조직에서생성된이산화탄소와같은노폐물

은순환과정을거쳐몸밖으로빠져나오게된다.

학습 전개

화합반응을알아보고, 모형으로나타내어

반응을이해할수있게한다.

에탄올의 연소 후 생성되는 물질을 확인

하는방법을알게한다.

치환 반응을알아보고, 모형으로나타내어

반응을이해할수있게한다.

분해 반응을알아보고, 모형으로나타내어

반응을이해할수있게한다.

연소 반응을알아보고, 모형으로나타내어

반응을이해할수있게한다.

•서울대학교과학교육연구소

http://serc.snu.ac.kr

찾아보기

⑴화학 반응이 무엇인지 알고, 화학 반응에

는화합, 분해, 치환, 연소등이있다는것

을설명한다.

⑵ 화합의정의와반응의예를설명하고, 이

것을모형으로나타낸다.

⑶ 분해의정의와반응의예를설명하고, 이

것을모형으로나타낸다.

⑷ 치환의정의와반응의예를설명하고, 이

것을모형으로나타낸다.

⑸ 연소의정의와반응의예를설명하고, 이

것을모형으로나타낸다.

학습 내용 안내

여러 가지 화학반응

1-2

동맥속의적혈구

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:16 PM 페이지116 DK

Ⅱ화학반응에서의규칙성 117

화합

⑴화합의모형

⑵화합의예

①수소`+`산소1⁄물②철`+`황1⁄황화철③철`+`산소1⁄산화철④구리`+`산소1⁄산화구리⑶철과 황의 화합 철가루와황가루가섞

여있는것은두물질의성질을모두가지

는혼합물이다. 이 혼합물을가열하면철

과황이화합하여검은색물질인황화철

이생성되는데, 황화철은철이나황의성

질을가지지않는새로운물질이다.

강철솜과산소의화합에서의질량관계

강철솜을연소시키면철과공기중의산소

가 화합하여 산화 철(Ⅱ)이라는 새로운 물질

로변한다. 이와같이연소하여생긴산화철

(Ⅱ)은 연소하기 전인 강철 솜보다 무거워진

다. 이것은철이결합한산소의질량만큼질

량이증가하였기때문이다.

철이 녹스는것은철(̀Fe)이 공기 중의

산소, 물과 반응하여 녹(̀Fe™O£¥nH™O)

을생성하는현상이다. 이와같이두가지

이상의 물질이 결합하여 새로운 물질을

생성하는반응은화합이다.

A B AB

➞

혼합물 화합물구분

두 가지 이상의 물질이 본래의 성질을

잃지않고섞여있는물질

두 가지 이상의 물질이 화학 반응하여

새로운성질을가지는물질정의

모형

성분물질의성질을가진다. 성분물질과다른새로운성질을가진다.특징

성분물질의질량비가일정하지않다. 성분원소의질량비가일정하다.질량비

설탕물, 소금물, 공기, 사이다, 식초, 바

닷물등

물, 이산화 탄소, 황화 철, 산화 은, 산

화구리, 탄산수소나트륨등예

혼합물과화합물

+

철가루와 황가루

의혼합물

황화철

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118 각론

분해의모형

분해의종류

⑴열분해 물질을가열하여분해하는반응

①탄산수소나트륨: 흰색의탄산수소나트륨을시험관에넣고가열하

면흰색고체인탄산나트륨과이산화탄소및물로분해된다.

2NaHCO£ 1⁄Na™CO£`+`H™O`+`CO™≈②산화 은: 검은색의산화은을가열하면산소기체가발생하고은백

색의은이남는다.

2Ag™O 1⁄ 4Ag`+`O™≈③염소산칼륨: 염화칼륨과산소로분해된다.

2KClO 1⁄ 2KCl`+`O™≈④탄산칼슘: 산화칼슘과이산화탄소로분해된다.

CaCO£ 1⁄CaO`+`CO™≈⑤산화수은: 수은과산소로분해된다.

2HgO 1⁄ 2Hg`+`O™≈

⑵촉매에의한분해 물질에촉매를넣어분해하는반응

•과산화 수소: 과산화수소가물과산소기체로분해되는반응은느

리게일어나지만, 이산화망가니즈나아이오딘화칼륨과같은물질

을촉매로넣어주면분해반응이빠르게일어난다. 이때분해결과

생성되는물질의종류는같다.

2H™O™ 1⁄ 2H™O`+`O™≈⑶전기분해 물질에전류를흘려주어분해하는반응

①물의 전기 분해: 순수한물은전류가잘흐르지않으므로물에수

산화나트륨이나황산을약간넣고전류를흘려주면물이분해되어

수소기체와산소기체가발생한다.

2H™O 1⁄ 2H™`≈+`O™≈②물의 전기 분해에서 생성되는 물질: 물을전기분해하면 (+)극에

서는 산소 기체가 발생하고, (-)극에서는 수소 기체가 발생한다.

이때발생하는수소기체와산소기체의부피비는항상 2 : 1이다.

A BAB

촉매

과산화수소를분해할때이산화망가니즈

와같은촉매를가하면분해가더빨리일어

난다. 이때 촉매는 자신은 변하지 않으면서

다른물질의화학변화를도와준다.

①반응전후촉매의질량은변하지않는다.

②촉매를사용하더라도최종생성물질의양

에는영향을주지않는다.

③반응물질이아니므로화학반응식에나타

내지않고화살표위에표시한다.

④반응이빠르게일어나도록하는물질은정

촉매라고하고반응이느리게일어나도록

하는물질은부촉매라고하는데, 일반적으

로촉매라고하면정촉매를의미한다.

탄산 칼슘(̀CaCO£)을 가열했을 때와

같이한가지물질이두가지물질로나누

어지는반응은분해이다.

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:16 PM 페이지118 DK

치환

⑴치환의모형

⑵치환의예 치환반응은주로금속의석

출반응이나산과금속의반응에서볼수

있다.

①철과황산구리(Ⅱ) 수용액의반응

Fe`+`CuSO¢ 1⁄FeSO¢`+`Cu

②철과묽은염산의반응

Fe`+2̀HCl 1⁄FeCl™`+`H™≈

Ⅱ화학반응에서의규칙성 119

심화학습 금속의이온화경향

⑴금속의이온화경향 금속원자들은화학반응이일어날때전자를잃고양이온이

된다. 금속이그종류에따라반응성이달라지는것은금속원자에따라전자를잃고

양이온이되려는경향(이온화경향)이다르기때문이다. 여러가지금속과수소(H)에

대해서이온화경향이큰순서대로나타내면다음과같다. 이때이온화경향이클수

록반응성이커서전자를내놓고양이온이되기쉬우며, 산과의반응성이커진다.

⑵금속의 반응 반응성이작은금속의이온(A±)이포함된수용액과반응성이큰금

속(B)을 반응시키면반응성이큰금속(B)은 전자를잃고양이온(B±)이 되어녹아들

어가고, 반응성이작은금속의이온(A±)은전자를얻어금속(A)으로석출된다.

⑶금속과산의반응 수소보다반응성이큰금속은산에녹아수소를발생시키지만,

수소보다반응성이작은금속은산에녹지않는다.

질산은수용액과구리조각의반응

질산은수용액에구리조각을넣으면구리

가구리이온이되어수용액속으로녹아들어

가고, 수용액속의은이온은구리가내놓은

전자를받아금속은으로석출되는반응이일

어난다. 즉, 구리와은이온이서로자리를바

꾸는치환반응이일어나는것이다.

Cu`+2̀AgNO£ 1⁄Cu(NO£)™`+2̀Ag

이와같은반응이일어나는이유는은보다

구리의 반응성이 크기 때문이다. 즉, 은보다

반응성이큰구리는수용액속에이온으로녹

아들어 가고, 구리보다 반응성이 작은 은이

금속은으로석출되는것이다.

염산과아연조각의반응

염산은 강한 산성을 띠는 물질로서, 아연

조각과반응하면아연조각이수용액속에이

온으로녹아들어가고, 묽은 염산속의수소

이온은아연이내놓은전자를받아수소기체

로발생한다. 즉, 아연과수소이온이서로자

리를바꾸는치환반응이일어나는것이다.

Zn`+2̀HCl 1⁄ZnCl™`+`H™≈대부분의금속은강한산인염산과반응하

지만, 구리나은과같은일부금속들은염산

과반응하지않는다.

이와같이금속의석출반응이나금속과산

의반응이일어나는지의여부는금속의반응

성차이를통해알수있다.

B C A CA B

K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:16 PM 페이지119 DK

120 각론

앙금생성반응

⑴앙금생성 반응 앙금생성 반응은 물질

을이루는두가지이상의원소가동시에

자리를바꾸어물에녹지않는새로운물

질(앙금)을만드는반응이다.

⑵몇가지앙금생성반응

①질산납수용액과아이오딘화칼륨수용액:

질산납`+`아이오딘화칼륨1⁄아이오딘화납↓(노란색)+질산칼륨

Pb(NO£)™`+2̀KI 1⁄ PbI™∑+2̀KNO£

②황화나트륨수용액과황산구리(Ⅱ) 수용액:

황화나트륨`+`황산구리(Ⅱ) 1⁄황화구리↓(검은색)̀+`황산나트륨

Na™S`+`CuSO¢ 1⁄ CuS∑+`Na™SO¢

③염화나트륨수용액과질산은수용액:

염화나트륨`+`질산은1⁄염화은↓(흰색)̀+`질산나트륨

NaCl`+`AgNO£ 1⁄AgCl∑+`NaNO£

연소

연소과정에서는반드시산소가필요하다.

⑴양초의 연소 양초`+`산소 1⁄ 물`+`

이산화탄소`+빛과열

⑵나무의 연소 나무`+`산소 1⁄ 물`+`

이산화탄소`+재`̀+`빛과열

⑶강철 솜의 연소 강철 솜`+`산소 1⁄산화철`+`빛과열

염화코발트종이의색변화

파란색인염화코발트(Ⅱ)가물에녹으면염

화이온과코발트이온으로분해되는데, 고체

상태에서는파장이짧은파란색빛을반사하

다가이온상태가되면파장이긴빨간색빛

을반사하게된다. 공기중의수분때문에색

이변한염화코발트종이는햇빛에말리면쉽

게원래의색을되찾는다.

✚참고 자료 연소의조건과소화

⑴연소의 조건 물질이연소되기위해서는탈물질, 지속적인 산소의공급, 발화점

이상의높은온도가필요하다.

①탈물질: 도시가스, 알코올, 나무등과같은연료가있어야한다.

②산소: 연소는연료와산소의화합이이루어지는변화이므로산소가공급되지않으면

물질이탈수없다. 그리고산소의양이많을수록연소가잘일어난다.

③발화점 이상의 온도 : 물질의연소가지속되기위해서는연소에의해서열이발생하

는속도와그열이외부로빠져나가는속도가균형을이루어야한다. 이균형은각물

질에있어서일정한조건하에서는어떤온도이상이되어야일어나는데, 이온도를

그물질의발화점이라고한다.

⑵소화 연소의세가지조건중한가지이상을제거하여불을끄는것이다. 예를들

어산에화재가났을때맞불을놓는경우가있는데, 이것은탈물질을제거하여불을

끄는것이다. 불이난곳에이불을덮거나소화기를사용하는것은공기(산소)를차단

하여불을끄는것이고, 물을뿌리는것은온도를낮추어불을끄는것이다.

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:16 PM 페이지120 DK

Ⅱ화학반응에서의규칙성 121

에탄올의연소생성물의확인

⑴물과이산화탄소의확인

①물의확인: 파란색염화코발트종이를대면붉게변하는것으로확인한다.

②이산화탄소의확인: 석회수에통과시키면석회수가뿌옇게흐려지는것으로확인한다.

⑵염화코발트 종이 염화코발트종이는수분을흡수하면붉은색을나타내고, 수분을잃으

면파란색을나타내므로물(수분)을확인하는데이용할수있다.

CoCl™¥H™O`+5̀H™O ^jj& CoCl™¥6H™O(파란색)

건조(붉은색)

⋯ 다른방법으로흰색의무수황산구리가물을만나면파란색으로변하므로무수황산구리

를이용하여물을확인할수도있다.

⑶석회수 석회수는수산화칼슘수용액으로, 이산화탄소와반응하면탄산칼슘의흰색앙

금이생성되어뿌옇게흐려지므로이산화탄소의검출에이용할수있다.

Ca(OH)™`+`CO™ 1⁄ CaCO£(흰색앙금)̀+`H™O

자·기·주·도·학·습

▶개념확인하기

화합, 분해, 치환, 연소등

▶생활속문제해결하기

연소가일어나는조건에는연소가일어

날수있는물질, 산소, 발화점이상의온

도가필요하다. 소화기는이세가지요소

중산소를차단시키고, 특수한소화약제

로 온도를 낮추는 원리를 이용하여 불을

끈다. 우리 생활 주변에서 쉽게 구할 수

있고, 분말 소화기, 이산화 탄소 소화기,

할론소화기등이있다.

▶과학과기술, 사회연관짓기

•철문이나 청동 조각상의 부식: 철이나

구리합금등의금속이산소와만나녹

이슨다.

•금 또는 은 도금: 다른 금속의 표면에

얇은금이나은의막을입혀금속의부

식을방지한다.

•불꽃놀이: 금속 원소가 연소하면서 다

양한색깔의빛을낸다.

•수소연료자동차: 수소가연소하면물

이생성되어공해가발생하지않는다.

물흡수

연소 생성물로 반응 물질의 성분 원소

확인하기

연소되는물질이탄소(̀C)를포함하고있으

면 이산화 탄소(̀CO™)가 생성되고, 수소(̀H)

를포함하고있으면물(̀H™O)이생성된다. 따

라서연소후이산화탄소가생성되면연소된

물질이탄소(̀C)를 포함하고있는것이고, 물

이 생성되면 연소된 물질이 수소(̀H)를 포함

하고있는것이다.

뷰테인(C¢H¡º)을 연소시키면 이산화 탄소와

물이 생성된다. 이로부터 뷰테인이 탄소와

( 수소 )로이루어져있음을알수있다.

스스로해결하기

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:17 PM 페이지121 DK

122 각론

완전연소와불완전연소

산소의공급이충분하여물질이모두연소되는반응이다. 주성분이탄소(C)와수소(H)인연

료인경우완전연소하면이산화탄소와물이생성된다.

불완전연소는산소의공급이충분하지못하여물과이산화탄소외에도일산화탄소(CO)나

그을음(C)이생성되는연소반응이다.

일산화탄소(CO)

탄소와산소로구성된화합물이다. 가연성이있으며, 독성이있어서취급에주의가필요하

다. 산소보다헤모글로빈과의친화력이 250배정도더좋기때문에소량을흡입했을때에도

호흡대사를방해하여생명유지가어려울수있다.

헤모글로빈

적혈구에서산소를운반하는단백질로서, 붉은색을띠며철성분을포함한다. 헤모글로빈은

산소가많은곳에서는산소와잘결합하고, 산소가적은곳에서는붙어있던산소를쉽게떼어

내는성질이있어서주로척추동물의호흡에서산소운반에중요한역할을한다.

관련 지식

보충·심화

효과적인수업을위한Tip

1 인터넷검색엔진에서‘완전연소’

와‘불완전연소’를키워드로입력

하면여러가지기사들을검색할수

있다.

2 불완전연소를억제하고완전연소

가일어날수있게하는방법에대

한다양한연구가진행되고있음을

소개하는것도유용하다.

1 불완전 연소의 결과 생성된 일산화 탄

소(̀CO)는 냄새와색이없는유독한기

체이다. 산소(̀O™)보다적혈구의헤모글

로빈과 더 잘 결합하므로 산소와 헤모

글로빈이결합하는것을방해하여우리

의 몸속 조직에 산소가 공급되지 못하

게한다. 몸속에산소가부족해지면세

포에서젖산을생성하여혈액이산성으

로 변하고, 이에 따라 호흡의 깊이, 호

흡 수, 심장 박동 수가 증가한다. 일산

화 탄소를 많이 마시면 산소가 필요한

뇌가가장먼저손상을입게되며, 머리

가매우무겁고메스꺼움, 어지럼등의

증상이 생긴다. 그리고 심해지면 호흡

곤란과함께정신을잃게되며, 생명을

잃을수도있다.

2 액화천연가스(̀LNG)는 메테인(̀CH¢)

이 주성분인데, 메테인은탄소원자(̀C)

를 1개가지는탄화수소이다. 반면, 휘

발유는 탄소 원자를 5~12개 가지는

물질로서, 탄소 사이의 결합이 다양하

게이루어지므로연소생성물이이산화

탄소의 형태로 생성되기 어렵다. 따라

서휘발유보다탄소수가적은 LNG의

경우완전연소가잘일어난다. 일반적

으로탄화수소는구성원자중탄소수

가많을수록, 탄소사이에다중결합(이

중결합, 삼중결합)을형성할수록완전

연소가일어나기어렵다.

물음

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:17 PM 페이지122 DK

Ⅱ화학반응에서의규칙성 123

바이오매스

에너지원으로 이용되는 식물, 미생물 등의 생물량을 말한다. 바이

오매스를 `에너지원으로이용하면에너지를저장할수있고재생이가

능하여지구어느곳에서나얻을수있다.

바이오연료의이용

바이오연료는생물체를열분해시키거나

발효시켜얻을수있는메탄올, 에탄올, 수

소와 같은 연료를 말한다. 최근 들어 가장

많이 연구되고있는 분야는옥수수나사탕

수수에서 에탄올이나 메탄올을 정제하는

기술인데, 에탄올과 메탄올은 석유와 같은

화석 연료에서 나오지만 옥수수나 사탕수

수 같은 식물이나 유기체에서도 나온다고

관련 지식 한다. 이것을활용하면플라스틱이나섬유같은화학제품을생산할

수도있다.

바이오연료이용의문제점

바이오연료제조에쓰이는곡물량이급속히늘어나면서식량으로

사용해야할곡물량이줄어들고있다. 바이오연료의주재료로사용

되는것은사탕수수와옥수수인데, 이 작물들이바이오연료의제조

에쓰임에따라국제곡물가격이상승하고있는것이다. 이에 따라

식량자원을수입에의존하는국가들은수입하는곡물의가격이높아

지면서국민들이소비해야하는필수먹거리들의가격이폭등하게되

었다. 특히 저개발국일수록농업생산량이충분하지못하여식량자

원을수입하는경우가많은데, 이러한국가들은비싼값을주고식량

을사와야하는문제가생긴것이다. 따라서바이오연료를제조하는

국가들은국제곡물가격의상승을고려하여적절한생산량을유지해

야할것이다.

바이오에탄올의 원료는

사탕수수, 사탕무, 옥수수, 감자 등으로

서, 이작물들은대부분인류의식량자원

으로 사용된다. 따라서 이들을 바이오에

탄올생산에계속사용한다면식량부족,

국제곡물가격상승등의문제점이발생

한다. 이에 지상에서의원료도입의한계

를 극복하고자 하는 노력이 바다의 원료

를사용하는것으로확장되고있다.

우리나라는삼면이바다이고다양한해

양자원을가지고있으므로, 이에대한연

구를 통하여 최근에 해조류를 이용한 바

이오에탄올생산에성공하여상용화를위

해노력하고있다. 광합성을하는미세조

류는육상식물에비해증식속도가빠르

고유전자조작이비교적쉬워이를이용

하면 다양한 종류의 유용한 물질을 생산

하고식용작물의범위에서어느정도벗

어나있다는점에서바이오매스로사용할

수있다. 실제로미세조류의단위면적당

바이오디젤생산효율은콩의약 130배에

달할 정도로 효율이 높다는 연구 결과가

발표되어, 다양한미세조류를이용한바

이오 연료의 생산이 새로운 방안으로 떠

오르고있다.

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바이오연료

106~123지도서2단원① 2012.8.20 8:17 PM 페이지123 DK