반응열과 열화학 단원은 화학 반응에서 출입하는 열을 엔탈피 변화(ΔH)로 나타내고, 그 값을 결합 에너지, 헤스 법칙, 열량 측정으로 구하는 내용을 다룹니다. 아래 20문항으로는 ΔH의 부호와 단위를 바르게 읽는지, 반응식을 더하고 계수를 맞출 수 있는지, 질량과 몰수를 열량으로 바꿀 수 있는지를 확인합니다.
📝 반응열과 열화학 시험지 — 20문항, 정답·해설은 뒤쪽 별지
이름
날짜
점수/100
배점 · 20문항 · 한 문항 5점 · 100점 만점 · 권장 풀이 시간 30분 · 기본·보통·심화가 섞여 나옵니다(정답·해설은 별지).
‘PDF 만들기’를 누르면 화면과 같은 문제로 A4 PDF 파일이 내려받아지고, 폰에서도 됩니다. 같은 학년·같은 과목 문제는 하루에 한 번 만들어지고, 그날은 같은 문제가 다시 나옵니다. 인쇄물 맨 위에 이름·날짜·점수 칸이 함께 찍힙니다.
원장 한마디
화학Ⅱ는 제가 가르치는 과목이 아니라서 풀이를 짚어 드리지는 못합니다. 대신 시험지 한 장을 집에서 어떻게 쓰면 좋은지는 말씀드릴 수 있습니다.
이 20문항은 ΔH의 부호와 단위를 읽는 문제부터 반응식을 더하는 문제까지 섞여 있습니다. 저는 한 번에 다 풀리지 않아도 괜찮다고 봅니다. 막히는 문제 앞에서 혼자 버텨 본 시간이 오히려 오래 남습니다.
답지는 덮어 두고 끝까지 혼자 풀어 보세요. 채점은 그다음입니다. 틀린 번호에는 동그라미만 치고, 어디서 막혔는지를 한 줄로 적어 두면 됩니다. 풀이를 통째로 베껴 쓰는 것은 권하지 않습니다.
— 수학의 신호 원장
반응열과 열화학, 무엇을 배우나
이 단원에서는 반응이 일어날 때 출입하는 열을 ΔH로 나타냅니다. ΔH가 0보다 작으면 발열 반응이고, 0보다 크면 흡열 반응입니다. ΔH를 구하는 길은 둘로 나뉩니다. 끊어지는 결합 에너지의 합에서 생성되는 결합 에너지의 합을 빼는 방법이 있고, 주어진 열화학 반응식을 더해 구하려는 반응식을 만드는 헤스 법칙이 있습니다.
여기에 실험으로 구하는 방법이 이어집니다. 단열 용기에서 용액의 질량, 비열, 온도 변화로 열량을 계산하고 물질의 몰수로 나누면 몰당 ΔH가 나옵니다. 중화 반응 실험에서 열이 밖으로 새어 나가면 ΔT가 작게 측정되어 반응열의 크기도 작아집니다. 어느 방법이든 결국 몰수를 기준으로 열을 맞추는 계산입니다.
반응열과 열화학에서 헷갈리는 곳
1 mol 기준으로 맞추기 NO₂ 생성 반응식을 더하면 2 mol 기준인 +67 kJ이 나옵니다. 1 mol당 값을 묻는다면 2로 나누어 +33.5 kJ/mol로 맞춰야 합니다.
결합 에너지의 뺄셈 순서 끊어지는 결합의 합에서 생성되는 결합의 합을 뺍니다. 순서를 바꾸면 −128 kJ이 +128 kJ로 뒤집힙니다. C−H 2개처럼 결합 개수를 빠뜨리기도 쉽습니다.
상태 변화와 역반응 H₂O(g)에서 H₂O(l)의 생성 엔탈피로 가려면 응축에 해당하는 −44 kJ을 더해야 합니다. 역반응은 ΔH의 부호가 바뀌어 발열이 흡열이 됩니다.
시험지에서 뽑아 본 문제
결합 에너지를 이용해 기체 반응 H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g)의 반응 엔탈피 변화(ΔH)를 구한 값은? 기체 상태 분자의 결합을 끊어 원자로 만들 때 필요한 에너지가 결합 에너지이다. 어떤 기체 반응에서 끊어지는 결합의 에너지 합과 새로 생기는 결합의 에너지 합을 비교하면 반응 엔탈피 변화를 어림할 수 있다. 결합 에너지(kJ/mol)는 H–H 436, Cl–Cl 243, H–Cl 432이다. ① +185 kJ ② -185 kJ ③ -621 kJ ④ -92.5 kJ정답 · ② -185 kJ — ΔH = (끊어지는 결합 에너지 합) − (생기는 결합 에너지 합) = (436 + 243) − 2×432 = −185 kJ이다. HCl 2 mol이 생성되는 반응식 기준이므로 1 mol당 값(−92.5)이 아니라
다음 열화학 반응식을 이용하여 S(s) + 3/2 O₂(g) → SO₃(g)의 ΔH를 구한 값은? (가) S(s) + O₂(g) → SO₂(g) ΔH = −297 kJ (나) 2SO₂(g) + O₂(g) → 2SO₃(g) ΔH = −198 kJ ① −495 kJ ② −198 kJ ③ −396 kJ ④ −99 kJ정답 · ③ −396 kJ — 구하려는 반응은 (가) + (나)×1/2 이므로 ΔH = −297 + (−198)×1/2 = −396 kJ이다. (나)의 계수를 1/2로 맞추지 않으면 −495 kJ로 잘못 구하게 된다.
반응 ½A₂(g) + B₂(g) → AB₂(g)의 ΔH는? 가상의 기체 A₂, B₂에 대해 다음 두 반응의 엔탈피 변화가 알려져 있다. (가) A₂(g) + B₂(g) → 2AB(g) ΔH = -120 kJ (나) 2AB(g) + B₂(g) → 2AB₂(g) ΔH = -70 kJ ① -95 kJ ② -190 kJ ③ -50 kJ ④ -47.5 kJ정답 · ① -95 kJ — (가)+(나)에서 A₂(g) + 2B₂(g) → 2AB₂(g)이고 ΔH = -120 + (-70) = -190 kJ이다. 구하려는 반응은 이 식의 ½배이므로 ΔH = -95 kJ이다.
25℃에서 C₃H₈(g), CO₂(g), H₂O(l)의 생성 엔탈피는 각각 −104 kJ/mol, −394 kJ/mol, −286 kJ/mol이다. C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(l)의 ΔH는? ① −2430 kJ ② −2222 kJ ③ −2014 kJ ④ −2638 kJ정답 · ② −2222 kJ — ΔH = (생성물의 생성 엔탈피 합) − (반응물의 생성 엔탈피 합)이고 O₂(g)의 생성 엔탈피는 0이다. 따라서 ΔH = [3(−394) + 4(−286)] − (−104) = −2326 + 104 = −2222
시험지는 같은 단원의 기본·보통·심화 문항을 섞어 20개로 냅니다. 위 문제는 그 가운데 몇 개를 옮겨 놓은 것입니다.
반응열과 열화학 시험지에 나오는 문항 모양
4지선다
선다
단답
집에서 공부하는 순서
먼저 ΔH의 부호와 발열·흡열을 연결하는 데 하루 10분쯤 씁니다. 그다음 결합 에너지 문제를 풀 때는 끊어지는 결합과 생기는 결합을 따로 적고 개수까지 세어 둡니다. 하루 두세 문항이면 충분하고, 식을 세우는 과정이 흔들리지 않는 것이 먼저입니다.
헤스 법칙은 구하려는 반응식을 먼저 쓰고, 주어진 식마다 곱할 수와 뒤집을 방향을 표시한 뒤 ΔH를 더합니다. 열량 계산은 열량, 몰수, 몰당 값의 순서로 단위를 붙여 적습니다. 마지막에는 문제가 1 mol 기준인지 확인하는 습관을 들입니다.