Ⅴ. 물질의 특성

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개념 확인 문제

한 종류의 물질만으로 이루어진 것은 (     ), 여러 가지 물질이 섞여 있는 것은 (      )이다.

성분 물질이 고르게 섞여 있는 혼합물을 (     )이라 하고, 성분 물질이 고르게 섞여 있지 않은 혼합물을 (     )이라고 한다.

다음 물질을 순물질과 혼합물로 구분하시오.

[eqn: 24`rmK] 금, 합금, 공기, 증류수, 과일 주스, 아세톤

질량이 [eqn: 1RM`g]이고, 부피가 [eqn: 2`rmcm ^{3}]인 물질의 밀도는 얼마인지 구하시오.

그림은 물 [eqn: 20`` rm mL]가 들어 있는 눈금실린더에 질량이 [eqn: 19.2`` rm `g]인 물체를 넣었을 때의 모습이다.

물체의 밀도는 몇 [eqn: rmg/mL]인지 구하시오.

구리, 철, 알루미늄 중 [eqn: 10rm`g]의 부피가 가장 큰 것은 무엇인지 쓰시오. (단, 구리, 철, 알루미늄의 밀도는 [eqn: 25°rmC]에서 각각 [eqn: 8.96`rmg/cm ^{3}], [eqn: 7.9`rmg/cm ^{3}], [eqn: 2.7`rmg/cm ^{3}]이다.)

1기압에서 [eqn: 5`RMmL]의 물과 [eqn: 10RM`mL]의 물의 끓는점은 각각 몇 [eqn: °RMC]인지 쓰시오.

1기압에서 [eqn: 5rm`mL]의 얼음과 [eqn: 10RM`mL]의 얼음의 녹는점은 각각 몇 [eqn: °RMC]인지 쓰시오.

어떤 물질이 다른 물질에 고르게 섞여 들어가는 현상을 무엇이라고 하는지 쓰시오.

일정한 온도에서 일정량의 용매에 용질이 최대로 녹아 있는 용액을 무엇이라고 하는지 쓰시오.

[eqn: 30``%]인 설탕물 [eqn: 100`RMg]에서 용매와 용질의 양은 얼마인지 각각 구하시오.

그래프는 어떤 물질의 온도에 따른 용해도 곡선을 나타낸 것이다.

A∼D 중 포화 용액과 불포와 용액에 해당하는 용액을 각각 쓰시오.

온도가 높아질수록 고체의 용해도는 일반적으로 ( 감소, 증가 )하고, 기체의 용해도는 ( 감소, 증가 ) 한다.

[eqn: 25``° rm C]에서 물에 대한 용해도가 [eqn: 100`RMg]인 용질을 물 [eqn: 50RM`g]에 녹여 포화 용액을 만들려고 할 때 필요한 용질은 얼마인지 구하시오.

물과 기름의 혼합물을 분리할 때 이용하는 물질의 특성은 무엇인지 쓰시오.

물과 에탄올 혼합물을 증류하는 실험에서 물과 에탄올 중 먼저 끓어 나오는 물질은 무엇인지 쓰시오.

혼합물을 특정 성분만을 녹이는 용매를 이용하여 그 물질을 분리해 내는 방법은 무엇인지 쓰시오.

옷에 껌이 묻었을 때 제거할 때 이용되는 혼합물의 분리 방법은 무엇인지 쓰시오.

불순물이 섞여 있는 고체 물질을 뜨거운 용매에 녹인 다음 서서히 냉각시켜 순수한 결정을 얻는 방법을 무엇이라 하는지 쓰시오.

염화 나트륨 [eqn: 20`rmg]과 질산 칼륨 [eqn: 110`rmg]이 섞인 혼합물에서 순수한 질산 칼륨을 얻기 위해 물 [eqn: 100`rmg]에 혼합물을 넣고 가열하여 모두 녹인 후 [eqn: 10°rmC]로 냉각시켰다. 이때 석출되는 물질은 무엇인지 쓰시오.

단원 마무리 문제

다음 물질에서 순물질을 고르고, 그 이유를 서술하시오.

바닷물, 얼린 사이다, 물을 끓일 때 나오는 김, 약수

물질을 다음 표와 같이 구분할 때의 기준은 무엇인지 쓰고, 그 이유를 서술하시오.

구분	물질
A	소금, 산소, 얼음, 에탄올
B	바닷물, 공기, 사이다, 화강암

순물질과 혼합물에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 순물질은 두 가지 성분 물질로 되어 있다.

② 순물질과 다른 순물질이 섞이면 혼합물이 된다.

③ 혼합물은 각 성분 물질의 성질을 그대로 가진다.

④ 한 가지 종류로 이루어진 물질을 순물질이라고 한다.

⑤ 성분 물질이 고르게 섞여 있는 혼합물을 균일 혼합물이라고 한다.

그림은 물질을 분류하는 과정을 나타낸 것이다.

(가)에 들어갈 분류 기준으로 적당한 것은?

① 상온에서 물질의 상태가 다른가?

② 성분 물질이 고르지 않게 섞여 있는가?

③ 한 가지 종류로 이루어져 있는가?

④ 용해도 차로 분리할 수 있는가?

⑤ 가열했을 때 수평인 구간이 나타나는가?

기름과 물을 섞었을 때 기름이 물 위에 뜨는 이유를 물질의 특성을 이용하여 서술하시오.

아르키메데스가 왕관이 순금이 아닌 것을 어떻게 알아냈는지 밀도를 이용하여 서술하시오.

에탄올, 물, 스테아르산, 로르산 중 분자 사이의 인력이 가장 강한 물질과 약한 물질을 각각 쓰고, 그 이유를 서술하시오. (단, 녹는점은 에탄올 = -114.1 ℃, 물 = 0 ℃, 스테아르산 = 71 ℃, 로르산 = 46 ℃이다.)

그래프는 로르산 [eqn: 3`RMg]을 일정한 세기의 불꽃으로 가열할 때의 온도 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① A에서 로르산은 고체 상태로 존재한다.

② B에서 분자 간의 인력이 점점 약해진다.

③ C에서 로르산은 액체 상태로 존재한다.

④ 로르산 [eqn: 6`rmg]으로 실험하면 B의 온도가 변한다.

⑤ 로르산 대신 스테아르산을 가열하면 B의 온도가 달라진다.

표는 1기압에서 메탄올과 에탄올의 부피를 달리하여 끓는점을 측정한 결과이다.

구분	메탄올		에탄올
부피([eqn: RMmL])	10	20	10	20
끓는점([eqn: °RMC])	65.0	65.0	78.3	78.3

이 결과로 알 수 있는 것은?

① 압력이 높아지면 끓는점은 높아진다.

② 상온에서 에탄올과 메탄올은 모두 고체 상태이다.

③ 물질의 종류에 관계없이 물질의 부피가 같으면 끓는점이 같다.

④ 물질의 부피에 관계없이 물질의 종류가 같으면 끓는점이 같다.

⑤ 물질의 종류가 같은 경우 물질의 질량이 작을수록 끓는점이 높다.

압력솥으로 음식을 조리하면 음식이 빨리 익는 원리로 설명할 수 있는 현상은?

① 냉동실에 넣어 둔 물병이 깨졌다.

② 추운 겨울 호수의 물이 표면에서부터 얼었다.

③ 얼음이 들어 있는 유리컵 표면에 물방울이 생겼다.

④ 뜨거운 기름에 물 한 방울이 떨어져 기름이 튀었다.

⑤ 높은 산에서 밥을 지을 때 냄비 뚜껑 위에 돌멩이를 올려놓았다.

표는 파라다이클로로 벤젠의 양과 불꽃의 세기를 달리하여 녹는점을 측정한 결과이다.

모둠	파라다이클로로 벤젠(g)	불꽃의 세기
A	2	약한 불
B	2	센 불
C	4	약한 불
D	4	센 불

각 모둠에서 측정한 파라다이클로로 벤젠의 녹는점을 등호나 부등호를 이용하여 비교하고, 그 이유를 서술하시오.

손바닥에 철 조각을 올려놓으면 녹지 않지만, 갈륨 조각을 올려놓으면 체온에 의해 쉽게 녹는다. 이 현상으로부터 알 수 있는 것은?

① 철의 녹는점은 갈륨보다 낮다.

② 갈륨의 녹는점은 체온보다 낮다.

③ 상온([eqn: 25°rmC])에서 갈륨은 액체이다.

④ 갈륨 금속은 주방기기를 만들기에 적합하다.

⑤ 갈륨을 이루는 입자 사이의 인력은 철보다 강하다.

일정한 양의 물에 질산 나트륨을 녹일 때, 최대로 많이 녹일 수 있는 방법을 서술하시오.

무더운 여름, 수족관의 물고기들이 수면 가까이 올라와 입을 뻐금거리는 이유는 무엇인지 서술하시오.

그림과 같이 3개의 시험관에 사이다를 같은 양 넣고 장치한 후 시험관에서 기포가 올라오는 양을 관찰하였더니 표의 결과를 얻을 수 있었다.

구분	(가)	(나)	(다)
기포 발생량	적음	보통	많음

(가)～(다)의 온도를 각각 더 높이는 경우 각 시험관에서 발생하는 기포의 양은 어떻게 달라질지 예측하고, 그 이유를 서술하시오.

밀도가 [eqn: 0.95` rm ``g/cm ^{3}], [eqn: 1.06``` rm g/cm ^{3}]인 플라스틱이 섞여 있다. 이것을 분리하기에 적합한 액체를 A～D에서 고르고, 그 이유를 서술하시오.

구분	A	B	C	D
밀도([eqn: RMg/cm ^{3}])	0.79	0.88	1.00	1.59

그림과 같이 장치하여 에탄올 수용액을 분리하려고 한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① A에서는 액화, B에서는 기화가 일어난다.

② 액체를 끓이기 위해 끓임쪽을 넣는다.

③ 끓는점 차를 이용한 혼합물의 분리 방법이다.

④ 염화 나트륨과 질산 칼륨을 분리할 때도 같은 원리가 적용된다.

⑤ 물과 식용유 혼합물을 분리할 때도 같은 방법이 이용된다.

혼합물의 분리 방법 중 증류와 분별 증류의 차이점에 대해 서술하시오.

그래프는 질산 칼륨의 용해도 곡선을 나타낸 것이다.

[eqn: 60°rmC]의 질산 칼륨 포화 용액 [eqn: 209 rm `g]을 [eqn: 10``° rm C]로 냉각시키면 몇 [eqn: rmg]의 질산 칼륨이 결정으로 석출되는지 구하시오.

혼합물을 분리할 때 이용되는 방법으로 가장 적합한 것을 보기에서 골라 짝지으시오.

	<보 기>
ㄱ. 거름 ㄴ. 분별 증류 ㄷ. 분별 깔때기 ㄹ. 분별 결정

(1) 물과 식용유                (2) 소금과 모래

(3) 물과 에탄올                (4) 질산 칼륨과 염화 나트륨

정답과 해설

Ⅴ. 물질의 특성

1. 순물질, 혼합물   2. 균일 혼합물, 불균일 혼합물   3. 순물질 : 24 K, 증류수, 아세톤, 혼합물 : 합금, 공기, 과일 주스   4. 0.5g/cm3   5. 2.4 g/mL   6. 알루미늄   7. 100 ℃   8. 0 ℃   9. 용해   10. 포화 용액   11. 용매 70 g, 용질 30 g   12. 포화 용액 - A, C, D, 불포화 용액 - B   13. 감소, 증가   14. 50 g   15. 밀도   16. 에탄올   17. 추출   18. 추출   19. 재결정   20. 질산 칼륨   21. 물을 끓일 때 나오는 김, 물을 끓일 때 나오는 김은 물이 기화된 수증기가 다시 액화된 물방울이기 때문이다.   22. A : 순물질, B : 혼합물, A는 한 종류의 물질로만 이루어져 있으나, B는 여러 가지 물질이 섞여 있다.   23. ①   24. ③   25. 기름과 물은 서로 섞이지 않으며, 기름의 밀도가 물보다 작기 때문이다.   26. 해설 참조   27. 스테아르산, 에탄올, 분자 사이의 인력이 강할수록 녹는점이 높기 때문이다.   28. ④   29. ④   30. ⑤   31. A = B = C = D, 녹는점은 물질의 특성으로 물질의 양에 관계없이 일정하기 때문이다.   32. ②   33. 온도를 높여 준다, 물의 양을 늘인다. 잘 저어 준다. 등   34. 여름철 온도가 높아지면 기체의 용해도가 감소하여 녹아 있는 산소의 양이 줄어들므로 물고기들이 수면 가까이 올라와 입을 뻐끔거리며 호합을 한다.   35. (가)～(다)에서 발생하는 기포의 양이 모두 증가한다. 온도가 높아지면 기체의 용해도가 감소하여 녹아 있던 이산화 탄소 기체가 빠져나오기 때문이다.   36. C, 밀도가 다른 두 고체를 분리할 때 사용할 수 있는 액체의 밀도는 두 고체의 중간 정도여야 하기 때문이다.   37. ③   38. 증류는 기화되어 나오는 성분 물질을 액화시켜 분리하는 방법이고, 분별 증류는 증류가 여러 번 일어나게 하여 각각의 성분 물질로 분리하는 방법이다.   39. 89 g   40. (1) ㄷ (2) ㄱ (3) ㄴ (4) ㄹ

3. 24 K는 99.99 % 금이며, 일반적으로 99.99 % 금을 순금이라고 하므로 순물질로 분류한다.

18. 껌은 물에 녹지 않으므로 옷에 껌이 붙은 경우에는 사염화 탄소나 톨루엔과 같은 유기 용매를 사용한다. 껌은 물에 녹지 않지만 유기 용매에는 녹기 때문에 옷에 붙은 껌은 추출을 이용하여 옷에서 제거할 수 있다.

23. 순물질은 한 가지 성분 물질로 이루어져 있다.

24. 드라이아이스와 수소는 순물질이고, 식초, 콘크리트는 혼합물이다.

26. [모범 답안] 왕관과 같은 질량의 순금과 왕관을 물이 가득 들어 있는 그릇에 넣었을 때 흘러넘친 물의 부피가 왕관의 경우가 더 큰 것을 알아내어 왕관에 금보다 밀도가 작은 물질이 섞여 있음을 알아냈다.

[해설] 밀도는 물질의 특성이므로 밀도를 이용하면 순물질과 혼합물을 구분할 수 있다.

27. 분자 사이의 인력이 강할수록 열에너지를 많이 가해 주어야 하므로 녹는점은 높아진다. 그러므로 녹는점이 가장 높은 스테아르산(71 ℃)이 분자 사이의 인력이 가장 큰 물질이고, 녹는점이 가장 낮은 에탄올(-114.1 ℃)이 분자 사이의 인력이 가장 약한 물질이다.

28. B의 온도는 녹는점으로 물질의 양에 관계없이 일정하다.

29. ① 압력과 끓는점의 관계를 실험으로 알 수 없다.

② 상온에서 에탄올과 메탄올은 모두 액체 상태이다.

③, ⑤ 물질의 양에 따라 끓는점에 도달하는 데 걸리는 시간이 달라질 뿐 끓는점은 일정하게 유지된다.

30. 냄비 뚜껑에 돌멩이를 올려놓으면 냄비 안에서 물이 끓어 생성된 수증기가 빠져 나오지 못한다. 따라서 냄비 내부의 압력이 높아지므로 쌀을 잘 익힐 수 있다.

31. 녹는점은 물질의 특성으로 물질의 양에 관계없이 일정하다.

32. 갈륨은 금속이지만 녹는점이 체온보다 낮으므로, 손에 올려놓으면 녹아서 액체 상태로 변한다.

36. 밀도가 다른 고체의 혼합물을 분리할 때 사용하는 액체는 고체 물질을 모두 녹이지 않으며, 두 고체의 중간 정도 밀도를 가져야 한다.

37. ① A에서는 기화, B에서는 액화가 일어난다.

② 액체가 갑자기 끓어 넘치는 것을 방지하기 위해 끓임쪽을 넣는다.

④ 염화 나트륨과 질산 칼륨은 온도에 따른 용해도 차를 이용한 분별 결정으로 분리한다.

⑤ 물과 식용유는 밀도 차를 이용하여 분별 깔때기에 넣어 분리한다.

39. 10 ℃에서 질산 칼륨의 용해도가 약 20 g이므로 109 - 20 = 89(g)이 석출된다.