고등 통합과학 화학 변화와 에너지 출입 예상문제

화학 변화와 에너지 출입
{유형 분석}
일상생활 속 발열 반응과 흡열 반응의 사례를 구분하는 문항이다.
{자료 분석}
철가루가 산소와 반응(산화)하는 것은 열을 방출하는 발열 반응이고, 질산 암모늄이 물에 용해되는 것은 주위의 열을 흡수하는 흡열 반응이다.
{정답 찾기}
ㄱ. 철의 산화 반응은 열을 방출하는 발열 반응으로, 손난로가 따뜻해지는 원리이다. (O)
ㄴ. 질산 암모늄의 용해는 열을 흡수하는 흡열 반응으로, 냉찜질 팩이 차가워지는 원리이다. (O)
ㄷ. (가)는 발열 반응이지만 (나)는 흡열 반응이므로 둘 다 열을 방출한다는 설명은 옳지 않다. (X)
따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄴ이다.

[최종 정답]
정답은 1번 「ㄱ, ㄴ」이다.

화학 변화와 에너지 출입
{유형 분석}
일상생활 속 화학 반응 사례를 발열 반응과 흡열 반응으로 구분할 수 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
(가) 철가루의 산화 반응은 열을 방출하는 발열 반응으로, 손난로의 원리이다. (나) 탄산수소나트륨과 구연산의 반응은 반응이 진행되며 주변으로부터 열을 흡수하므로 흡열 반응이다. (다) 메테인의 연소 반응은 열을 방출하는 발열 반응이다.
{정답 찾기}
① (가)는 흡열 반응이다. (X) (가)는 발열 반응이다.
② (나)는 발열 반응이다. (X) (나)는 흡열 반응이다.
③ (가)와 (다)는 모두 발열 반응이다. (O) 철가루의 산화 반응과 메테인의 연소 반응은 모두 열을 방출하는 발열 반응이다.
④ (다)는 흡열 반응이다. (X) (다)는 발열 반응이다.
⑤ (나)와 (다)는 모두 흡열 반응이다. (X) (다)는 발열 반응이다.
{오답 피하기}
연소 반응과 산화 반응은 대표적인 발열 반응이며, 주변 온도가 낮아지는 반응은 흡열 반응임을 구분해야 한다.

[최종 정답]
정답은 3번 「(가)와 (다)는 모두 발열 반응이다.」이다.

화학 변화와 에너지 출입
{유형 분석}
일상생활 속 여러 화학 반응을 발열 반응과 흡열 반응으로 구분할 수 있는지 평가하는 기본 개념 문항이다.

{자료 분석}
연소 반응, 중화 반응, 철의 산화(부식), 수소와 산소의 화합 반응은 모두 반응이 진행되면서 에너지를 방출하는 대표적인 발열 반응이다. 반면 탄산수소 나트륨을 가열하여 분해하는 반응은 외부에서 지속적으로 열을 공급해야 반응이 진행되는 대표적인 흡열 반응이다.

{정답 찾기}
① 연소 반응은 발열 반응이다. (X)
② 중화 반응은 발열 반응이다. (X)
③ 탄산수소 나트륨의 열분해 반응은 열을 흡수해야 진행되는 흡열 반응이다. (O)
④ 철의 산화(부식)는 발열 반응이다. (X)
⑤ 수소와 산소의 화합 반응은 발열 반응이다. (X)

{오답 피하기}
'열분해'라는 표현이 들어간 반응은 외부에서 열을 지속적으로 공급해야 진행되는 흡열 반응인 경우가 많다는 것을 기억해 두면 좋다.

[최종 정답]
정답은 3번 「탄산수소 나트륨(${\text{NaHCO}}_3$)의 열분해 반응」이다.

화학 변화와 에너지 출입
{유형 분석}
반응물과 생성물의 에너지 관계를 나타낸 도식을 통해 발열 반응과 흡열 반응을 구분하는 능력을 평가한다.
{자료 분석}
(가)는 반응물의 에너지가 생성물의 에너지보다 높으므로 반응이 진행되면서 에너지가 방출되는 발열 반응이다. (나)는 반응물의 에너지가 생성물의 에너지보다 낮으므로 반응이 진행되면서 에너지를 흡수하는 흡열 반응이다.
{정답 찾기}
ㄱ. (가)는 반응물의 에너지가 더 높으므로 에너지를 방출하는 발열 반응이다. (O)
ㄴ. (나)는 흡열 반응이므로 주위로부터 에너지를 흡수하여 주위의 온도가 낮아진다. (O)
ㄷ. (나)는 반응물보다 생성물의 에너지가 더 높으므로 화학 에너지가 증가하는 반응이다. 따라서 (가), (나) 모두 화학 에너지가 감소한다는 설명은 옳지 않다. (X)
{오답 피하기}
발열 반응은 화학 에너지가 열에너지 등으로 전환되어 방출되므로 화학 에너지가 감소하고, 흡열 반응은 그 반대로 화학 에너지가 증가한다는 점을 기억해야 한다.

[최종 정답]
정답은 3번 「ㄱ, ㄴ」이다.

화학 변화와 에너지 출입
{유형 분석}
발열 반응과 흡열 반응에서 에너지의 출입 방향과 화학 에너지 변화, 대표적인 예를 정확히 알고 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
발열 반응은 반응이 일어날 때 열을 방출하여 주변 온도가 높아지는 반응으로, 화학 에너지의 일부가 열에너지로 방출되므로 생성물의 화학 에너지가 반응물보다 작다(연소, 중화 반응 등). 흡열 반응은 열을 흡수하여 주변 온도가 낮아지는 반응으로, 생성물의 화학 에너지가 반응물보다 크다(광합성, 열분해 등).
{정답 찾기}
① 흡열 반응이 일어나면 주변으로부터 열을 흡수하므로 주변 온도는 낮아진다. (X)
② 광합성은 빛에너지를 흡수하여 이산화탄소와 물로부터 포도당을 합성하는 대표적인 흡열 반응이다. (O)
③ 연소 반응은 열을 방출하는 대표적인 발열 반응이다. (X)
④ 발열 반응이 일어나면 화학 에너지의 일부가 열로 방출되므로 화학 에너지는 감소한다. (X)
⑤ 흡열 반응에서는 생성물의 화학 에너지가 반응물의 화학 에너지보다 크다. (X)
{오답 피하기}
발열·흡열은 '주변 온도 변화'로, 화학 에너지의 대소 관계는 '반응물과 생성물의 에너지 크기 비교'로 각각 구분하여 이해해야 한다.

[최종 정답]
정답은 2번 「광합성은 빛에너지를 흡수하여 포도당을 합성하는 대표적인 흡열 반응이다.」이다.