기체,액체,고체,용액(화2 노트 퍼옴)

기체 (1) 몰 [1] 원자량 ① 원자의 구성 i) 원자의 구성입자 입자(기호) 질량비 전하 원자핵 양성자 (p) 1840 1+ 중성자 (n) 1840 0 전자 (e-) 1 1- ii) 원소의 표시 iii) 동위원소 = 양성자수는 같으나 중성자수는 다른 원소 = = ② 원자량 : 12C원자 1개의 질량을 ________로 정하여 기준으로 삼고 이와 비교하여 구한 원자의 상대적 질량, 단위를 사용하지 않음 ③ 몇 가지 원소의 원자량 : C ( ) , H ( ) , O ( ) , N ( ) [2] 화학식량 ① 분자량 = 분자를 이루고 있는 모든 원자의 원자량 합 예) 메탄(CH4)분자량 = (탄소의 원자량) + (수소의 원자량4) = ② 분자를 이루지 않는 물질은 실험식량을 사용 다음 물질의 화학식량을 구하여라. i) CO2 ii) NH3 iii) CO(NH2)2 iv) CaCO3 H2O 36g 속에는 수소원자가 몇 g 포함되어 있는가? 요소 CO(NH2)2 속에 포함된 탄소의 질량 백분율을 구하여라. (2) 몰(mol) [1] 몰과 아보가드로수 ① 1몰 : 입자 6.02×1023개의 집단 C원자 1몰 = C원자 개, C원자 2몰 = C원자 개 CH4분자 1몰=CH4분자 개, CH4분자 0.5몰 =CH4분자 개 CH4분자 1몰에는 탄소원자와 수소원자가 각각 몇 개씩 포함되어 있는가? ② 원자 1몰의 질량은 ________에 g을 붙인 것과 같다. 분자 1몰의 질량은 ________에 g을 붙인 것과 같다. 산소원자(O) 2몰의 질량은 얼마인가? 산소분자(O2) 3.01*1023개의 질량은 얼마인가? 어떤 밀폐된 용기 속에 산소(O2) 기체가 32g들어 있다. 이 용기 속에 들어 있는 산소의 분자수는 얼마인가? 또 산소의 원자수는 얼마인가? [2] 기체 분자 1몰의 부피 ① 아보가드로의 법칙 : 모든 기체는 그 종류에 관계없이 같은 온도 같은 압력에서 같은 부피 속에는 같은 수의 분자를 포함한다. 즉 _______________에서 기체 분자 1몰은 기체의 종류에 관계없이 항상 __________L의 부피를 차지한다. 표준상태(=0℃, 1기압)에서 44.8L의 CH4가 존재할 때 이 기체의 몰수와 질량은? ② 기체의 분자량 구하기 * 분자량(g) = 기체 1몰의 질량 = 표준상태에서 기체 22.4L의 질량 * 분자량의 비 = 같은 부피의 질량비 = 같은 온도 압력에서 기체의 밀도비 표준상태에서 어떤 기체 5.6L의 질량은 8g이다. 이 기체의 분자량은 얼마인가? 어느 기체 물질A의 밀도는 수소(H2) 기체 물질의 22배라고 한다. 다음 중 이 기체 물질 A가 될 수 있는 것은? ① CH4 ② N2 ③ H2O ④ CO2 ⑤ NH3 (2) 보일 - 샤를의 법칙 [1] 기체의 부피와 압력 ① 압력의 단위 : 1기압(atm) = 760mmHg = 1013hPa ② 보일의 법칙 : 온도가 일정할 때 일정량의 기체의 부피(V)는 압력에 ___________. V ∝ V = PV = k P1V1 = P2V2 [2] 기체의 부피와 온도 ① 압력이 일정할 때 일정량의 기체의 부피는 온도가 1℃ 올라갈 때마다 0℃때 부피의 씩 증가한다. 즉 어떤 기체의가 0 ℃ 일 때 부피가 V0라면 t ℃ 에서 이 기체의 부피(V)는 V = V0 + × V0 ② 절대온도 : 기체의 부피가 0이 되는 -273℃를 0으로 잡고 눈금간격이 섭씨온도와 같은 온도체계로 단위는 K를 사용한다. T (K) = 273 + t (℃) ③ 샤를의 법칙 : 압력이 일정할 때 기체의 부피는 절대온도에 ________________ V ∝ T V = kT = k ④ 보일 샤를의 법칙 : 일정량의 기체의 부피는 기체의 압력에 ___________하고 절대온도에 _______한다. V ∝ V = k = k 27℃, 1기압( =760mmHg)에서 5 L인 기체를 327℃, 380mmHg로 하면 부피는? (3) 실제기체와 이상기체 [1] 기체 상태 방정식 ①. 이상기체 상태 방정식 기체의부피는 몰 수(n)에 비례하고, 압력(P)에 반비례하고, 절대온도(T)에 비례 (R은 기체상수) PV= nRT 기체 상수 R은 기체의 종류에 관계없이 일정하다. 0℃, 1기압(atm)에서 기체 1몰의 부피는 22.4L가 되므로 R = = = 0.082 atm․L / mol․K ② 분자량이 M이고 질량이 w인 기체의 몰수(n)는 n = 이므로 PV = nRT = RT ∴ M = 27℃, 1기압에서 분자량이 16인 어떤 기체 4g의 부피는? 27℃, 3atm에서 어떤 기체 4.1 L의 질량이 16g 이라면 이 기체의 분자량은? [2] 이상기체 ① 이상기체 : 기체 상태방정식에 정확히 맞는 기체를 이상기체라고 한다. ② 이상기체의 성질 i) 기체분자 자체의 크기(부피)는 무시한다. ii) 기체분자간에는 인력이나 반발력이 작용하지 않는다. iii) 기체분자는 완전탄성체로서 충돌에 의한 에너지의 손실이 없다. iv) 기체분자의 평균운동에너지는 절대온도에만 비례하고 분자의 종류에는 무관하다. 평균운동에너지 ③ 실제기체는 이상기체와 달리 분자 자체의 크기도 있고 분자간 인력도 작용하므로 이상기체와 차이가 있다. 실제기체는 분자간의 인력이 작은 기체일 수록, 온도가 _________ 수록 압력이 _________ 수록 이상기체에 가깝게 행동한다. (4) 기체의 확산 [1] 기체의 분자 운동과 확산 확산 : 기체분자가 스스로 운동하여 퍼져 나가는 현상을 확산이라 하며 기체의 확산 속도는 기체분자의 운동속도라고 할 수 있다. 기체 분자는 일정 온도에서 일정한 속도 분포를 가지고 있으며 온도가 높아질수록 빠른 속도를 진 분자수의 비율이 증가되어 그 기체의 평균속도(v)는 증가된다. [2] 기체 확산 속도의 법칙-그레이엄의 법칙 기체의 확산속도(v)는 일정온도와 압력에서 분자량(M)의 제곱근에 반비례한다. 또 분자량의 비는 밀도비와 같으므로 어떤 온도에서 H2 기체 및 어떤 기체 A가 일정한 용기 속에서 작은 구멍을 통하여 확산하는 평균속도가 H2가 1700m/s, 기체 A가 425m/s 였다. 기체 A의 분자량은? (5) 혼합 기체의 압력 [1] 부분 압력의 법칙 ① 부분 압력의 법칙 : 동일한 용기 속에 들어있는 서로 반응하지 않는 기체의 전체압력은 각 성분기체의 부분압력의 합과 같다. 혼합기체의 전체압력을 P 각 성분 기체의 부분 압력을 PA, PB, PC, ․․․.라 하면 P = PA + PB + PC 예) 일정온도에서 1atm, 4L의 질소기체와 1atm, 1L의 산소기체를 혼합하여 5L로 만들었을 때 각 성분 기체의 부분 압력과 혼합기체의 전체압력은? i) 질소기체의 부분압력 구하기 온도가 일정하므로 P1 V1 = P2 V2가 된다.(보일의 법칙) ∴ 1atm × 4L = × 5L 에서 = _______ atm ii) 산소기체의 부분압력 구하기 마찬가지로 1atm × 1L = × 5L 에서 = ________ atm iii) 전체압력(P)구하기 P = + 에서 P = ________ atm 일정온도에서 1기압의 질소기체 5L와 5기압의 산소기체 2L를 10L의 용기에 채웠을 때 각 기체의 부분압력 및 혼합기체의 전체압력을 구하여라? ② 수상치환시의 부분압력 관계 : 기체를 수상치환법으로 포집할 때 수조의 물의 높이와 메스실린더내의 물의 높이를 똑같게 하면 대기압과 메스실린더내의 기체의 압력은 같게 된다. 이때 메스실린더 내에는 포집하는 기체와 수증기의 혼합기체가 생기므로 대기압력 = 수증기압력 + 포집하는 기체의 압력의 관계가 성립한다. 20℃ 780mmHg에서 수소를 수상치환법에 의해서 포집하였다. 이 때 메스실린더내의 수소의 부분압력은 얼마인가? 단 20oC에서 수증기 압력은 17.5mmHg이다. ③ 혼합기체 중의 각 성분기체의 부분압력은 그 기체의 몰 분율에 비례한다. 어떤 용기에 A ,B ,C 세 기체가 각각 체의 몰 분율은 얼마인가? (단, 기체분자사이에 반응은 일어나지 않는다.)㸜ььΧʔꘘ PA = × P , PB = × P PC = × P 가 된다. 어떤 용기 속에 산소기체 2몰과 수소기체 3몰이 들어 있다. 각 기체의 몰 분율은 얼마인가? (단, 기체분자사이에 반응은 일어나지 않는다.) 어떤 10L 들이 용기 속에 산소기체 2몰과 수소기체 3몰이 들어 있다. 이 때 이 용기 속의 전체압력이 0.5 atm이라면 각 기체의 부분압력은? (단, 기체분자사이에 반응은 일어나지 않는다.) 2. 액체와 고체 [1] 액체 ① 증발 : 액체분자가 표면에서 다른 분자와의 인력을 끊고 기체상태의 증기로 되는 현상. ② 증발열 : 끓는점에서 액체 1몰을 기체로 만드는데 필요한 열량 증발열이 클수록 증발되기 ________. = 휘발성이 ________. ③ 증발과 동적평형상태 두껑이 있는 그릇에 액체를 담으면 처음에는 액체의 양이 감소하지만 시간이 지나면 액체가 증발되는 속도와 기체가 응축되는 속도가 같아져 액체의양이 더 이상 줄지 않는다. 액체의 _________________와 기체의 _________________가 같은 상태를 동적 평형상태라고 한다. ④ 증기압력 : 일정온도에서 밀폐된 용기에 액체와 증기가 동적평형상태에 있을 때 증기가 나타내는 압력 같은 물질이라도 온도가 높아질 수록 증기압력은 _________ 분자간인력이 작은 물질일수록 같은 온도일 때 증기압력이 _______ ⑤ 증기압력 곡선 : 액체의 증기압력이 온도에 따라 변화하는 것을 보여주는 곡선 ⑥ 끓는점 : 액체를 가열하면 액체의 증기압력이 외부압력과 같아질 때 액체내부에서도 격렬히 기화가 일어나는데 이 때의 온도가 끓는점이다. 특히 외부압력이 1기압 일 때의 끓는점을 표준끓는점(기준끓는점)이라 한다. 다음은 몇 가지 물질의 증기압력 곡선이다. i) 증기압력이 가장 큰 물질은? ii) 분자간 인력이 가장 큰 물질은? iii) 몰 증발열이 가장 큰 물질은? iv) 끓는점이 가장 높은 물질은? [2] 고체 ① 결정 : 고체를 구성하는 입자들이 규칙적으로 배열되어 있으며 녹는점이 일정하다. 비결정 : 고체를 구성하는 입자들이 불규칙적으로 배열되어 있으며 녹는점이 일정하지 않다. ② 융해열 : 녹는점에서 고체 물질 1몰을 완전히 액체상태로 만드는데 필요한 에너지 ③ 승화 : 고체가 액체상태를 거치지 않고 곧바로 기체 상태로 변화는 현상 [3] 물질의 상평형 상평형그림 : 온도와 압력을 두 축으로 하여 물질의 상태변화 모양을 나타낸 것 i) 삼중점 : 기체 ,액체, 고체의 3가지 상이 동시에 존재하는 온도와 압력 좌표 ii) 승화 곡선 : _______와 _______와의 동적평형 관계를 나타내는 곡선 iii) 용해 곡선 : _______와 _______와의 동적평형 관계를 나타내는 곡선 iv) 증기압력 곡선 : _______와 _______와의 동적평형 관계를 나타내는 곡선 위의 상평형 그림을 보고 다음 설명 중 옳은 것을 모두 고르시오. i) 1 기압 -2℃의 얼음을 승화시키려면 압력을 낮추면 된다. ii) 압력이 10기압으로 일정할 때 이산화탄소는 승화가 일어날 수 있다. iii) 압력을 낮추면 물의 어는점은 올라가고 끓는점은 내려간다. iv) 압력을 높이면 이산화탄소의 어는점은 끓는점 보다 더 큰 폭으로 올라간다. 3. 용액 (1) 용해 [1] 용해 ① 용해 : _________________________________________________________ ② 용해의 원리 : ⅰ) 용질-용매 입자사이의 인력이 용질-용질 입자사이의 인력이나 용매-용매입자사이의 인력보다 클 때 _______________________ ⅱ) 일반적으로 극성용매에는 극성물질이 무극성 용매에는 무극성 물질이 잘 녹는다. ⅲ) 온도가 올라가면 용질의 무질서도가 커지기 때문에 더 많은 용질이 녹아 들어간다. ③ 크로마토그래피 ⅰ) 혼합물의 성분물질을 고정상과 이동상에 대한 인력의 차이에 의해 분리하는 방법 ⅱ) 혼합물의 성분물질 중 이동상인 용매와의 인력이 큰 물질은 용매를 따라 잘 이동 ⅲ) 혼합물의 성분물질 중 고정상과의 인력이 큰 물질은 용매를 따라 잘 이동하지 못한다. [2] 용해도 : 일정온도에서 용매 100g에 녹을 수 있는 용질의 최대 g 수 ① 용해과정이 흡열반응이면 온도가 높을수록 용해도가 _________(일반적) 용해과정이 발열반응이면 온도가 높을수록 _______한다. ② 용해도 곡선 : 물질의 온도에 따른 용해도의 변화를 나타낸 곡선 ③ 재결정 : 온도에 따라 용해도가 크게 변하는 물질의 포화용액을 냉각시키면 두 온도에서의 용해도 차이만큼의 결정이 석출되는 현상 어떤 물질 A의 50℃ 포화수용액 75g을 40℃로 냉각시킬 때 석출되는 용질 A의 질량은? (단 A의 용해도는 50℃에서 50, 40℃에서 20이다.) ④ 기체의 용해도 i) 일정한 압력에서 온도가 높을 수록 기체의 용해도는 ______한다. ii) 헨리의 법칙 : 일정한 온도에서 일정량의 용매에 녹는 기체의 질량은 압력에 _________한다. 기체의 부피는 압력에 반비례하므로 용해되는 기체의 부피는 압력에 ___________________________ ==> 물에 대한 용해도가 큰 기체(NH3, SO2, HCl, HF)들은 헨리의 법칙에 잘 맞지 않는다. (2) 용액의 농도 [1] %농도 : ____________________________________________________ , 온도________ %농도 = 100(%) [2] 몰농도 : ____________________________________________ , 온도________________ ① 몰농도( mol/L , M) = , M = ② 몰농도 용액을 제조하는 순서 ③ 희석시의 몰 농도 변화 계산 : 용액을 희석하더라도 용질의 ________( = )는 변하지 않는다. 희석 전의 용액의 몰농도를 , 희석 전의 용액의 부피를 희석 후의 용액의 몰농도를 , 희석 후의 용액의 부피를 라 하면 _____________________________ 분자량이 180인 포도당 18g이 물에 녹여 용액의 부피를 500mL로 하였다. 이 수용액의 몰농도는? 0.1M NaOH용액 500mL를 만드는데 필요한 NaOH의 질량은? (단 NaOH의 화학식량은 40이다.) 10% NaOH용액의 몰농도는? (단 NaOH의 화학식량은 40, 용액의 밀도는 1.2g/mL이다.) [3] 몰랄 농도 : _____________________________________________ . 온도___________ ① 몰랄 농도 ( mol/Kg , m ) = ② 몰랄 농도는 용액의 끓는점 오름이나 어는점 내림을 구하는데 사용된다. 분자량이 180인 포도당(C6H12O6) 9.0g을 물 100g에 녹여서 만든 용액의 몰랄 농도를 구하라. (3) 묽은 용액의 성질 [1] 끓는점오름과 어는점 내림 ① 라울의 법칙 ⅰ) 비휘발성 물질이 용해된 용액의 경우 용액의 증기압력은 순수한 용액의 증기압력 보다 __________________. ⅱ) 증기압력 내림 = 용질의 몰 분율 × 순수한 용매의 증기압력 ② 비휘발성 물질이 녹아 있는 용액은 순순한 용매에 비하여 끓는점은 _______________ 어는점은 ____________ . ③ 용액의 끓는점 오름 (ΔTb)과 어는점 내림 (ΔTf)은 __________의 종류에 관계없이 용액의 _______________에 비례한다. ΔTb = Kb × m ΔTf = Kf × m : __________________ - 1m 농도일 때의 끓는점 오름 값 : __________________ - 1m 농도일 때의 어는점 내림 값 , 는 _______ 종류에 따라 다르며 ________의 종류나 ______와는 관계없다. 비휘발성 비전해질 물질 0.1m 농도의 수용액은 100.052℃에서 끓는다. 물 200g에 포도당(분자량=180) 1.8g이 용해되어 있을 때 이 수용액의 끓는점은? 물 500g에 비전해질의 비휘발성 용질 9g이 용해된 수용액의 어는점이 -0.093℃이었다면 이 용질의 분자량은?(단 물의 어는점 내림 상수는 1.86이다) [2] 용액의 삼투압 ① 삼투현상 : 반투막을 사이에 두고 농도가 차이 나는 용액을 넣어 둘 때 _______분자가 용액 쪽으로 이동하여 양쪽의 농도가 비슷하게 되려는 현상 반투막 : 물 분자와 같이 비교적 작은 입자는 통과시키지만 설탕과 같이 큰 입자는 통과시키지 못하는 막 ② 삼투압 ( π ) : 삼투현상을 막기 위해 가해주어야 하는 압력 ③ 반트 호프의 법칙 = 삼투압, V = 용액의 부피, n = 몰 수, R = 기체상수, T = 절대온도 라면 묽은 비전해질 용액에서는 V =_________________ 의 관계가 성립한다. 또 몰 농도(C)는 와 같으므로 = 분자량이 20000인 비전해질 20g을 물에 녹여 100mL의 수용액으로 만들었다. 이 수용액의 온도가 27℃라면 삼투압은? ④ 반트 호프의 법칙으로 고분자 물질의 분자량 구하기 용질의 질량을 w(g), 분자량을 M이라 하면 몰 수 n = 이므로 M = 어떤 고분자 화합물 0.5g을 물에 녹여 500mL의 용액을 만든 후 27℃에서 삼투압을 측정하였더니 0.00041 기압이었다. 이 고분자 물질의 분자량은? (4) 콜로이드 [1] 콜로이드 용액의 뜻 ① 콜로이드 입자 : 입자의 크기가 10-9 ～10-7 m 정도인 입자 콜로이드 용액 : 콜로이드 입자가 분산되어 있는 용액 ( ↔ 참용액) 콜로이드 용액은 분산매 (↔용매)와 분산질 (↔용질)로 구성 ② 콜로이드의 종류 * 졸 : 액체상태의 콜로이드 - 비눗물, 먹물, 잉크, 우유 * 겔 : 고체상태의 콜로이드 - 묵, 두부, 젤리 * 에어로졸 : 분산매가 기체상태인 콜로이드 - 연기, 안개 [2] 콜로이드의 성질 ① 입자의 크기 때문에 가지는 성질 i) 틴들현상 : 콜로이드 용액에 직사광선을 비추면 콜로이드 입자가 크기 때문에 빛이 투과하지 못하고 산란하여 빛의 진로가 보이는 현상 ii) 흡착 : 콜로이드 입자표면에 작은 분자나 이온이 달라붙는 현상 iii) 브라운 운동 : 콜로이드용액에서 분산매 분자들이 불규칙하게 콜로이드 입자와 충돌하여 마치 콜로이드 입자가 불규칙적인 분자운동을 하는 것처럼 보이는 현상 iv) 투석(다이알리시스) : 콜로이드 입자가 크기 때문에 반투막을 통과하지 못하는 것을 이용하여 혼합물을 정제하는 방법 ② 입자가 전하를 띠기 때문에 가지는 성질 i) 전기이동 : 콜로이드 용액에 전기를 통하면 양성콜로이드는 음극으로, 음성콜로이드는 양극으로 이동하는 현상. 집진기는 전기이동을 이용한 것이다. ii) 엉김과 염석 : 엉김 : 소수성콜로이드가 소량의 전해질에 의해서 침전되는 현상 예) 흙탕물에 백반을 넣어 가라앉게 하는 것 염석 : 친수성콜로이드가 다량의 전해질에 의해서 침전되는 현상 예) 삼각주의 형성, 두부제조시 간수(MgCl2)를 넣어주는 것 침전효과 : 양성콜로이드를 침전시키는 데는 _______________________ 예) Fe(CN)64- > PO43- > SO42- > OH- 음성콜로이드를 침전시키는 데는 ___________________________ 효과적임 예) Al3+ > Ca2+ > K+ Fe(OH)3는 전기이동시 음극 쪽으로 끌려가는 콜로이드이다. Fe(OH)3 콜로이드용액을 침전시키는데 가장 효과적인 전해질은? i) NaCl ii) MgCl2 iii) CuSO4 iv) Na3PO4 다음 콜로이드의 성질 중 나머지 셋과 원인이 다른 하나는? i) 집진기에 의한 먼지 제거 ii) 틴들 현상 iii) 두부를 만들 때 간수를 넣음