양이 더 이상 변하지 않는 상태 만들기
화학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 아래 두 밀폐 용기의 시간별 양 기록을 보고 지시대로 그려 본 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석하고 성찰하세요. 정답 문장이 정해져 있지 않으니, 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다. [용기 ㉠] 처음에 ㉮만 넣음 — 시간 0·1·2·3·4에서 ㉮의 양: 0.10, 0.07, 0.05, 0.04, 0.04 / ㉯의 양: 0.00, 0.06, 0.10, 0.12, 0.12. [용기 ㉡] 처음에 ㉯만 넣음 — ㉮의 양: 0.00, 0.02, 0.03, 0.04, 0.04 / ㉯의 양: 0.20, 0.16, 0.14, 0.12, 0.12. (단위 M) 예제: 밀폐 용기 속 물질 ㉮와 물질 ㉯의 시간별 양 기록 (비교용: ㉮만 넣은 용기 ↔ ㉯만 넣은 용기)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①용기 ㉠의 기록으로, 가로축은 시간·세로축은 양인 그래프에 ㉮와 ㉯의 점을 찍어 [칸 A]에 두 곡선으로 이어 보세요.
- ②용기 ㉡의 기록도 같은 방법으로 [칸 B]에 두 곡선으로 그려 보세요.
- ③각 곡선에서 양이 더 이상 변하지 않고 평평해지는 지점을 찾아 [칸 A]·[칸 B]에 세로선으로 표시하세요.
- ④평평해진 뒤 두 용기에서 ㉮의 양과 ㉯의 양을 각각 읽어 [칸 C]에 나란히 적어 보세요.
- ⑤용기 ㉠과 ㉡의 평평해진 양이 서로 같은지 다른지 비교해 [칸 C] 옆에 =·≠로 표시하세요.
- ⑥용기 ㉡에서 처음부터 끝까지 줄어든 ㉯의 양과 늘어난 ㉮의 양을 각각 구해 [칸 D]에 적고 몇 배인지 쓰세요.
칸 C — 평평해진 뒤 ㉮·㉯의 양 (㉠/㉡ 비교)
칸 D — ㉡에서 줄어든 ㉯ · 늘어난 ㉮ · 몇 배
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)④에서 두 곡선이 평평해진 뒤에도 ㉮와 ㉯가 둘 다 남아 있었나요? 한쪽이 완전히 사라지지 않고 겉보기에 멈춘 것처럼 보이는 까닭을 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 겉보기엔 멈춘 듯 보이지만, 용기 안에서는 사실 ___
(2)⑤에서 용기 ㉠과 ㉡은 처음에 넣은 물질이 정반대였는데도 평평해진 양이 같았나요, 달랐나요? 이것이 이 두 용기라서 생긴 우연일까요, 어느 쪽에서 시작하든 생기는 규칙일까요? 다른 시작을 하나 상상해 확인하며 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 왜냐하면 …
(3)⑥에서 줄어든 ㉯의 양은 늘어난 ㉮의 양의 몇 배였나요? 그 배수가 왜 하필 그 값인지, 용기 안에서 무엇이 무엇으로 바뀌고 있는지로 설명해 보세요. (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 관찰한 것을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 상태·현상에 교과서에서 배운(또는 배울) 화학 용어를 스스로 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 두 용기의 기록을 그래프로 정확히 옮기고, 평평해지는 지점·양·배수를 바르게 읽어 표시함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 겉보기에 멈춘 듯 보이는 까닭과 시작점이 달라도 같아지는 규칙을 근거를 들어 자기 말로 설명함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 관찰한 상태·현상에 알맞은 용어를 연결함 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
양이 더 이상 변하지 않는 상태 만들기 · 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.화학 평형 상태의 정의를 반응 속도와 농도 두 가지 측면에서 서술하시오.
2.화학 평형 상태가 성립하기 위한 조건 두 가지(계의 종류·존재하는 물질)를 쓰시오.
3.N2O4(g) ⇌ 2NO2(g) 반응에서 반응물 N2O4만 넣었을 때와 생성물 NO2만 넣었을 때, 같은 온도라면 최종 도달하는 평형 상태가 같은지 다른지 쓰고 이유를 서술하시오.
4.N2O4(g) ⇌ 2NO2(g) 반응에서 생성물 NO2만 0.20 M 넣어 평형에 도달했더니 N2O4가 0.04 M 생성되었다. 평형에서 감소한 NO2의 농도와 남은 NO2의 농도를 각각 구하시오.
5.화학 반응식의 계수비가 평형 상태에서 존재하는 반응물과 생성물의 농도비와 항상 같은지 판단하고, 그 이유를 서술하시오.
정답
1. 정반응 속도와 역반응 속도가 같아져, 반응물과 생성물의 농도가 더 이상 변하지 않고 일정하게 유지되는 동적 평형 상태이다.
2. ① 물질이 드나들 수 없는 닫힌계일 것, ② 가역 반응으로 반응물과 생성물이 함께 존재할 것.
3. 같다. 가역 반응이므로 조건(온도)이 같으면 반응물에서 시작하든 생성물에서 시작하든 자발적으로 동일한 화학 평형 상태에 도달한다.
4. 감소한 NO2 = 2×0.04 = 0.08 M, 남은 NO2 = 0.20 − 0.08 = 0.12 M
5. 같지 않다. 계수비는 평형에 도달할 때까지 반응한 물질의 농도 변화량의 비일 뿐, 평형 상태에 실제로 존재하는 반응물·생성물의 농도비와는 관계가 없다.