중3 과학 「화학 반응과 에너지」 단원은 화학 반응이 일어날 때 열이 나오는 경우와 열이 들어가는 경우를 구별하고, 그 성질이 손난로나 냉찜질 팩 같은 생활 속 물건에 어떻게 쓰이는지를 다룹니다. 아래 시험지 20문항으로는 발열·흡열 반응의 뜻을 정확히 알고 있는지, 온도 변화 자료를 읽고 열의 출입을 판단하는지, 열량 계산과 실험 조건 통제까지 되는지를 확인합니다.
📝 화학 반응과 에너지 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
이 단원 시험지는 스무 문항입니다. 저는 과학을 가르치는 사람이 아니라 수학학원 원장이어서, 단원 내용을 풀이하지는 않겠습니다. 다만 시험지 한 장을 집에서 쓰는 방법은 말씀드릴 수 있습니다.
먼저 옆에 앉아 힌트를 주지 마시고, 혼자 끝까지 풀게 하세요. 막힌 문제에서 한참 머무는 시간이 쓸모 있습니다. 채점은 그다음입니다. 틀린 번호에는 동그라미만 쳐 두고, 해설은 바로 읽히지 말고 다시 한 번 스스로 보게 하는 쪽을 권합니다.
틀린 번호만 모아 두었다가 시간이 지난 뒤 다시 풀면 기억에 남았는지 확인됩니다. 화면에서 바로 풀고 싶다면 화면에서 풀고 채점하기를 쓰시면 됩니다.
— 수학의 신호 원장
화학 반응과 에너지, 무엇을 배우나요
이 단원의 중심은 발열 반응과 흡열 반응입니다. 반응이 일어나면서 열의 형태로 에너지를 방출해 주변 온도가 높아지면 발열 반응이고, 주변에서 열을 흡수해 온도가 낮아지면 흡열 반응입니다. 발열 반응은 반응물의 에너지가 생성물보다 크고 그 차이만큼 열이 나옵니다.
생활 속 이용은 이 구분에서 그대로 이어집니다. 철 가루가 산소와 반응하는 발열 반응을 쓰면 손난로가 되고, 물에 녹으면서 열을 흡수하는 물질은 냉찜질 팩에, 열을 방출하는 물질은 가열용 팩에 알맞습니다. 에너지가 새로 생기는 것이 아니라 반응에서 열의 형태로 방출되는 것입니다.
화학 반응과 에너지에서 헷갈리는 곳
온도 변화의 방향 온도가 오르면 열을 방출한 발열, 내리면 열을 흡수한 흡열입니다. 용액이 차가워졌다고 해서 열을 방출했다고 거꾸로 읽지 않도록 합니다. 변화가 없으면 열 출입이 거의 없는 것입니다.
빠르기와 총 열량 고운 가루는 산소와 닿는 표면적이 넓어 열이 빨리 나옵니다. 그러나 철의 양이 같고 모두 산화되면 방출하는 총 열량은 같습니다. 빠르기와 양을 따로 봐야 합니다.
조건 통제와 계산 알갱이 크기의 영향을 보려면 크기만 다르게 하고 질량, 소금물 양, 처음 온도는 같게 합니다. 열량은 반응한 질량부터 구한 뒤 단위 kJ를 붙여 답합니다.
시험지에서 뽑아 본 문제
화학 반응이 일어날 때 에너지를 방출하여 주변의 온도가 높아지는 반응을 무엇이라고 하는가?정답 · 발열 반응 — 반응이 일어날 때 열의 형태로 에너지를 방출하여 주변의 온도가 높아지는 반응을 발열 반응이라고 한다. 반대로 주변에서 열을 흡수하는 반응은 흡열 반응이다.
이 실험 결과에 대한 설명으로 옳은 것은? 물 50 mL가 든 두 개의 비커 (가), (나)에 고체 A와 B를 각각 5 g씩 넣어 녹이면서 용액의 온도를 측정하였다. 처음 온도는 둘 다 20.0℃였고, 완전히 녹은 뒤 (가)는 14.5℃, (나)는 27.0℃였다. 실험은 단열이 잘 되는 컵에서 같은 방법으로 진행했고, 저으면서 온도계로 가장 낮거나 높은 값을 읽었 ① A가 물에 녹을 때 주위로 열을 방출하여 용액의 온도가 낮아졌다. ② A가 물에 녹을 때 주위에서 열을 흡수하므로, 냉찜질 용품의 원리로 이용할 수 있다. ③ B가 물에 녹는 과정은 흡열 반응이므로 손난로의 원리로 이용할 수 있다. ④ A와 B는 물에 녹을 때 열의 출입이 없고 온도계 오차로 온도가 달라졌다.정답 · ② A가 물에 녹을 때 주위에서 열을 흡수하므로, 냉찜질 용품의 원리로 이용할 수 있다. — A는 용해되며 온도가 20.0℃에서 14.5℃로 내려갔으므로 주위에서 열을 흡수하는 흡열 과정이다. 이 성질은 냉찜질 용품에 이용된다. B는 온도가 올랐으므로 열을 방출하는 발열 과정이다.
염화칼슘과 질산암모늄이 물에 녹을 때의 열 출입을 비교하는 실험을 설계하려 한다. 이 실험에서 조작 변인에 해당하는 것은? ① 물에 녹이는 물질의 종류 ② 사용하는 물의 양 ③ 물에 넣는 물질의 질량 ④ 실험을 시작할 때 물의 온도정답 · ① 물에 녹이는 물질의 종류 — 조작 변인은 실험에서 일부러 다르게 하는 조건으로, 이 실험에서는 용해하는 물질의 종류이다. 물의 양, 물질의 질량, 처음 물의 온도는 결과를 공정하게 비교하도록 같게 유지하는 통제 변인이다.
철 1 g이 완전히 산화될 때 7 kJ의 열이 방출된다고 한다. 철 가루 12 g이 모두 산화될 때 방출된 열이 전부 물 500 g에 전달된다면 물의 온도는 몇 ℃ 올라가는가? (물의 비열은 4.2 J/(g·℃), 단위를 포함하여 쓰시오.)정답 · 40 ℃ — 방출된 열량은 7 kJ/g × 12 g = 84 kJ = 84000 J이다. Q = 비열 × 질량 × 온도 변화이므로 온도 변화 = 84000 ÷ (4.2 × 500) = 40 ℃이다.
시험지는 같은 단원의 기본·보통·심화 문항을 섞어 20개로 냅니다. 위 문제는 그 가운데 몇 개를 옮겨 놓은 것입니다.
화학 반응과 에너지 시험지에 나오는 문항 모양
선다
단답
4지선다
화학 반응과 에너지, 집에서 하는 공부
먼저 발열 반응과 흡열 반응의 뜻을 자녀가 자기 말로 적어 보게 하시기 바랍니다. 열 방출, 주변 온도 상승, 반응물의 에너지가 더 큼을 한 묶음으로 정리하고 흡열은 반대로 맞춰 봅니다. 하루 10분 정도면 충분합니다.
그다음 시험지 20문항을 하루 5문항씩 나누어 풉니다. 틀린 문항은 해설을 읽고, 자료의 어느 숫자를 보고 발열인지 흡열인지 정했는지 말로 설명하게 합니다. 계산 문항은 풀이식을 직접 쓰고 단위까지 확인하게 하십시오.