산과 염기의 중화 반응 - teacher.mirae-nedu.comteacher.mirae-nedu.com/upload/textbook/1/%5B2016%5... · 13산과 염기의 중화 반응 1. ... , 수용액 속의 h^+ 농도를

산과 염기의 중화 반응131. 수용액의액성과지시약

① 수용액의 액성：산성,중성,염기성으로구분한다.

② 지시약：색깔변화로용액의액성을구별할수있는화

합물이다.

② 중화 반응의 알짜 이온 반응식：산의H^+과염기의OH&^-이

반응하여물(H_2&O)을생성한다.

1 지시약과pH13

지시약은 산, 염기에 의해 자체의분자 구조가 변하므로 색이 변한다.

2.pH와용액의액성

① pH：수소이온농도지수로,수용액속의H^+농도를

0￣14까지의숫자로나타낸것이다.

•pH가작을수록산성이강하고,pH가클수록염기성이

강하다.

② pH 측정 방법：만능pH시험지나pH미터로측정한다.

•pH<7：산성•pH=7：중성•pH>7：염기성

H^+(aq)+OH&^-(aq)―→H_2&O(l)

pH가 작다. → 산성이 강하다. → 수소 이온 농도가 크다.

1. 중화반응

① 중화 반응：산과염기가반응하여물과염이생성되는

반응이다.

•염：중화반응에서물외에산의음이온과염기의양이온이

결합하여생성되는물질이다.

2 중화반응13

산+염기―→물+염+중화열

중화 반응은 산화 환원 반응이 아니다.

▲ 여러 가지 물질의 pH와 만능 지시약의 색 변화

리트머스 페놀프탈레인 메틸 오렌지 BTB

반응에 실제로 참여하는 이온만으로 나타내는 반응식

염산`(`HCl)과수산화나트륨`(`NaOH)의중화반응

HCl―→H^++Cl&^-

NaOH―→OH&^-+Na^+ ―――――――――――――――――― HCl+NaOH ―→ H_2&O+Na^++Cl&^--염

③ 중화 반응의 양적 관계:산의H^+과염기의OH&^-이항상1:1

의몰수비로반응하여물을생성한다.수용액속의H^+

과OH&^-수에따라혼합용액의액성이달라진다.산과 염기가 완전히 중화되려면 산의 H^+과 염기의 OH&^-의 몰수가 같아야 한다.

중화반응모형과이온수변화

[중화 반응 모형]

그림은 일정량의 NaOH 수용액에 BTB 용액을 넣고 염산을 조금씩 가

할 때 혼합 용액 속의 이온 수 변화를 모형으로 나타낸 것이다.

[이온수의변화]

• Na^+：구경꾼 이온이므로 이온 수 일정

• OH&^-：H^+과 반응하여 점점 줄어들다가 완전히 중화된 이후에는 존재

하지 않음

• Cl&^-：구경꾼 이온이므로 HCl 용액을 넣어 주는 대로 이온 수 증가

• H^+：OH&^-과 반응하므로 존재하지 않다가, 완전히 중화된 이후부터 증가

• 총 이온 수：OH&^-이 H^+에 의해 중화되어 감소하는 대신 Cl&^-이 용액

속에 들어오므로 완전히 중화되기까지는 이온 수가 일정하고 완전히 중

화된 이후부터 증가

438, 439번유 형빈 출

중화 반응하는 산이나 염기의 종류에 따라 총 이온 수 변화가 달라지므로 반응하는 산과 염기의 종류를 보고 파악한다.

중화점에 도달할 때까지 총 이온 수는 일정하나 혼합 용액의 부피가 증가하므로 단위 부피당 이온 수는 감소한다.

계속 일정하거나 계속 증가하면 구경꾼 이온이다.

꺾이는 부분이 있으면 알짜 이온이다.

중화점에서는 H^+이나 OH&^-

이 존재하지 않는다.

염기성

중성

산성

pH가 1만큼 작아지면 H^+ 농도가 10배 커진다. → 산성도가 10배 강해진다.

OH&^-이 있으므

로 염기성

OH&^-이 있으므

로 염기성

H^+ , OH&^-이

없으므로 중성

H^+이 있으므로

산성

126 Ⅳ. 닮은꼴 화학 반응

IV

1 다음 설명 중 옳은 것은 표, 옳지 않은 것은 ×표 하시오.

⑴ 페놀프탈레인 용액으로 산성 용액과 중성 용액을 구별할 수 없다.

( )

⑵ pH가 작은 용액일수록 산성도가 크다. ( )

⑶ OH&&^-의 농도가 큰 용액일수록 pH는 7에 가깝다. ( )

⑷ 같은 농도의 산과 염기 수용액이 남지 않고 모두 중화될 때 수용액

의 부피가 클수록 혼합 용액의 온도가 높다. ( )

⑸ 염산에 수산화 나트륨 수용액을 가하여 중화점에 도달할 때까지 전

기 전도도가 감소하는 것은 혼합 용액 중 전체 이온 수가 감소하기

때문이다. ( )

2 다음 ( ) 안에 들어갈 알맞은 말을 쓰시오.

⑴ 메틸 오렌지 용액을 중성과 염기성 용액에 떨어뜨리면 용액의 색깔

이 모두 ( )이 된다.

⑵ 수소 이온과 수산화 이온은 ( )의 이온 수비로 반응하여

( )을 생성한다.

⑶ 중화 반응에서 물 외에 산의 음이온과 염기의 양이온이 결합하여 생

성되는 물질을 ( )이라고 한다.

Ⅳ. 닮은꼴 화학 반응

바른답·알찬풀이 p.63

핵심문제로 개념 마무리

2.중화점과중화열

① 중화점:산의H^+과염기의OH&^-이모두반응하여반응

이완결되는지점이다.

② 중화열:산과염기의중화반응에서발생하는열이다.

4.일상생활에서의중화반응

①산성화된호수나토양에석회가루를뿌린다.

②벌에쏘였을때염기성용액인암모니아수를바른다.

③위산이과다분비되어속이쓰릴때제산제를복용한다.

④생선회를먹을때생선의비린내를없애기위해레몬즙

을뿌린다.

⑤비누로감아뻣뻣해진머리카락을식초를몇방울떨어

뜨린물에헹군다.

⑥운동을오랫동안하면체내에젖산이축적되는데,우리

몸에서는탄산이온`(`CO_3&^2^-),인산이온(`PO_4&^3^-)등의염

기가이러한산을중화시키므로세포환경은중성을유

지한다.

3.중화점의확인

① 지시약의 색 변화:일정량의산(염기)수용액에지시약을

넣고염기(산)수용액을조금씩가할때중화점에서용액

의액성이변하므로혼합용액의색이변하는지점이중

화점이다.

② 온도 변화

•중화반응이일어날때중화열이발생하므로혼합용액의

온도가가장높은지점이중화점이다.

•중화점에서H^+과OH&^-이모두

반응하여열이가장많이발생하

므로혼합용액의온도가가장

높다.

산과염기수용액을혼합했을때의온도변화와중화점

[산과 염기의 농도가 같을 때]

• P점(중화점)에서 반응한 염산과 수산화 나트륨 수용액의 부피가 10 mL

로 같다. 염산`Û`수산화 나트륨 수용액의 부피비=1`Û`1

• 부피비가 1`Û`1이므로 염산과 수산화 나트륨 수용액의 농도비는 1`Û`1

이다.

[산과 염기의 농도가 다를 때]

• Q점(중화점)에서 반응한 염산은 15 mL, 수산화 나트륨 수용액은 5 mL

이다. 염산`Û`수산화 나트륨 수용액의 부피비=3`Û`1

• 부피비가 3`Û`1이므로 염산과 수산화 나트륨 수용액의 농도비는 1`Û`3

이다.

446, 453번유 형빈 출

온도가 가장 높으므로 중화점이다.

온도가 가장 높으므로 중화점이다.

③ 생성된 물 분자 수 변화:산과염

기가중화반응하면물이생성

되므로생성된물분자수가가

장많은지점이중화점이다.

④ 전류의 세기 변화 :일정량의강

산(강염기)수용액에강염기(강

산)수용액을넣는경우전류의

세기가최소가되는지점이중

화점이다.

▲ 생성된 물 분자 수 변화

▲ 전류의 세기 변화

더 이상 물이 생성되지 않는다.

중화점에서 이온 농도가 가장 작으므로 전류의 세기가 최소가 된다.

중화점이 지난 후에는 중화열이 발생하지 않고, 온도가 낮은 용액이 가해지므로 혼합 용액의 온도가 낮아진다.

13. 산과 염기의 중화 반응 127

기출문제 학교 시험에서 출제율이 70% 이상인 문제들을 엄선하여 수록하였습니다.내신분석

페놀프탈레인 용액은 산성과 중성 용액에서는 색이 없으나, 염기성 용

액에서는 붉은색을 띤다. 소량의 페놀프탈레인 용액을 넣은 수산화 나

트륨 수용액이 붉은색을 나타낼 때의 이온 모형으로 가장 적당한 것

은? (단, 페놀프탈레인 용액은 약산이며, HIn으로 표시한다.)

① ② ③

④ ⑤

다음 반응에서 ( ) 안에 공통적으로 들어가는 물질의 화학식을 쓰

시오.

그림과 같이 같은 농도의 산 HA와 산 HB 수용액을 각각 비커에 넣고

꼬마전구의 밝기를 비교하였더니 HA 수용액이 더 밝았다.

431 434

433

1 지시약과 pH13 2 중화 반응13

그림은 같은 온도의 수용액 (가)와 (나)의 반응을 모형으로 나타낸 것이다.

436

증류수에 다음 물질 1몰씩을 녹여서 1 L의 수용액을 각각 만들었다.

432

HCl KOH CH_3&COOH NH_3

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

ㄱ.수용액의pH가가장큰것은KOH이다.

ㄴ.CH_3&COOH수용액의산성도가가장크다.

ㄷ.HCl수용액에KOH수용액을조금씩가하면혼합용

액의pH가점점증가한다.

보기

①ㄱ ②ㄴ ③ㄷ

④ㄱ,ㄷ ⑤ㄴ,ㄷ

서술형

(가)H_2&CO_3(aq)+2NaOH(aq)

―→Na_2&CO_3(aq)+2( )(l)

(나)H_2&SO_4(aq)+Ba(OH)_2(aq)

―→2( )(l)+BaSO_4(s)

다음은 어떤 산과 염기를 반응시켜 얻어진 고체 물질에 대한 실험 결과

를 나타낸 것이다.

435

•이물질수용액의불꽃반응색은노란색이다.

•이물질수용액에질산은(AgNO_3)수용액을떨어뜨리

면흰색앙금이생긴다.

위 실험에서 사용된 산과 염기라고 생각되는 것끼리 옳게 짝지은 것은?

산 염기 산 염기

①HCl NaOH ② HCl KOH

③HNO_3 NaOH ④CH_3&COOH NaOH

⑤H_2&CO_3 KOH


ㄱ.A의전하는+2이다.

ㄴ.수용액의온도는(다)가(가)보다높다.

ㄷ.Mg을넣었을때수소가발생하는것은(나)와(다)이다.

보기

HA와 HB 수용액의 pH를 비교하고 그 이유를 설명하시오. [ 5점 ]

①ㄱ ②ㄷ ③ㄱ,ㄴ

④ㄴ,ㄷ ⑤ㄱ,ㄴ,ㄷ


IV


그림은 수용액 (가)와 (나)를 혼합하여 수용액 (다)로 된 것을 이온 모형

으로 나타낸 것이다.

그림은 일정한 양의 염기 수용액에 BTB 용액을 1￣2방울 가한 후 산

수용액을 조금씩 가할 때 혼합 용액 속의 입자들을 모형으로 나타낸 것

이다.

437

438

그림은 25 °C에서 수산화 나트륨(NaOH) 수용액에 염산(HCl)을 조

금씩 넣을 때 일어나는 반응을 이온 모형으로 나타낸 것이다.

산과 염기의 성질을 알아보기 위해 BTB 용액에 적신 거름종이의 (-)극

근처에는 NaOH 수용액에 적신 실을, (+)극 근처에는 묽은 염산에 적

신 실을 올려놓고 전류를 흘려주었더니 잠시 후 중앙 부분에서 녹색 부

분이 관찰되었다.

439

440


ㄱ.용액의pH는(가)가(다)보다크다.

ㄴ.B의전하량은H^+보다크다.

ㄷ.용액의전기전도도는(나)와(다)가같다.

보기

①ㄱ ②ㄴ ③ㄱ,ㄷ


위 모형에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것

은? (단, 산의 음이온과 염기의 양이온은 나타내지 않았다.)

ㄱ.생성된염의양은(다)<(라)이다.

ㄴ.(다)에서혼합용액의색이녹색이다.

ㄷ.수소이온과수산화이온은1Û1의개수비로반응한다.

보기



빈출유

형

빈출유

형


ㄱ.(나)에서용액의pH는7보다작다.

ㄴ.알짜이온반응식은H^+&(aq)`+`OH&^-&(aq)―→H_2&O(l)

이다.

ㄷ.(가)￣(라)에서용액의단위부피당이온수가가장적

은것은(다)이다.

보기




ㄱ.녹색선이나타나는이유는Na^+과Cl^-이만나기때문

이다.

ㄴ.적외선카메라로관찰하면중앙의녹색부분의온도가

다른곳보다높게나타난다.

ㄷ.(+)극과(-)극의위치를바꾸어도중앙에서녹색부

분이관찰될것이다.

보기

①ㄱ ②ㄴ ③ㄱ,ㄴ


수능모의평가


그림 (가)̄ (다)는 강산(HA) 수용액 20 mL에 강염기(BOH) 수용액을

10 mL씩 2번 넣었을 때, 수용액 속의 이온을 모형으로 나타낸 것이다.

오른쪽 그림은 묽은 황산에 수산화 나

트륨 수용액을 가하여 완전히 중화시

킬 때, 두 용액 사이의 부피 관계를 나

타낸 것이다. 혼합 용액 A￣D에 생성

된 물 분자 수를 부등호 또는 등호를

사용하여 비교하시오. (단, 직선은 두

용액이 남지 않고 반응하는 부피 관계

를 나타낸다.)

441

443

기출문제내신분석

진한 염산과 A의 수용액 사이의 반응을 알아보기 위해 다음과 같이 실

험하였다.

444

표는 온도가 같은 묽은 염산과 수산화 나트륨 수용액을 서로 다른 부피

비로 혼합한 용액의 온도 변화와 혼합 용액에 BTB 용액을 떨어뜨릴

때 용액의 색 변화를 정리한 것이다.

445


ㄱ. 는H^+이다.

ㄴ.(나)에서수용액은산성이다.

ㄷ.(나)에서 의개수는2개이다.

보기

①ㄱ ②ㄷ ③ㄱ,ㄴ ④ㄴ,ㄷ ⑤ㄱ,ㄴ,ㄷ

(가)온도계의구부분을솜으로감싸서

메틸오렌지용액을가한진한염

산을묻힌다.

(나)(가)의온도계를A수용액10mL

가들어있는집기병속에넣어두

었더니솜이노란색으로변하였다.


ㄱ.A는휘발성물질이다.

ㄴ.A수용액의pH는7보다크다.

ㄷ.솜이노란색으로변할때의온도는변하기전보다높다.

보기



실험 1 2 3 4 5 6

묽은염산(mL) 100 80 60 40 20 0

수산화나트륨(mL) 0 20 40 60 80 100

온도변화(°C) 0 2 4 4 2 0

BTB에의한색변화 노란색 노란색 노란색 푸른색 푸른색 푸른색


ㄱ.같은부피의두용액속에들어있는H^+수와OH&^-수

는같다.

ㄴ.혼합용액에서물을모두증발시킬때용기에남는물

질은실험3과4가같다.

ㄷ.묽은염산과수산화나트륨수용액을50mL씩혼합하

면혼합용액의온도변화는5°C정도이다.

보기



오른쪽 그림은 묽은 염산 5 mL와 수산화

나트륨(NaOH) 수용액 10 mL를 혼합한

용액 A에 존재하는 이온을 모형으로 나타

낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만

을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

442

ㄱ.혼합전단위부피당이온수는묽은염산이수산화나

트륨수용액보다작다.

ㄴ.용액A에페놀프탈레인용액을넣으면붉은색을띤다.

ㄷ.용액A에위에서사용한묽은염산10mL를더넣으

면산성이된다.

보기

①ㄱ ②ㄷ ③ㄱ,ㄴ ④ㄴ,ㄷ ⑤ㄱ,ㄴ,ㄷ

수능모의평가


IV

빈출유

형


묽은 염산 25 mL에 같은 농도와 온도의 수산화 나트륨 수용액을 조금

씩 가하면서 중화시킬 때, 가해 준 수산화 나트륨 수용액의 부피에 따른

혼합 용액의 성질 변화를 나타낸 그래프 중 옳은 것만을 <보기>에서 있

는 대로 고른 것은?

448

표는 HCl(aq), NaOH(aq), KOH(aq)의 부피를 달리하여 혼합

한 용액 (가), (나)에 대한 자료이다.

449

그림은 염산과 수산화 나트륨 수용액의 부피를 달리하여 혼합한 용액의

최고 온도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.

450

[ 446~ 447 ] 그림은 같은 온도의 묽은 황산(H_2&SO_4)과 수산화 나트륨

(NaOH) 수용액의 부피를 다르게 하여 섞은 후, 혼합 용액의 최고 온도

를 측정하여 나타낸 것이다. 물음에 답하시오.

A, B, C에서 혼합 용액의 pH와 같은 온도에서 혼합 용액의 부피를 등

호나 부등호를 이용하여 비교하시오.

446

ㄱ. ㄴ. ㄷ.

보기



수능모의평가

용액 (가) (나)

혼합전

각용액의

부피(mL)

HCl(aq) 20 40

NaOH(aq) 5 20

KOH(aq) 15 20

혼합후용액의단위부피속에

존재하는양이온의모형

(가)에서 생성된 물의 몰수

(나)에서 생성된 물의 몰수는? (단, 혼합 후 용액의 부피는 혼합 전 각

용액의 부피의 합과 같다.)

①3/8 ②1/2 ③3/4

④1 ⑤4/3

두 수용액을 각각 150 mL씩 혼합한 용액에 대한 설명으로 옳은 것만

을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 각 혼합 용액의 비열은 모두

같다고 가정한다.)

ㄱ.혼합용액은염기성이다.

ㄴ.혼합용액의부피는300mL보다크다.

ㄷ.두용액을각각15mL씩혼합한용액보다온도가높다.

보기

①ㄱ ②ㄴ ③ㄱ,ㄴ

④ㄱ,ㄷ ⑤ㄱ,ㄴ,ㄷ

혼합하기 전 단위 부피 속에 존재하는 전체 이온 수비(황산 : 수산화 나

트륨)와 혼합 용액 B에 존재하는 이온 수비(Na^+ Û SO_4^2^-)로 옳은 것은?

전체이온수비 B에서의이온수비(Na^+ÛSO_4&^2^-)

① 3Û4 1Û1

② 3Û4 1Û2

③ 3Û4 2Û1

④ 3Û8 1Û2

⑤ 3Û8 2Û1

447


기출문제내신분석 바른답·알찬풀이 p.64

그림은 묽은 염산 20 mL에 NaOH 수용액을 조금씩 가하면서 혼합

용액의 전기 전도도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.

454

다음은 딸과 엄마가 부엌에서 나눈 대화의 일부이다.

455

[ 451~ 452 ] 그림은 묽은 염산과 수산화 나트륨 수용액을 서로 다른 부

피비로 혼합한 용액의 온도 변화를 측정하여 나타낸 것이다. 물음에 답

하시오.

A점의 혼합 용액에 BTB 용액을 가할 때 용액의 색을 쓰시오.

451

그림은 같은 온도의 묽은 염산과 수산화 나트륨 수용액을 서로 다른 부

피비로 혼합한 용액의 최고 온도를 측정하여 나타낸 것이다.

453

C점의 혼합 용액을 중성 용액으로 만들려면 어떤 용액 몇 mL를 더 가

해야 하는지 쓰시오.

452


ㄱ.A의OH&^-수ÛE의H^+수=1Û1이다.

ㄴ.A와D에서발생한열량의비는3Û4이다.

ㄷ.혼합용액을증발시킬때C에서가장많은양의염화

나트륨이남는다.

보기



•딸:이도마에서생선비린내가너무나요.

•엄마:거기식초탄물로도마를씻어줄래?

•딸:왜도마를식초탄물에씻어요?

•엄마:식초가생선비린내를없애준단다.

이 대화에서 밑줄 친 내용의 원리가 적용된 예로 적절한 것만을 <보기>

에서 있는 대로 고른 것은?

ㄱ.신김치에달걀껍데기를넣어준다.

ㄴ.벌에쏘였을때암모니아수를바른다.

ㄷ.아세톤을이용하여매니큐어를지운다.

보기




ㄱ.A점의용액에는이온이존재하지않는다.

ㄴ.용액1mL에들어있는총이온수는HCl(aq)이

NaOH(aq)의1/2이다.

ㄷ.A점까지전기전도도가감소하는것은이온수가감소

하기때문이다.

보기

①ㄴ ②ㄷ ③ㄱ,ㄴ


빈출유

형


IV

459라벨이 떨어진 2개의 시약병에 각각 1 % 염산과 2 % 염산이 들어 있

다. 준비된 기구와 시약만으로 각각의 시약병에 든 염산의 종류를 확인

하기 위한 실험을 설계하시오. [ 7점 ]

정답률30%

서술형

456표는 염산(HCl(aq))에 수산화 나트륨(NaOH(aq))의 부피를 달리

하여 혼합한 용액 (가)와 (나)에 대한 자료이다. y는 x보다 크다.

458그림은 HA(aq)과 BOH(aq)의 부피비를 달리하여 반응시켰을 때,

혼합 용액에서 발생하는 열량을 나타낸 것이다. 실험 Ⅰ과 실험 Ⅱ에서

사용한 HA(aq)과 BOH(aq)의 농도는 다르다.

정답률25% 정답률30%

1등급문제내신완성 학교 시험 빈출 문제 중 내신 1등급을 결정하는 고난도 문제들을 수록하였습니다.


457그림은 묽은 황산(H_2SO_4) 20 mL에 염기 수용액 A, B를 각각 10

mL씩 순서대로 넣었을 때, 수용액 속에 존재하는 이온의 종류와 수를

모형으로 나타낸 것이다.

정답률25%

혼합용액 (가) (나)

혼합 전

각 용액의

부피(mL)

HCl(aq) 100 100

NaOH(aq) x y

단위 부피당 이온 수 모형

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단,

중화 반응에 의한 물의 부피 변화는 무시한다.)

ㄱ. 는Cl^-이다.

ㄴ.y=3x이다.

ㄷ.중화반응에서생성된물의몰수는(나)가(가)의2배이다.

보기



이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단,

A, B는 수산화 나트륨(NaOH)과 수산화 바륨(Ba(OH)_2) 수용액 중

하나이며, 사용한 산과 염기는 수용액에서 완전히 이온화되며, BaSO_4

은 앙금이다.)

ㄱ. 는구경꾼이온이다.

ㄴ.과정(나)에서생성되는물분자수는과정(가)에서생

성되는물분자수의3배이다.

ㄷ.혼합전의황산10mL와수산화바륨수용액10mL

를섞은혼합용액은중성이다.

보기

①ㄱ ②ㄴ ③ㄷ

④ㄱ,ㄴ ⑤ㄴ,ㄷ

P와 Q에서 각각의 혼합 용액 속에 존재하는 입자의 모형으로 적절한 것

만을 <보기>에서 골라 옳게 짝지은 것은? (단, HA(aq)과 BOH(aq)

은 완전히 이온화되고 앙금 생성은 일어나지 않으며, 는 H^+, 는

A^-, 는 B^+, 는 OH^-이다.)

ㄱ. ㄴ. ㄷ. ㄹ.

보기

P Q P Q

①ㄱ ㄴ ②ㄱ ㄹ

③ㄴ ㄱ ④ㄴ ㄷ

⑤ㄹ ㄷ

[준비물]온도계,1%수산화나트륨수용액,스포이트2개,

비커2개


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