묽은 액체가 벽을 밀어 올리는 힘의 규칙 찾기
화학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 낱말 설명이 일부러 빠져 있습니다. 아래 표의 값으로 직접 계산한 뒤, 찾아낸 규칙을 여러분의 말로 해석·성찰하세요. 정답 문장이 정해져 있지 않으니 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다.
| 시료 | 1 L 속 알갱이 묶음 수 | 온도 눈금 T | 벽을 밀어 올리는 힘(atm) |
|---|
| ㉮ | 0.10 | 300 | 2.46 |
| ㉯ | 0.20 | 300 | 4.92 |
| ㉰ | 0.10 | 350 | 2.87 |
| ㉱(쪼개지는 알갱이) | 0.10 | 300 | 4.92 |
예제:
1 L에 0.10묶음 녹인 액체(온도 눈금 300) (비교용: 녹으면 알갱이가 둘로 쪼개지는 액체)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①㉮㉯㉰ 각각에 대해 (묶음 수)×(온도 T)를 계산해 [칸 A]에 세 값을 적어 보세요.
- ②㉮㉯㉰의 '밀어 올리는 힘'을 방금 [칸 A]의 값으로 각각 나누어 [칸 B]에 적어 보세요.
- ③[칸 B]의 세 값을 비교해 거의 같은 공통값을 찾아 [칸 C]에 적어 보세요.
- ④㉱에 대해서도 힘을 (묶음 수)×(온도)로 나눈 값을 구해 [칸 D]에 적어 보세요.
- ⑤[칸 C]와 [칸 D]를 비교하고, ㉱의 값이 몇 배인지 [칸 D] 옆에 적어 보세요.
- ⑥공통값이 늘 성립한다면, 묶음 수 0.15·온도 400인 액체의 힘을 예측해 [칸 E]에 적어 보세요.
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 B]의 세 값이 거의 같게 나온 것은 이 세 시료라서 생긴 우연일까요, 어떤 묽은 액체에서도 성립하는 규칙일까요? 묶음 수·온도를 스스로 하나 정해 예측한 힘과 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 정한 묶음 수 ___·온도 ___로 예측하면 힘은 ___ 이고 …
(2)㉱는 ㉮와 묶음 수·온도가 같은데도 힘이 2배였습니다. 무엇 때문에 이런 차이가 생겼을지 여러분의 생각을 쓰세요. (15점)
✎ ㉱는 녹을 때 알갱이 하나가 ___ 되어 실제 알갱이 수가 ___ 배가 되기 때문에 …
(3)알갱이 한 묶음의 개수를 직접 셀 수 없을 때, 녹인 무게와 이 규칙을 이용해 알갱이 하나의 무게를 알아내는 방법을 순서대로 설명하세요. (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, 각 문장이 가리키는 양(밀어 올리는 힘·묶음 수·온도 눈금)에 교과서에서 배운(또는 배울) 용어를 스스로 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 표의 값으로 곱·나눗셈을 정확히 하고, 공통값과 예측값을 빠짐없이 구함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 우연/규칙 판단에 스스로 고른 값의 예측 근거를 붙였고, 차이의 원인을 제시함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
묽은 액체가 벽을 밀어 올리는 힘의 규칙 찾기 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 규칙을 이번에는 교과 용어와 함께 반복 적용해 봅니다. 풀이를 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요. (R=0.082 atm·L/mol·K)
1.27°C(=300 K)에서 어떤 비전해질 용액의 몰 농도가 0.20 mol/L일 때, 반트 호프 법칙 π=CRT로 삼투압을 구하시오.
2.25°C(=298 K)에서 비전해질 0.10 mol을 물에 녹여 500 mL 용액을 만들었다. 이 용액의 삼투압을 구하시오.
3.27°C에서 비휘발성·비전해질 물질 3.0 g을 물에 녹여 1.0 L 용액을 만들었더니 삼투압이 1.23 atm이었다. M=wRT/(πV)로 이 물질의 분자량을 구하시오.
4.같은 몰 농도·같은 온도에서 포도당(비전해질) 용액과 소금(NaCl) 용액의 삼투압을 비교하고 그 까닭을 쓰시오.
5.300 K에서 어떤 비전해질 용액의 삼투압이 2.46 atm이 되려면 몰 농도는 얼마여야 하는가?
정답
1. π = 0.20 × 0.082 × 300 = 4.92 atm
2. C = 0.10/0.5 = 0.20 mol/L, π = 0.20 × 0.082 × 298 ≈ 4.89 atm
3. M = (3.0 × 0.082 × 300) / (1.23 × 1.0) = 73.8/1.23 = 60 g/mol
4. 소금 용액이 약 2배 크다. NaCl이 Na⁺·Cl⁻로 나뉘어 실제 입자 수가 2배가 되어 몰 농도가 사실상 2배가 되기 때문(반트 호프 법칙은 입자 수에 비례).
5. C = π/(RT) = 2.46/(0.082×300) = 2.46/24.6 = 0.10 mol/L