중2 과학 혼합물의 분리(증류·밀도차) 예상문제

🎯 [출제의도] 끓는점 차이를 이용한 증류에서 끓는점이 낮은 물질이 먼저 기화되어 분리된다는 사실을 이해하는지 확인한다.

💡 [정답 해설] 물의 끓는점은 100℃, 에탄올의 끓는점은 약 78℃로 에탄올이 더 낮아요. 혼합물을 가열하면 끓는점이 낮은 에탄올이 먼저 끓어 기체가 되고, 이 기체가 냉각기를 지나며 식어 액체로 다시 맺혀 먼저 모이게 됩니다! 🌡️💧 끓는점 차이가 클수록 증류로 더 순수하게 분리할 수 있어요.

❌ [오답풀이]
② 물은 에탄올보다 끓는점이 높아 나중에 증발하므로 먼저 나올 수 없습니다.
③ 두 물질의 끓는점이 다르므로 동시에 끓어 나오지 않습니다.
④ 증류는 끓는점 차이에 따라 분리되는 순서가 분명히 존재합니다.
⑤ 끓는점 자료를 통해 어떤 성분이 먼저 나올지 충분히 예측할 수 있습니다.

정답: 1

🎯 [출제의도] 끓는점 차이를 이용한 증류에서, 끓는점이 낮은 물질이 먼저 분리되어 나온다는 원리를 그래프로 해석할 수 있는지 확인한다.

💡 [정답 해설] 혼합물을 가열하면 끓는점이 낮은 물질부터 먼저 끓기 시작해! 🌡️ 끓는점이 80°C인 액체 X가 먼저 끓어 기체가 되어 빠져나가는 동안에는 온도가 80°C로 일정하게 유지되고, X가 다 빠져나간 뒤에야 온도가 다시 올라가서 끓는점이 120°C인 액체 Y가 끓기 시작해. 이렇게 끓는점 차이를 이용해 순서대로 분리하는 방법이 증류야.

❌ [오답풀이]
① 액체 Y의 끓는점은 120°C이므로 80°C 구간에서는 아직 끓지 않는다.
③ 두 물질은 끓는점이 다르므로 동시에 끓지 않고 순서대로 끓어 나온다.
④ 온도가 일정하게 유지되는 것은 물질이 끓으면서 상태 변화가 일어나고 있기 때문이다.
⑤ 증류는 물리적인 분리 방법으로, 화학 반응이 일어나 새로운 물질이 생기는 과정이 아니다.

정답: 2

🎯 정답: 1번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 원유는 여러 가지 탄화수소 물질이 섞여 있는 혼합물이에요. 각 성분마다 끓는점이 달라요.
2️⃣ 원유를 가열하면 끓는점이 낮은 물질일수록 먼저 기체가 되어 증류탑 위쪽으로 올라가고, 끓는점이 높은 물질은 아래쪽에 남아 분리돼요. 휘발유는 끓는점이 낮아 위쪽에서, 경유는 끓는점이 높아 아래쪽에서 분리돼요.
3️⃣ 즉 휘발유와 경유는 원유 속에 원래 들어 있던 성분이 끓는점 차이로 나누어진 것이지, 나중에 섞은 첨가물이 아니에요.

❌ 오답 노트
· 2번: 반대예요! 휘발유는 경유보다 끓는점이 낮아서 위쪽에서 분리돼요.
· 3번: 휘발유, 경유는 첨가물이 아니라 원유 자체에 포함된 성분이에요.
· 4번: 증류탑은 아래쪽이 온도가 높고 위로 갈수록 온도가 낮아져요. 그래서 끓는점이 낮은 성분은 위쪽까지 올라가 기체 상태를 유지하다 분리되고, 끓는점이 높은 성분은 아래쪽에서 액체로 분리돼요.
· 5번: 증류탑에서의 분리는 밀도가 아니라 끓는점 차이를 이용한 증류예요.

💡 핵심 개념 정리
원유는 탄화수소 혼합물이며, 증류탑은 끓는점 차이를 이용해 여러 성분(LPG, 휘발유, 등유, 경유, 중유 등)으로 분리하는 장치예요. 끓는점이 낮을수록 위쪽에서, 높을수록 아래쪽에서 분리돼요.

🌟 실생활 속 과학
같은 원유에서 나온 성분이지만 끓는점에 따라 자동차용 휘발유, 트럭·버스용 경유, 난방용 등유 등 서로 다른 쓰임새를 가진 연료로 나뉘어요. 주유소에서 휘발유용과 경유용 주유기가 다른 이유도 바로 이 때문이랍니다! ⛽🚗

🎯 [출제의도] 밀도 차이를 이용한 혼합물 분리를 실생활(재활용) 사례로 이해하는지 확인하는 문제예요.

💡 [정답 해설] PET는 밀도(1.38g/cm³)가 물(1.00g/cm³)보다 커서 물에 가라앉고, 뚜껑·라벨(0.92~0.96g/cm³)은 물보다 밀도가 작아서 물에 떠요♻️! 이렇게 물을 이용해 뜨는 것과 가라앉는 것으로 나누면 재질이 다른 플라스틱을 쉽게 분리할 수 있어요.

❌ [오답풀이]
① 이 공정은 상온의 물탱크에서 이루어지므로 녹는점(고체→액체로 변하는 온도)과는 관련이 없어요.
② 플라스틱은 물에 녹지 않으므로 용해도 차이가 아니에요.
③ 물을 끓이는 과정이 아니므로 끓는점과는 관련이 없어요.
⑤ 색깔이 아니라 물에서 뜨고 가라앉는 밀도 차이를 이용해요.

정답: 4

🎯 [출제의도] 증류의 원리(끓는점 차이 이용)와 실험 장치를 올바르게 다루는 방법을 알고 있는지 확인해요.

💡 [정답 해설] 냉각기에서 찬물은 반드시 '아래에서 위로' 흐르게 해야 해요! 🔄 그래야 냉각기 관 전체가 항상 찬물로 가득 차서 냉각 효과가 가장 좋아요. 위에서 아래로 흘리면 관이 다 채워지기 전에 물이 빠져나가서 냉각 효율이 떨어져요. 그래서 ④번 설명이 틀렸어요!

❌ [오답풀이]
① 증류는 두 액체의 끓는점 차이를 이용하는 분리 방법이 맞아요.
② 온도계는 기화되는 증기의 온도를 정확히 재기 위해 가지 부분 높이에 맞춰요.
③ 끓는점이 낮은 에탄올(78℃)이 물(100℃)보다 먼저 끓어서 기체로 빠져나가요. 🌡️
⑤ 끓임쪽은 액체가 갑자기 끓어오르는 '돌비 현상'을 막아주는 안전장치예요. ⚗️

정답: 4

🎯 [출제의도] 끓는점 차이를 이용한 증류 실험 장치의 원리와 올바른 실험 방법을 이해하는지 확인해요.

💡 [정답 해설] 에탄올(끓는점 약 78°C)이 물(끓는점 100°C)보다 끓는점이 낮아서 먼저 끓어 나와요. 그래서 온도계가 78°C 부근에서 일정하게 유지될 때 나오는 증류액에는 에탄올이 많이 들어있답니다! 🧪

❌ [오답풀이]
① 에탄올이 물보다 먼저 끓어요.
② 처음 나오는 증류액에는 에탄올이 더 많이 포함돼요.
③ 온도계는 액체 속이 아니라 옆으로 나가는 증기의 온도를 재기 위해 가지 부분 높이에 설치해야 해요.
④ 끓임쪽(비등석)을 넣지 않으면 갑작스러운 끓어오름(돌비 현상)이 생겨 위험해요.

정답: 5

🎯 [출제의도] 원유를 증류탑에서 끓는점 차이로 분리하는 원리와 각 성분의 위치를 이해하는지 확인해요.

💡 [정답 해설] 원유는 여러 탄화수소가 섞인 혼합물이에요. 증류탑에서 가열하면 끓는점이 낮은 성분(LPG 등)은 잘 증발해서 위쪽에서, 끓는점이 높은 성분(중유 등)은 아래쪽에서 분리돼요. 끓는점 차이를 이용한 분리 방법이랍니다! 🏭

❌ [오답풀이]
① 원유는 여러 성분이 섞인 혼합물이지 순물질이 아니에요.
② 끓는점이 높은 성분은 위가 아니라 아래쪽에서 분리돼요.
③ 색깔 차이가 아니라 끓는점 차이를 이용한 분리예요.
⑤ 분리된 각 성분(LPG, 휘발유, 등유 등)은 서로 다른 물질이에요.

정답: 4

🎯 [출제의도] 원유의 증류탑 분리 원리를 통해 끓는점 차이를 이용한 분리를 이해하는지 확인하는 문제예요.

💡 [정답 해설] 증류탑은 아래쪽으로 갈수록 온도가 높고 위쪽으로 갈수록 온도가 낮아요🏭! 원유를 가열하면 여러 성분이 기체가 되어 위로 올라가다가, 자기 끓는점보다 온도가 낮아지는 높이에서 다시 액체로 변해요. 그래서 끓는점이 낮은 LPG나 휘발유는 위쪽에서, 끓는점이 높은 경유나 아스팔트는 아래쪽에서 분리돼요.

❌ [오답풀이]
① 원유 분리의 핵심 원리는 끓는점 차이(분별 증류)예요.
② 원유는 물에 녹이는 것이 아니라 가열하여 증류하는 방식으로 분리해요.
③ 증류탑은 위쪽이 저온, 아래쪽이 고온이므로 설명이 반대예요.
④ 성분마다 끓는점이 서로 다르기 때문에 정해진 순서대로 분리돼요.

정답: 5