알갱이를 녹이면 얼기 시작하는 온도가 얼마나 내려갈까
화학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 빠져 있습니다. 순수한 물은 0.00°C에서 언다. 1 kg의 물에 같은 알갱이를 녹인 세 잔의 '얼기 시작한 온도'를 재니 [1.0 mol → −1.86°C], [2.0 mol → −3.72°C], [0.5 mol → −0.93°C] 였다. 또 다른 액체 Y는 순수할 때 5.50°C에서 얼고, 같은 알갱이 1.0 mol을 녹이니 0.38°C에서 얼었다. 이 값으로 지시를 따라 직접 계산하고, 결과를 여러분의 말로 해석·성찰하세요. 예제: 물 (비교용: 다른 액체 Y) (비교용: 다른 액체 Y)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①각 잔이 순수한 물(0.00°C)보다 온도가 얼마나 내려갔는지 빼서(0.00 − 측정값) [칸 A]에 세 값을 적어라.
- ②[칸 A]의 각 값을 그 잔에 녹인 mol수로 나눠 몫을 [칸 B]에 적어라.
- ③[칸 B]의 세 몫이 서로 같은지 다른지 [칸 B] 옆에 적어라.
- ④녹인 양이 2배(1.0 → 2.0)인 잔은 내려간 정도가 몇 배인지 [칸 C]에 적어라.
- ⑤다른 액체 Y의 자료로 같은 계산(내려간 정도 ÷ mol수)을 해 몫을 [칸 D]에 적어라.
- ⑥[칸 B]의 몫과 [칸 D]의 몫이 같은지 비교해 [칸 E]에 적고, 그 몫을 무엇이 정하는지 한 단어로 추측해 적어라.
칸 A — 각 잔의 내려간 정도 (0.00 − 측정값)
칸 B — 내려간 정도 ÷ 녹인 mol수 = 몫
칸 C — 2배 녹였을 때 내려간 정도의 배수
칸 E — 물의 몫과 Y의 몫 비교 · 무엇이 정하나
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 B]의 세 몫이 서로 같았나요? 이 몫이 물이라는 액체에 대해 무엇을 알려 주는 값인지 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 세 몫은 모두 ___였다. 이 값은 무엇을 녹이든 물이라면 ___이므로 …
(2)녹인 양을 2배로 하면 내려간 정도도 2배였습니다. 이것은 물이라서 생긴 우연일까요, 어떤 양을 골라도 성립하는 규칙일까요? 다른 mol수를 직접 하나 골라 몫을 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 양 ___ mol로 계산한 몫은 ___였다. 왜냐하면 …
(3)물의 몫(1.86)과 액체 Y의 몫(5.12)은 서로 달랐습니다. 녹인 알갱이는 같았는데도 몫이 달라진 것은 무엇 때문이라고 생각하나요? (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 지워도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)
(2) 이름 붙이기 — 오늘 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, '내려간 정도', '녹인 mol수', '내려간 정도 ÷ mol수 로 얻은 몫' 각각에 교과서에서 배운(또는 배울) 화학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 온도 차 빼기·나눗셈·배수 비교를 정확히 하고, 다른 액체의 몫까지 빠짐없이 계산함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 몫이 액체마다 정해지는 값임을 자기 말로 설명하고, 다른 양을 직접 골라 규칙을 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신이 계산한 값 각각에 알맞은 이름을 연결함 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
알갱이를 녹이면 얼기 시작하는 온도가 얼마나 내려갈까 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.순수한 물의 어는점은 0.00°C이고, 어떤 묽은 용액의 어는점이 −0.93°C였다. 이 용액의 어는점 내림 ΔTf를 구하시오.
2.물 500 g에 비휘발성·비전해질 용질 0.25 mol을 녹였다. 이 용액의 몰랄 농도와 어는점 내림을 구하시오. (물의 몰랄 내림 상수 Kf = 1.86 °C·kg/mol)
3.물 1 kg에 포도당(C6H12O6, 분자량 180) 90 g을 녹인 용액의 어는점을 구하시오. (Kf = 1.86 °C·kg/mol)
4.같은 0.5 m 묽은 용액이라도 용매가 벤젠(Kf = 5.12 °C·kg/mol, 순수 벤젠의 어는점 5.50°C)일 때 이 용액의 어는점을 구하시오.
5.물에 비전해질 용질을 녹였더니 용액의 어는점이 −1.86°C가 되었다. 이 용액의 몰랄 농도를 구하시오. (Kf = 1.86 °C·kg/mol)
정답
1. ΔTf = 0.00 − (−0.93) = 0.93°C
2. 몰랄 농도 m = 0.25 mol ÷ 0.5 kg = 0.5 m, ΔTf = 1.86 × 0.5 = 0.93°C (어는점 −0.93°C)
3. n = 90 ÷ 180 = 0.5 mol, m = 0.5 m, ΔTf = 1.86 × 0.5 = 0.93°C → 어는점 = −0.93°C
4. ΔTf = 5.12 × 0.5 = 2.56°C → 어는점 = 5.50 − 2.56 = 2.94°C
5. m = ΔTf ÷ Kf = 1.86 ÷ 1.86 = 1.0 m