Ⅴ. 물질의 특성

비상교육 교과서

출판사별 교과서 밀착 문제

개념 확인 문제

한 가지 물질로 이루어진 순수한 물질을 (     )이라 하고, 두 가지 이상의 순물질이 섞여 있는 물질을 (     )이라고 한다.

다음 물질을 순물질과 혼합물로 구분하시오.

에탄올     산소     설탕물    바닷물    철    우유   물

[eqn: 밀도= {질량} over {부피}]이므로 다른 두 물질의 부피가 같을 때 질량이 클수록 밀도가 ( 크다, 작다 ).

극 지역에서 거대한 빙하가 바다 위에 떠 있는 이유를 밀도와 관련지어 설명하시오.

다음 중 끓는점이 같은 것을 모두 고르시오.

에탄올 50 mL  메탄올 50 mL  물 100 mL  에탄올 100 mL

높은 산에 올라가면 기압이 낮으므로 물은 [eqn: 100```° rm C]보다 ( 낮은, 높은 ) 온도에서 끓는다.

소금물과 물을 구별할 수 있는 방법을 끓는점을 이용하여 설명하시오.

나프탈렌의 양이 많아지면 녹는점은 어떻게 되는가?

순물질과 혼합물을 구별할 수 있는 방법을 녹는점을 이용하여 설명하시오.

어떤 온도에서 용매 [eqn: 100`rmg]에 최대로 녹을 수 있는 용질의 [eqn: rmg]수를 (      )라고 한다.

기체의 용해도는 온도가 높을수록 ( 증가, 감소 )하고, 압력이 높을수록 ( 증가, 감소 )한다.

찬물이 담긴 컵을 상온에 놓아두면 컵 안쪽에 기포가 생기는 이유를 용해도와 관련지어 설명하시오.

사염화 탄소는 물보다 밀도가 크고 물과 섞이지 않는다. 사염화 탄소와 물의 혼합물을 분리하는 데 이용하는 실험 기구는 무엇인가?

모래와 스타이로폼 부스러기가 섞인 혼합물을 밀도 차이를 이용하여 분리하는 방법을 설명하시오.

증류는 성분 물질의 (    ) 차를 이용하여 혼합물을 분리하는 방법이다.

증류탑에서 원유가 분리될 때 끓는점이 낮은 물질일수록 증류탑의 높은 곳에서 분리되는 이유를 설명하시오.

(     )은 혼합물에서 특정한 성분을 잘 녹이는 용매를 이용하여 그 물질을 분리하는 방법이다.

소금은 물에 잘 녹지만 나프탈렌은 물에 녹지 않는다. 소금과 나프탈렌이 섞인 혼합물을 분리하는 방법을 설명하시오.

불순물이 섞여 있는 고체 물질을 용매에 녹인 다음 용매를 증발시키거나 용액의 온도를 낮추어 순수한 고체 물질을 얻는 방법을 (     )이라고 한다.

오른쪽 그림은 몇 가지 물질의 용해도 곡선이다. 다음 보기에서 분별 결정으로 성분 물질을 분리하기에 가장 적절한 혼합물을 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 염화 칼륨과 염화 나트륨의 혼합물 ㄴ. 질산 나트륨과 질산 칼륨의 혼합물 ㄷ. 질산 칼륨과 염화 나트륨의 혼합물

사인펜 잉크의 색소나 꽃잎의 색소를 분리할 때 이용하는 혼합물의 분리 방법은?

크로마토그래피로 혼합물을 분리하는 원리를 설명하시오.

단원 마무리 문제

다음 보기의 물질을 순물질과 혼합물로 구분하시오.

	<보 기>
ㄱ. 빗물 ㄴ. 공기 ㄷ. 산소 ㄹ. 암석 ㅁ. 증류수 ㅂ. 이산화 탄소

오른쪽 그래프는 고체 물질 [eqn: RMA SIM C]의 부피와 질량 관계를 나타낸 것이다. [eqn: RMA SIM C]의 밀도 크기를 등호나 부등호로 비교하시오.

다음 그래프는 어떤 고체 물질의 가열․냉각 곡선이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① (가)에서는 액체로 존재한다.

② [eqn: RMA]의 온도는 끓는점이다.

③ (다)에서는 고체로 존재한다.

④ (라)에서는 액체와 고체가 함께 존재한다.

⑤ [eqn: RMB]의 온도는 물질의 양에 따라 달라진다.

높은 산에서 밥을 할 때는 냄비 뚜껑 위에 돌멩이를 올려놓는다. 다음 중 이와 같은 원리로 설명할 수 있는 현상은?

① 마당에 물을 뿌리면 시원해진다.

② 풍선이 하늘 높이 올라가면 터진다.

③ 압력솥으로 음식을 하면 빨리 익는다.

④ 탄산음료의 뚜껑을 열면 거품이 생긴다.

⑤ 입으로 분 풍선은 공기 중에서 가라앉는다.

다음 중 용해도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 어떤 온도에서 용액 [eqn: 100`RMg]에 녹을 수 있는 용질의 최대 [eqn: rmg]수이다.

② 물질을 구별할 수 있는 특성이다.

③ 같은 물질이라도 용매에 따라 달라진다.

④ 고체의 용해도는 온도가 높을수록 커진다.

⑤ 기체의 용해도는 압력이 높을수록 커진다.

시험관에 탄산음료를 넣고 다음 그림과 같이 장치하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르면? (2개)

① 발생하는 기포의 수는 [eqn: rmA<C<E] 순서이다.

② 기체의 용해도가 가장 큰 시험관은 [eqn: RME]이다.

③ 고무마개를 빼면 기포가 더 적게 발생한다.

④ 기체의 용해도와 압력의 관계를 설명하려면 [eqn: RMB], [eqn: RMD], [eqn: RMF]를 비교해야 한다.

⑤ [eqn: RMA], [eqn: RMC], [eqn: RME]를 비교하면 여름철에 물고기가 수면 가까이  올라오는 이유를 설명할 수 있다.

[29[eqn: SIM]30] 오른쪽 그림과 같은 장치를 이용하여 어떤 액체 물질 [eqn: RMA]와 [eqn: RMB]의 혼합물을 분리하는 실험을 하였다.

다음 중 이 실험에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 실험 기구는 분별 깔때기이다.

② [eqn: RMA]는 [eqn: RMB]보다 밀도가 작다.

③ 꼭지를 열어 혼합물을 분리할 때는 반드시 마개를 열어야 한다.

④ 꼭지를 열면 밀도가 큰 물질이 먼저 분리된다.

⑤ 물질의 용해도 차를 이용하여 분리한다.

위 실험 장치를 이용하여 분리할 수 있는 혼합물을 보기에서 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 물과 에탄올 ㄴ. 물과 식용유 ㄷ. 에탄올과 메탄올 ㄹ. 물과 사염화 탄소

오른쪽 그래프는 에탄올 수용액을 가열하면서 온도 변화를 측정한 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르면? (2개)

① [eqn: RMA] 구간에서는 에탄올이 주로 끓어 나온다.

② [eqn: RMB] 구간에서는 물이 주로 끓어 나온다.

③ 물과 에탄올의 혼합물은 분별 증류로 분리한다.

④ 에탄올 수용액을 가열하면 에탄올이 먼저 끓어 나온다.

⑤ 물과 에탄올의 혼합물은 용해도 차를 이용하여 분리한다.

다음 보기에서 용매에 따른 용해도 차이를 이용하여 혼합물을 분리하는 경우를 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 으깬 콩을 헥세인에 담그면 콩기름이 분리된다. ㄴ. 불순물이 포함된 질산 칼륨을 뜨거운 물에 녹인 다음 냉각하여 순수한 질산 칼륨 결정을 얻는다. ㄷ. 사금이 섞인 모래를 물속에서 흔들면 모래는 씻겨 나가고 사금이 남는다.

[11[eqn: SIM]12] 오른쪽 그래프는 세 가지 고체 물질의 온도에 따른 용해도를 나타낸 것이다.

세 가지 물질을 각각 [eqn: 60```° rm C] 물 [eqn: 100`` rm g]에 녹여 포화 용액을 만든 다음 [eqn: 20```° rm C]로 냉각하였다. 이때 석출되는 고체의 양이 많은 것부터 차례대로 나열하시오.

염화 나트륨 [eqn: 30`` rm g]과 질산 칼륨 [eqn: 80` rm `g]이 섞여 있는 고체 혼합물을 [eqn: 80``° rm C] 물 [eqn: 100`` rm g]에 모두 녹인 다음 [eqn: 40``° rm C]로 냉각하였다. 이때 석출되는 물질과 그 질량을 쓰시오. (단, [eqn: 40``° rm C]에서 용해도는 염화 나트륨은 [eqn: 36.4], 질산 칼륨은 [eqn: 62.9]이다.)

운동선수들은 금지 약물 복용 여부를 확인하기 위해 도핑 테스트를 받는다. 이때 이용하는 혼합물의 분리 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 크로마토그래피를 이용한다.

② 혼합물의 양이 적을 때는 분리할 수 없다.

③ 성분 물질이 용매를 따라 이동하는 속도 차를 이용한다.

④ 성분 물질의 성질이 비슷한 혼합물을 분리하는 데 적합하다.

⑤ 시금치의 엽록소를 분리할 때 이용할 수 있다.

정답과 해설

Ⅴ. 물질의 특성

1. 순물질, 혼합물   2. 순물질 : 에탄올, 산소, 철, 물, 혼합물 : 설탕물, 바닷물, 우유   3. 크다   4. 얼음의 밀도가 물보다 작기 때문이다.   5. 에탄올 50 mL와  에탄올 100 mL   6. 낮은   7. 끓는점을 측정하면 물은 끓는점이 일정하고, 소금물은 끓는점이 일정하지 않다.   8. 일정하다.   9. 녹는점을 측정하면 순물질은 녹는점이 일정하고, 혼합물은 녹는점이 일정하지 않다.   10. 용해도   11. 감소, 증가   12. 물의 온도가 높아지면 기체의 용해도가 감소하므로 물속에 녹아 있던 공기가 기포로 빠져나온다.   13. 분별 깔때기   14. 모래와 스타이로폼의 혼합물을 물에 넣으면 밀도가 작은 스타이로폼은 위로 뜨고, 모래는 물속에 가라앉아 분리된다.   15. 끓는점   16. 끓는점이 낮은 물질은 기체 상태로 위로 올라가고, 끓는점이 높은 물질은 중간에 식어 바닥에 모이기 때문이다.   17. 추출   18. 소금과 나프탈렌의 혼합물을 물에 녹인 후 거름 장치로 거르면 나프탈렌은 거름종이 위에 남고, 소금은 거름종이를 통과한다.  19. 재결정   20. ㄷ   21. 크로마토그래피   22. 혼합물을 이루는 성분 물질이 용매를 따라 이동하는 속도가 다른 것을 이용하여 분리한다.   23. 순물질 : ㄷ, ㅁ, ㅂ, 혼합물 : ㄱ, ㄴ, ㄹ   24. C<B<A   25. ④   26. ③   27. ①   28. ①, ⑤   29. ⑤   30. ㄴ, ㄹ   31. ③, ④   32. ㄱ   33. 질산 칼륨－질산 나트륨－염화 나트륨   34. 질산 칼륨, 17.1 g   35. ②

23. 산소, 증류수, 이산화 탄소는 순물질이고, 빗물, 공기, 암석은 혼합물이다.

24. A의 밀도는 [eqn: 4`` rm g/cm ^{3}], B의 밀도는 [eqn: {4} over {3} `` rm g/cm ^{3}], C의 밀도는 [eqn: {2} over {3} `` rm g/cm ^{3}]이다.

25. (가)에서는 고체로, (나)에서는 고체와 액체가 함께, (다)에서는 액체로, (라)에서는 액체와 고체가 함께 존재한다. A의 온도는 녹는점, B의 온도는 어는점이다.

26. 높은 산에서는 압력이 낮아 물의 끓는점이 낮아지므로 쌀이 설익는다. 따라서 냄비 뚜껑 위에 돌멩이를 올려 압력을 높여서 쌀이 충분히 익게 한다. 압력솥에서는 압력이 높아져 끓는점이 높아지므로 음식이 빨리 익는다.

27. 용해도는 어떤 온도에서 용매 100 g에 녹을 수 있는 용질의 최대 g수이다.

28. 기체의 용해도는 온도가 낮을수록, 압력이 높을수록 커진다. 기체의 용해도와 압력의 관계를 알기 위해서는 A, B 또는 C, D 또는 E, F를 비교해야 한다. 기체의 용해도와 온도의 관계를 알기 위해서는 A, C, E 또는 B, D, F를 비교해야 한다. 여름철에 물고기가 수면 가까이 올라오는 이유는 수온이 높아져 기체의 용해도가 작아졌기 때문이다.

29. 분별 깔때기는 서로 섞이지 않는 액체 혼합물을 밀도 차를 이용하여 분리한다.

30. 물과 식용유, 물과 사염화 탄소는 서로 섞이지 않는 액체이므로 밀도 차를 이용하여 분리한다.

31. 물과 에탄올은 서로 잘 섞이고 끓는점이 비슷한 액체이므로 끓는점 차를 이용한 분별 증류로 분리하며, 이때 에탄올이 먼저 끓어 나온다.

32. ㄱ은 용매에 따른 용해도 차를 이용하는 추출, ㄴ은 온도에 따른 용해도 차를 이용하는 재결정, ㄷ은 밀도 차를 이용하여 혼합물을 분리한다.

33. 60 ℃와 20 ℃에서 용해도 차가 클수록 석출되는 고체의 양이 많다.

34. 40 ℃에서 질산 칼륨의 용해도는 62.9이므로 물 100 g에 질산 칼륨 62.9 g이 녹을 수 있다. 따라서 용액을 40 ℃로 냉각하면 질산 칼륨이 17.1 g(=80 g - 62.9 g) 석출된다. 40 ℃에서 염화 나트륨의 용해도는 36.4이므로 염화 나트륨 30 g은 용액 속에 모두 녹아 있다.

35. 도핑 테스트에 이용되는 크로마토그래피는 혼합물의 양이 매우 적을 때도 효과적으로 분리할 수 있다.