화학Ⅱ의 「화학 평형」 단원은 정반응과 역반응이 함께 일어나는 반응이 평형에 이르렀을 때, 농도·압력·온도 같은 조건이 바뀌면 무엇이 달라지는지를 다룹니다. 평형 상수 K를 계산하는 문제와 평형이 어느 쪽으로 이동하는지 판단하는 문제가 중심입니다. 아래 시험지 20문항으로는 K 계산, 반응 지수 Q와 K의 비교, 압력·부피·온도·촉매의 영향을 구분하는지 확인합니다.
📝 화학 평형 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
평형 상수 K를 계산하는 문제와 평형이 어느 쪽으로 이동하는지 판단하는 문제, 이 두 종류가 20문항을 채웁니다. 계산은 맞는데 이동 방향에서 틀리는지, 그 반대인지는 한 장만 풀어 봐도 갈립니다.
풀 때는 답지를 덮고 아이가 혼자 끝까지 가게 두십시오. 막혀도 바로 알려 주지 말고 시간을 주는 편이 낫습니다. 저는 많이 푸는 것보다 한 문항을 직접 푸는 쪽이 남는다고 봅니다.
채점하면 틀린 번호에 동그라미만 쳐 두십시오. 시험이 가까워지면 그 번호만 다시 풀면 됩니다. 화면에서 바로 채점하고 싶으면 아래 학습지 만들기를 쓰시면 됩니다.
— 수학의 신호 원장
화학 평형, K와 평형 이동
먼저 평형 상태의 농도로 평형 상수 K를 세우는 법을 익힙니다. 생성물 농도의 곱을 분자에, 반응물 농도의 곱을 분모에 두고 계수는 지수로 올립니다. 2SO₂+O₂ ⇌ 2SO₃에서 K가 90 M⁻¹으로 나오는 것이 그 모습이며, 몰수는 부피로 나누어 농도로 바꾼 뒤 넣어야 합니다.
다음은 조건이 바뀔 때 평형이 어느 쪽으로 가는지 판단하는 단계입니다. 이때 반응 지수 Q를 K와 견주면 방향이 숫자로 확인됩니다. Q가 K보다 작으면 정반응, 크면 역반응이 진행됩니다. K 자체는 온도에 따라서만 달라지고, 촉매는 정반응과 역반응의 활성화 에너지를 함께 낮출 뿐 평형을 옮기지 못합니다.
화학 평형에서 자주 헷갈리는 곳
평형이 이동해도 K는 그대로 압력이나 부피, 농도를 바꾸면 평형은 이동하지만 K는 변하지 않습니다. K가 달라지는 것은 온도를 바꿀 때뿐이고, 발열 반응에서 온도를 높이면 K는 작아집니다.
기체 계수 합이 같은 반응 H₂+Cl₂ ⇌ 2HCl은 반응 전후 기체 계수 합이 2로 같아 압력을 높여도 평형이 이동하지 않습니다. 계수 합이 다른 반응만 압력의 영향을 받습니다.
He을 넣는 조건의 차이 부피가 일정할 때 He을 넣으면 평형이 이동하지 않습니다. 전체 압력을 일정하게 두고 넣으면 부피가 늘어 분압이 줄고, 기체 분자 수가 늘어나는 쪽으로 이동합니다.
시험지에서 뽑아 본 문제
일정 온도에서 다음 반응이 각각 평형 상태에 있다. 용기의 부피를 줄여 전체 압력을 높였을 때 평형이 이동하지 않는 반응은? ① 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g) ② N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) ③ H₂(g) + Cl₂(g) ⇌ 2HCl(g) ④ N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g)정답 · ③ H₂(g) + Cl₂(g) ⇌ 2HCl(g) — 압력 변화에 의한 평형 이동은 반응 전후 기체의 전체 몰수(계수 합)가 다를 때 일어난다. H₂ + Cl₂ ⇌ 2HCl은 반응물과 생성물의 기체 계수 합이 2로 같아 평형이 이동하지 않는다. 나머지는 계수 합이 달라
어떤 온도에서 2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g)의 농도로 나타낸 평형 상수가 4이다. 같은 온도에서 NO₂(g) ⇌ ½N₂O₄(g)의 평형 상수는? ① 0.5 ② 2 ③ 4 ④ 0.125정답 · ② 2 — 반응식의 계수를 ½배 하면 평형 상수는 원래 값의 ½제곱이 된다. 따라서 K' = 4^(1/2) = 2이다. 역반응이 아니므로 역수를 취하지 않는다.
일정한 온도에서 N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g)이 평형에 도달했을 때, 전체 압력은 3.0기압이고 N₂O₄의 부분 압력은 1.0기압, NO₂의 부분 압력은 2.0기압이다. 이 온도에서 압력 평형 상수 Kp를 구하시오. (단, 평형 상수의 단위는 생략한다.)정답 · 4.0 — 압력 평형 상수는 생성물의 부분 압력을 계수만큼 제곱하여 반응물의 부분 압력으로 나눈 값이다. Kp = P(NO₂)² / P(N₂O₄) = 2.0² / 1.0 = 4.0이다. 전체 압력 3.0기압은 계산에 직접 쓰이
어떤 온도에서 X(g) + Y(g) ⇌ 2Z(g)의 평형 상수는 K = 9이다. 부피가 1 L인 용기에 X(g) 1.0 mol과 Y(g) 1.0 mol만 넣고 이 온도에서 평형에 도달시켰을 때, Z의 평형 농도를 단위와 함께 구하시오.정답 · 1.2 M (mol/L) — 반응한 X를 x mol이라 하면 평형에서 [X] = [Y] = 1 − x, [Z] = 2x이므로 K = (2x)²/(1−x)² = 9이다. 양변에 제곱근을 취하면 2x/(1−x) = 3이므로 x = 0.6이고, [Z
시험지는 같은 단원의 기본·보통·심화 문항을 섞어 20개로 냅니다. 위 문제는 그 가운데 몇 개를 옮겨 놓은 것입니다.
화학 평형 시험지에 나오는 문항 모양
4지선다
선다
단답
화학 평형 공부는 K 계산부터
처음 며칠은 하루 20분쯤 K 식 세우기만 반복합니다. 몰수를 부피로 나누어 농도로 바꾸고, 계수를 지수로 올려 계산한 뒤 단위까지 쓰는 순서를 고정합니다. N₂O₄ ⇌ 2NO₂처럼 반응한 양을 먼저 구해야 하는 문항부터 잡아 두면 좋습니다.
그다음 평형 이동 문항으로 넘어갑니다. 조건마다 Q와 K를 비교해 방향을 먼저 정하고, 그 뒤에 K가 변하는지를 따로 점검합니다. 압력과 He 문항은 반응식 옆에 기체 계수 합을 적어 두고 판단하면 실수가 줄어듭니다. 하루 대여섯 문항이면 충분합니다.