중3 과학 질량 보존 법칙 예상문제

🎯 정답: 3번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 질량 보존 법칙에 따라 반응 전 전체 질량(두 수용액의 합)과 반응 후 전체 질량(앙금 + 여과액)은 같아야 합니다.
2️⃣ 반응 전 전체 질량은 80g + 45g = 125g이고, 반응 후 여과액의 질량이 110g이라고 주어졌습니다.
3️⃣ 따라서 걸러낸 앙금의 질량 = 전체 질량 - 여과액의 질량 = 125g - 110g = 15g입니다.

❌ 오답 노트
- 1번: 질량 차이를 잘못 계산한 값입니다.
- 2번: 여과액과 전체 질량의 차이를 정확히 계산하지 못한 값입니다.
- 4번: 실제 값보다 크게 계산한 오답입니다.
- 5번: 실제 값보다 훨씬 크게 계산한 오답입니다.

💡 핵심 개념 정리
앙금 생성 반응에서는 '반응 전 전체 질량 = 앙금의 질량 + 남은 용액(여과액)의 질량'이라는 질량 보존 관계식을 세워, 모르는 값을 역으로 계산해낼 수 있습니다.

🌟 실생활 속 과학
🧪 화학 실험에서 거름종이로 앙금을 걸러낸 뒤, 앙금과 여과액의 질량을 각각 재어 더하면 처음 섞기 전 두 용액의 질량 합과 정확히 같다는 것을 확인할 수 있어요!

🎯 정답: 1번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 철이 녹스는 반응(4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃)에서도 공기 중의 산소가 철과 결합하여 산화철이 됩니다.
2️⃣ 질량 보존 법칙에 따라 철의 질량 + 결합한 산소의 질량 = 생성된 산화철의 질량이 성립합니다.
3️⃣ 따라서 결합한 산소의 질량 = 80.0g(산화철) - 56.0g(철) = 24.0g입니다.

❌ 오답 노트
- 2번: 철 자체의 질량이며 결합한 산소의 질량이 아닙니다.
- 3번: 생성된 산화철 전체의 질량입니다.
- 4번: 두 질량을 더해 계산한 잘못된 값입니다.
- 5번: 산소 질량을 절반으로 잘못 계산한 오답입니다.

💡 핵심 개념 정리
철이 녹스는 현상은 매우 천천히 일어나는 산화 반응으로, 반응 후 질량이 늘어나는 이유는 공기 중의 보이지 않는 산소가 철과 결합해 무거운 산화철이 되기 때문입니다. 이때도 질량 보존 법칙은 정확히 성립합니다.

🌟 실생활 속 과학
🚲 오래된 자전거나 철제 대문에 슨 붉은 녹을 만져보면 원래 철보다 더 부풀어 오르고 무거워 보이는데, 이는 산소와 결합해 질량이 늘어난 것이랍니다!

🎯 정답: 3번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 이 실험은 밀폐된 삼각플라스크 안에서 진행되었고, 반응 중 기체가 발생하거나 빠져나가는 과정이 없습니다.
2️⃣ 황산 구리 수용액과 수산화 나트륨 수용액이 반응하여 파란색 수산화 구리 앙금이 생기지만, 반응에 참여한 모든 물질(용액+앙금)은 여전히 플라스크 안에 그대로 남아 있습니다.
3️⃣ 따라서 질량 보존 법칙에 따라 반응 전(두 용액의 합)과 반응 후(앙금+남은 용액)의 질량은 정확히 같습니다.

❌ 오답 노트
- 1번: 밀폐된 계에서는 외부에서 물질이 더해지지 않으므로 질량이 증가하지 않습니다.
- 2번: 기체가 빠져나가지 않는 밀폐된 반응이므로 질량이 감소하지 않습니다.
- 4번: 질량 보존 법칙에 따라 앙금이 생겨도 전체 질량은 예측 가능하며 반응 전과 같습니다.
- 5번: 기체가 없더라도 질량 보존 법칙이 성립하는지 확인하기 위해 질량 측정은 여전히 중요합니다.

💡 핵심 개념 정리
밀폐된 용기 안에서 일어나는 모든 화학 반응은 반응의 종류(앙금 생성, 기체 발생 등)와 관계없이 항상 반응 전후 질량이 보존됩니다. 이는 질량 보존 법칙이 가장 명확하게 확인되는 조건입니다.

🌟 실생활 속 과학
🔵 황산 구리의 파란 용액과 수산화 나트륨을 섞으면 더 진한 파란색의 수산화 구리 앙금이 몽글몽글 생기는 것을 볼 수 있는데, 이렇게 색이 화려하게 변해도 질량은 조금도 변하지 않는답니다!

🎯 정답: 3번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 질량 보존 법칙에 따르면 화학 반응이 일어나도 반응 전 물질들의 총 질량과 반응 후 생성된 물질들의 총 질량은 같습니다.
2️⃣ 이 반응은 기체가 발생하지 않는 앙금 생성 반응이므로, 반응 전 두 수용액의 질량을 그대로 더하면 반응 후 전체 질량이 됩니다.
3️⃣ 따라서 42.5g + 17.0g = 59.5g이 반응 후 (앙금 + 용액) 전체의 질량입니다.

❌ 오답 노트
- 1번: 한쪽 수용액의 질량만 쓴 값으로 질량 보존 법칙을 적용하지 않은 오답입니다.
- 2번: 다른 한쪽 수용액의 질량만 쓴 값입니다.
- 4번: 두 질량을 빼서 나온 값으로, 반응 전후 질량은 빼는 것이 아니라 더해서 보존됩니다.
- 5번: 두 질량에 임의의 값을 더 더한 오류입니다.

💡 핵심 개념 정리
닫힌 계에서 기체 출입이 없는 반응(앙금 생성 반응 등)은 반응 전 물질들의 질량 합이 반응 후에도 그대로 유지됩니다. 이는 반응 전후 원자의 종류와 개수가 변하지 않기 때문입니다.

🌟 실생활 속 과학
🥛 질산은 수용액과 소금물을 섞으면 뿌옇게 흰 앙금이 생기는데, 이 앙금과 남은 용액을 모두 합친 질량은 처음 두 용액의 질량 합과 정확히 같답니다!

🎯 정답: 1번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 철 가루가 오랜 시간 공기 중에 노출되면 공기 중의 산소와 서서히 결합하여 산화철(녹)이 됩니다(4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃).
2️⃣ 이 반응은 열린 접시 위에서 일어나지만, 기체가 빠져나가는 반응이 아니라 오히려 기체(산소)가 고체(철)와 결합하여 들어오는 반응입니다.
3️⃣ 따라서 반응 후에는 원래 철의 질량에 결합한 산소의 질량이 더해져 전체 질량이 증가하게 됩니다.

❌ 오답 노트
- 2번: 철 가루가 저절로 공기 중으로 날아가 사라지는 현상은 일어나지 않습니다.
- 3번: 녹이 스는 것은 새로운 물질(산화철)이 생기는 화학 변화입니다.
- 4번: 색깔뿐 아니라 질량도 산소와 결합하며 함께 증가합니다.
- 5번: 이 반응에서 수분의 증발보다는 산소와의 결합이 질량 변화의 주된 원인입니다.

💡 핵심 개념 정리
일반적으로 열린 용기에서 기체가 '발생'하는 반응은 질량이 줄어드는 것처럼 보이지만, 반대로 공기 중의 기체(산소)가 반응물과 '결합'하는 반응은 오히려 열린 용기에서도 질량이 늘어나는 것처럼 관찰됩니다. 이는 공기 중의 보이지 않는 기체도 질량을 가지고 있기 때문입니다.

🌟 실생활 속 과학
🛠️ 오래된 철제 울타리나 자전거가 시간이 지나며 점점 녹슬어 가는 것을 보면 색만 변하는 것 같지만, 사실은 공기 중 산소와 결합해 무게도 조금씩 늘어나고 있답니다!

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 질량 보존 법칙을 실험으로 확인하려면 기체가 밖으로 빠져나가지 않도록 밀폐된(닫힌) 용기에서 반응을 진행해야 합니다.
2️⃣ 그런 다음 반응 전 전체 질량과 반응 후 전체 질량을 정밀한 저울로 각각 측정하여 두 값을 비교합니다.
3️⃣ 이렇게 하면 기체가 발생하는 반응이라도 빠져나가지 못하므로, 반응 전후 질량이 정확히 같다는 것을 직접 확인할 수 있습니다.

❌ 오답 노트
- 1번: 열린 용기에서는 기체가 빠져나가 질량이 줄어든 것처럼 보이므로 정확한 검증이 어렵습니다.
- 3번: 색깔 관찰만으로는 질량 변화 여부를 알 수 없습니다.
- 4번: 반응 시간은 질량 보존 여부와 관련이 없습니다.
- 5번: 질량을 측정하지 않으면 질량 보존 법칙을 확인할 수 없습니다.

💡 핵심 개념 정리
과학 실험에서 어떤 법칙을 검증할 때는 그 법칙이 성립하는 조건(여기서는 '닫힌 계')을 정확히 만족시키는 것이 매우 중요합니다. 질량 보존 법칙은 반드시 닫힌 계에서 측정해야 정확히 확인할 수 있습니다.

🌟 실생활 속 과학
🔒 화학자들이 정밀한 질량 측정 실험을 할 때 밀폐 용기를 쓰는 것도 이 때문이며, 이런 세심한 실험 방법이 과학적 법칙을 발견하는 데 큰 역할을 한답니다!

🎯 정답: 3번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 열린 용기에서 반응이 일어나 기체가 빠져나가면, 빠져나간 기체의 질량만큼 저울에 측정되는 질량이 줄어듭니다.
2️⃣ 이 반응(NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂)에서 발생한 이산화 탄소 3.5g이 공기 중으로 빠져나갔습니다.
3️⃣ 따라서 반응 후 측정 질량 = 80.0g - 3.5g = 76.5g입니다.

❌ 오답 노트
- 1번: 기체가 빠져나갔는데 오히려 질량을 더한 잘못된 계산입니다.
- 2번: 열린 용기이므로 기체가 빠져나가 질량이 그대로 유지되지 않습니다.
- 4번: 빠져나간 기체의 질량만 남긴 값으로 비커 전체 질량이 아닙니다.
- 5번: 3.5g보다 더 많이 뺀 계산 오류입니다.

💡 핵심 개념 정리
베이킹소다와 식초의 반응은 부엌에서도 쉽게 관찰할 수 있는 화학 반응으로, 발생하는 이산화 탄소 기체가 거품을 만들어냅니다. 열린 용기에서 이 반응을 저울에 올려두고 관찰하면 시간이 지날수록 질량이 서서히 줄어드는 것을 볼 수 있습니다.

🌟 실생활 속 과학
🍰 빵이나 케이크를 구울 때 베이킹소다가 산성 재료와 반응해 이산화 탄소를 만들어내는데, 이 기체가 반죽 속에서 빠져나가지 못하고 갇혀서 빵을 부풀리는 원리랍니다!

🎯 정답: 4번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 이 반응(CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl)에서는 기체가 생성되지 않으므로 반응 전후 질량이 그대로 보존됩니다.
2️⃣ 반응 전 두 수용액의 질량을 더하면 20g + 20g = 40g입니다.
3️⃣ 따라서 반응 후 앙금과 남은 용액을 모두 합한 전체 질량도 40g으로 반응 전과 같습니다.

❌ 오답 노트
- 1번: 두 용액의 질량을 각각 절반으로 나눈 잘못된 계산입니다.
- 2번: 한쪽 용액의 질량만 쓴 오답입니다.
- 3번: 두 질량을 잘못 더한 값입니다.
- 5번: 실제 값보다 더 크게 어림한 오답입니다.

💡 핵심 개념 정리
질량 보존 법칙은 침전(앙금) 반응처럼 눈에 보이는 고체가 새로 생기더라도, 반응에 참여한 물질 전체의 질량은 변하지 않는다는 것을 보여줍니다. 이는 화학 반응이 원자의 재배열일 뿐 원자를 새로 만들거나 없애지 않기 때문입니다.

🌟 실생활 속 과학
🧪 흰색 앙금이 뿌옇게 생기는 것을 보면 마치 질량이 줄어들 것 같지만, 저울에 달아보면 반응 전후 질량이 정확히 같다는 것을 확인할 수 있어요!