물질의 모습·규모·방향이 바꾸는 드나든 에너지 값
화학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 아래 자료는 모두 같은 조건(25 ℃, 1기압)에서 잰 값입니다. ㉮ 수소와 산소로 물(액체)이 만들어질 때 285.8 kJ가 밖으로 나옴 ㉯ 똑같이 하되 물(기체)이 만들어질 때 241.8 kJ가 밖으로 나옴 ㉰ 물(액체)을 만드는 변화를 2배 규모로 했을 때 실제로 잰 값 571.6 kJ. 이 자료로 아래를 해 보세요. 예제: 수소와 산소로 물을 만드는 변화 (비교용: 물이 액체로 만들어질 때 vs 기체로 만들어질 때)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A]에 물이 액체로 만들어질 때 나온 값과 기체로 만들어질 때 나온 값을 각각 옮겨 적고, 두 값의 차를 구해 적으세요.
- ②[칸 D]에 액체일 때와 기체일 때 중 밖으로 내보낸 양이 더 큰 쪽을 적으세요.
- ③물(액체)을 만드는 변화에서 재료와 결과를 모두 2배로 늘리면 나올 값을, [칸 A]의 액체 값으로 계산해 [칸 B]에 적으세요.
- ④그 계산값을 실제로 잰 값 ㉰(571.6 kJ)와 비교해, 같으면 O 다르면 X를 [칸 B] 옆에 표시하세요.
- ⑤이번엔 그 2배 규모 변화를 거꾸로(결과에서 재료로) 되돌린다고 할 때 드나드는 양의 크기를 [칸 C]에 적으세요.
- ⑥되돌릴 때 그 양이 안으로 들어가는지 밖으로 나오는지를 [칸 C] 옆에 → 또는 ← 화살표로 표시하세요.
칸 A — 액체일 때 · 기체일 때 나온 값과 그 차
칸 B — 2배로 늘렸을 때 계산한 값 (실제값과 O/X)
칸 C — 거꾸로 되돌릴 때의 크기와 방향(→ / ←)
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 A]에서 액체일 때와 기체일 때 나온 값이 서로 달랐습니다. 똑같은 재료로 똑같이 물을 만드는데 왜 값이 달라졌을지, 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 물이 ___ 모습으로 끝날 때와 ___ 모습으로 끝날 때가 다르기 때문에 …
(2)[칸 B]에서 2배로 늘려 계산한 값이 실제로 잰 값과 같았나요? 이것은 이 물질이라서 생긴 우연일까요, 규모를 몇 배로 하든 그만큼 값도 배가 되는 규칙일까요? 다른 자료 하나를 직접 골라 3배로 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 값 ___를 3배로 해 보니 …
(3)거꾸로 되돌린 변화([칸 C])는 원래 변화와 무엇이 같고 무엇이 달랐나요(크기·드나드는 방향). 무엇 때문에 그 차이가 생겼을지 여러분의 생각을 쓰세요. (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 다룬 '드나든 에너지 값', '값이 밖으로 나옴/안으로 들어감', '변화를 거꾸로 돌린 것'을 각각 한 문장으로 정리한 뒤, 교과서에서 배운(또는 배울) 수학·과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 각 칸의 값을 자료에서 정확히 옮기고, 계산·비교·화살표 표시 지시를 빠짐없이 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 값이 달라지고 배가 되는 까닭에 이유를 붙였고, 다른 자료로 직접 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 용어를 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
물질의 모습·규모·방향이 바꾸는 드나든 에너지 값 · 총 100점
안내 — 이제 배운 용어를 사용해 아래 문제를 풀어 보세요. 모든 값은 25 ℃, 1기압 기준입니다.
1.열화학 반응식 C(s) + O2(g) → CO2(g), ΔH = -393.5 kJ 에 대하여, 이 반응이 발열 반응인지 흡열 반응인지 쓰고 방출·흡수하는 에너지의 크기를 쓰시오.
2.H2(g) + ½O2(g) → H2O(l), ΔH = -285.8 kJ 일 때, 계수를 2배로 한 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) 의 반응 엔탈피(ΔH)를 구하시오.
3.2번의 정반응이 발열 반응일 때, 그 역반응 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g) 의 ΔH를 부호까지 쓰시오.
4.H2O(l) 생성은 ΔH = -285.8 kJ, H2O(g) 생성은 ΔH = -241.8 kJ 이다. 두 값이 다른 까닭을 물질의 상태로 설명하고, 액체 물이 기체로 바뀔 때 흡수하는 에너지를 구하시오.
5.N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g), ΔH = -92 kJ 일 때, NH3 1몰이 생성될 때의 ΔH를 구하시오.
6.H2(g) + ½O2(g) → H2O(g), ΔH = -241.8 kJ 이다. H2O(g) 2몰을 분해하여 H2와 O2로 되돌릴 때 필요한 에너지를 부호까지 쓰시오.
정답
1. 발열 반응 (ΔH<0), 393.5 kJ 방출
2. -571.6 kJ (몰수 2배 → ΔH도 2배)
3. +571.6 kJ (크기 같고 부호 반대, 흡열)
4. 상태가 다르면 반응 엔탈피가 다름. 285.8-241.8 = 44.0 kJ 흡수(액체→기체는 흡열)
5. -46 kJ (계수 ½배 → ΔH도 ½배)
6. +483.6 kJ (역반응이며 2배: 241.8×2)