연결을 끊고 새로 잇는 동안 드나드는 에너지 셈하기
화학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 원자 사이의 연결 1개를 끊는 데 드는 에너지 표(kJ/mol): H–H 436, Cl–Cl 243, H–Cl 431, N≡N 945, O=O 498, N–O 607. 같은 연결이 새로 만들어질 때는 같은 크기의 에너지가 밖으로 나옵니다. 반응 ㉮ H₂+Cl₂→2HCl, 반응 ㉯ N₂+O₂→2NO 를 다룹니다. 예제: H₂ + Cl₂ → 2HCl (비교용: N₂ + O₂ → 2NO)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①㉮에서 처음 두 분자에 있던 연결을 [칸 A]에 모두 적고, 표에서 찾은 값을 옆에 쓰세요.
- ②[칸 A]의 값을 모두 더해 [칸 C]에 적으세요. 이것이 끊는 데 넣어야 하는 에너지입니다.
- ③㉮가 끝난 뒤 새로 생긴 연결을 [칸 B]에 모두 적고, 표에서 찾은 값을 옆에 쓰세요.
- ④[칸 B]의 값을 모두 더해 [칸 D]에 적으세요. 이것이 만들어질 때 나오는 에너지입니다.
- ⑤[칸 C]에서 [칸 D]를 빼서 [칸 E]에 적고, 부호가 +인지 -인지 ◯표 하세요.
- ⑥이번엔 ㉯(N₂+O₂→2NO)로 ①~⑤를 다시 해서 결과와 부호를 [칸 F]에 적으세요.
칸 B — ㉮에서 새로 만들어지는 연결과 각 값
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 E]의 값이 -로 나왔습니다. 이 부호는 ㉮가 일어나는 동안 에너지가 전체적으로 밖으로 나왔는지, 안으로 들어갔는지에 대해 무엇을 말해 주나요? 여러분의 말로 설명하세요. (15점)
✎ 끊는 데 든 에너지보다 만들어질 때 나온 에너지가 더 ___ 때문에 …
(2)'끊는 값의 합 − 만드는 값의 합'으로 부호를 정하는 방법이 ㉮라서 통한 우연일까요, 어떤 반응에서도 통하는 규칙일까요? 표의 값으로 다른 반응 하나를 직접 골라 셈한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 반응 ___로 해 보니 …
(3)㉯의 [칸 F] 부호는 ㉮의 [칸 E]와 반대로 나옵니다. 두 반응의 어떤 값 차이 때문에 부호가 갈렸을지, 표의 숫자를 근거로 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 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것(연결 1개를 끊는 값, 반응 전체가 주고받는 에너지, 부호가 -·+인 두 종류의 변화)에 교과서에서 배운(또는 배울) 화학 용어를 짝지어 붙이세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 표에서 값을 정확히 찾아 두 합을 구하고, 빼서 부호까지 표시함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 부호의 의미를 근거를 들어 설명하고, 다른 반응으로 규칙을 직접 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자기 경험에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
연결을 끊고 새로 잇는 동안 드나드는 에너지 셈하기 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 셈법을 반복 적용합니다. 결합 에너지(kJ/mol)는 문제마다 주어집니다. 풀이를 쓰고 맨 아래 정답으로 채점하세요.
1.H–H 436, Br–Br 193, H–Br 366 (kJ/mol)일 때, H₂ + Br₂ → 2HBr 의 반응 엔탈피 ΔH를 구하시오.
2.N≡N 945, H–H 436, N–H 391 (kJ/mol)일 때, N₂ + 3H₂ → 2NH₃ 의 반응 엔탈피 ΔH를 구하시오.
3.H–Cl 431, H–H 436, Cl–Cl 243 (kJ/mol)일 때, 2HCl → H₂ + Cl₂ 의 ΔH를 구하고 흡열·발열 중 어느 것인지 쓰시오.
4.H–H 436, F–F 158 (kJ/mol)이고 H₂ + F₂ → 2HF 의 ΔH=−542 kJ일 때, H–F의 결합 에너지를 구하시오.
5.H–I 299, H–H 436, I–I 151 (kJ/mol)일 때, 2HI → H₂ + I₂ 의 ΔH를 구하고 부호의 의미를 한 줄로 쓰시오.
정답
1. ΔH=(436+193)−(2×366)=629−732=−103 kJ
2. ΔH=(945+3×436)−(6×391)=2253−2346=−93 kJ
3. ΔH=(2×431)−(436+243)=862−679=+183 kJ, 흡열 반응
4. (436+158)−2x=−542 → 2x=1136 → H–F=568 kJ/mol
5. ΔH=(2×299)−(436+151)=598−587=+11 kJ, 값이 +이므로 분해되며 에너지를 흡수