기체 발생 반응에서의 질량 변화 - giche balsaeng ban-eung-eseoui jillyang byeonhwa

Home > 중등 > 과학 > 과학③

기체가 발생하는 반응에서 반응 전과 후에 물질의 총 질량은 변화없다.

묽은 염산에 탄산 칼슘을 넣으면 다음과 같은 변화가 일어난다.

 CaCO3    +    2HCl        CaCl2    +    H2O    +    CO2

탄산 칼슘         염산         염화 칼슘         물        이산화 탄소

이 반응에서 이산화 탄소 기체가 날아가지 못하도록 병마개를 잘 막으면, 거품이 발생하여도 전체 질량은 변하지 않는다. 그러나 병마개를 열고 측정하면 기체가 날아가 질량이 감소한다. 이와 같이 기체가 발생하는 화학 반응에서 반응 전후의 물질의 총질량은 변하지 않는다.

기체 발생 반응에서의 질량 변화 - giche balsaeng ban-eung-eseoui jillyang byeonhwa

확인문제

OX 문제

열린 공간에서 묽은 염산과 탄산 칼슘을 반응시키면 반응 후에 전체 질량이 증가한다.

정답 확인하기

참고자료

  • 기체 발생 반응에서의 질량 변화 - giche balsaeng ban-eung-eseoui jillyang byeonhwa

  • 기체가 발생하는 반응에서의 질량 변화

관련용어

  • 연소 반응에서의 질량 보존
  • 중화 반응에서의 질량 보존
  • 기체 발생 반응에서의 질량 보존

지식나눔

관련된 나의 지식을 등록하여 공유할 수 있습니다.

의견나눔

초록 열기/닫기 버튼

상태변화와 화학변화 과정에서 기체가 발생되는 경우 부피 증가에 따른 부력의 영향으로 질량이 감소하는 것처럼 관찰된다. 현행 중학교 교과서에드라이아이스나 아세톤의 상태변화와 묽은 염산과 탄산칼슘의 반응에서 변화 전과 후에 부피 변화는 있지만 질량의 차이가 없음을 확인하는 실험들이도입되어 있지만, 이들 실험에서 기체 발생으로 인한 부력 변화로 질량 보존을 확인할 수 없다. 본 연구는 이들 과정에서 부피 변화는 관찰하면서질량 보존을 확인할 수 있도록 부력 변화가 생기지 않는 실험 방법을 고안하였다. 진공실험장치의 플라스틱 통을 사용하여 두 종류의 실험을 실시한결과 상태변화와 화학변화 과정에서 부피 변화를 관찰하면서 변화 전․후 질량이 보존됨을 확인할 수 있었다.

Apparently mass is changed due to the effect of buoyancy change during the processes evolving gas generation such as phase transition and chemical reaction. In the current science textbooks introduced are inquiry experiments of phase transition of dry ice or acetone and chemical reaction of diluted hydrochloric acid and calcium carbonate observing volume change and mass conservation during phase transition and chemical reaction while mass conservation is not observed. In this study, mass measurement method that allows mass conservation and volume change in the above experiments is devised. Plastic container with vacuum device was used for the above experiments and mass conservation was observed while volume change is also observed.


키워드열기/닫기 버튼

,

,

,

,

Mass measurement, Mass conservation, status changes,chemical changes, buoyancy

피인용 횟수

  • KCI 4회

  • 799 회 열람
  • KCI 원문 내려받기
  • 논문 인용하기
  • 서지정보 내보내기

    • txt
    • RefWorks
    • Endnote
    • XML

  • 현재 페이지 인쇄

인용현황

음식을 먹고 몸무게를 바로 재면, 먹은 음식의 질량만큼 몸무게가 증가한다.

즉, 음식을 먹어 몸속에서 소화시켜도 몸무게와 음식의 질량은 보존된다.

   이와 같은 원리로 화학 반응이 일어날 때도 반응 전후에 물질의 질량은 보존된다.

1. 질량 보존 법칙 (1772년, 라부아지에)

화학 반응이 일어날 때 반응 전 물질의 총 질량과 반응 후 생성된 물질의 총 질량은 같다.

① 질량 보존 법칙이 성립하는 이유
: 화학 반응이 일어날 때 물질을 이루는 원자의 종류와 개수가 변하지 않기 때문이다. (원자의 배열만 달라진다.)

※ 질량 보존 법칙과 원자설
돌턴은 질량 보존 법칙을 설명하기 위해 ‘물질은 원자로 이루어져 있고, 원자는 새로 생기거나 없어지지 않으며, 다른 종류의 원자로 변하지 않는다.’

원자설을 가정하였다.

② 화학 변화와 물리 변화에서 모두 성립한다.


※ 질량 보존 법칙의 성립 예

• 화학 변화: 과산화 수소 17g이 분해되면 물 9g과 산소 8g이 생성된다. → 17g = 9g + 8g
• 물리 변화: 물 10g에 설탕 5g을 녹이면 설탕물 15g이 만들어진다. → 10g + 5g = 15g

※ 촉매의 질량 변화

화학 반응에서 촉매를 사용하는 경우 촉매의 질량은 반응 전후 일정하다.

2. 여러 가지 화학 반응에서 질량 변화

1) 앙금 생성 반응에서 질량 변화

앙금이 생성되는 반응이 일어나도 반응 전후에 물질의 총 질량은 같다. → 질량 보존 법칙 성립
예) 염화 나트륨 수용액과 질산 은 수용액의 반응

염화 나트륨 수용액과 질산 은 수용액을 반응시키면 흰색 앙금인 염화 은이 생성되어 용액이 뿌옇게 흐려지지만, 반응 전후에 물질의 총 질량은 같다.

① 화학 반응
염화 나트륨 수용액과 질산 은 수용액을 혼합하면 흰색 앙금인 염화 은이 생성된다.


② 질량 관계
(염화 나트륨 + 질산 은)의 질량 = (염화 은 + 질산 나트륨)의 질량
→ 반응 전후 물질의 총 질량은 같다.
※ 여러 가지 앙금 생성 반응
• 탄산 나트륨 + 염화 칼슘 → 탄산 칼슘↓ + 염화 나트륨
• 황산 나트륨 + 염화 바륨 → 황산 바륨↓ + 염화 나트륨
• 아이오딘화 칼륨 + 질산 납 → 아이오딘화 납↓ + 질산 칼륨
(화학 반응식을 나타낼 때 아래로 향하는 화살표 ↓는 앙금을 의미하고, 위로 향하는 화살표 ↑는 기체를 의미한다.)

2) 기체 반응에서 질량 변화

열린 용기에서 반응이 일어나면 질량이 감소하는 것으로 측정되지만, 밀폐된 용기에서 반응이 일어나면 반응 전후에 물질의 총 질량은 같다. → 질량 보존 법칙 성립
예) 탄산 칼슘과 묽은 염산의 반응

① 화학 반응

탄산 칼슘과 묽은 염산이 반응하면 이산화 탄소 기체가 발생한다.

 닫힌 용기

기체가 빠져나가지 못하므로 반응 전후 질량이 일정하다.

② 질량 관계
(탄산 칼슘 + 염화 수소)의 질량 = (염화 칼슘 + 물 + 이산화 탄소)의 질량

3) 연소 반응에서 질량 변화

열린 용기에서 반응이 일어나면 질량이 감소하거나 증가하는 것으로 측정되지만, 밀폐된 용기에서 반응이 일어나면 반응 전후에 물질의 총 질량은 같다.

   → 질량 보존 법칙 성립

① 나무, 숯, 양초의 연소: 나무, 숯, 양초를 연소시키면 수증기와 이산화 탄소가 발생한다.

나무의 연소: 나무 + 산소 → 재 + 수증기 + 이산화 탄소 

 열린 용기에서 반응

발생한 기체가 공기 중으로 날아가므로  

반응 전보다 물질의 질량이 감소한다.

 밀폐된 용기에서 반응

발생한 기체의 질량까지 측정하므로

반응 전후에 물질의 총 질량이 같다.

② 금속의 연소: 철, 구리, 마그네슘 등의 금속을 연소시키면 산소와 결합한다.


강철솜의 연소: 철 + 산소 → 산화 철(Ⅱ)

 열린 용기에서 반응

결합한 산소의 질량만큼

반응 전보다 물질의 질량이 증가한다.

 밀폐된 용기에서 반응

반응 전 산소의 질량까지 측정하면

반응 전후에 물질의 총 질량이 같다.

그림과 같이 장치하고 (나)의 강철솜을 가열하면 산화 철(Ⅱ)이 되어 질량이 증가하므로 저울이 (나)쪽으로 기울어진다.

 화학 반응식

 염화 나트륨 + 질산 은→염화 은↓ + 질산 나트륨  
 탄산 나트륨 + 염화 칼슘 → 탄산 칼슘↓ + 염화 나트륨  
 황산 나트륨 + 염화 바륨 → 황산 바륨↓ + 염화 나트륨  
 아이오딘화 칼륨 + 질산 납 → 아이오딘화 납↓ + 질산 칼륨  

 탄산 칼슘 + 염화 수소 염화 칼슘 + 물 + 이산화 탄소

 철 + 산소 → 산화 철(Ⅱ)