공통이온효과가 화학평형 변화에 어떻게 작용하는지에 대한 이해도를 알아보 기 위하여 관련 문항을 개발하였다. 공통이온효과 개념과 화학평형에 대한 이해 도는 다음의 <문항 8>에서 제시한 바와 같이 아세트산을 예로 들어 공통된 이 온이 첨가 되었을 때 평형의 진행방향에 대한 이해를 묻는 문항으로 평가하였다.
그리고 각 문항에 대한 답변 결과를 종합하여 학생들의 이해도를 분석하였다.
(1) 화학평형에 대한 공통이온효과
【문항 8】수용액에서 아세트산(CH3COOH)은 다음과 같은 평형을 이루고 있다. 아세트산 수용액에 아세트산나트륨(CH3COONa)을 넣으면 반응은 어느 방향으로 이동하는가?
CH3COOH(aq) ＋ H2O(l) ⇌ H3O+(aq) ＋ CH3COO-(aq)
① 정반응 쪽으로 평형이 이동한다.
② 역반응 쪽으로 평형이 이동한다.
③ 정반응 쪽으로 이동했다가 다시 역반응으로 이동한다.
④ 역반응 쪽으로 이동했다가 다시 정반응으로 이동한다.
❍ 그렇게 생각한 이유를 적어주세요.
1) 이해도 분석
① 응답률과 개념 유형
화학 평형의 개념을 공통 이온 효과에 적용시켜 이해하고 있는지 알아보기 위 한 <문항 8>의 객관식 응답 분포를 <그림 13>에 나타내었고, 이유 진술내용과 개념 유형을 <표 10>에 나타내었다.
<그림 13> 8번 문항에 대한 응답률
<표 10> 8번 문항에 대한 이유 진술내용과 개념 유형
있는 이온을 첨가하면 그 이온의 농도가 감소하는 방향으로 평형이 이동하는 현
M2의 오개념은 정반응 쪽으로 이동했다가 다시 역반응 쪽으로 이동한다고 생 각한 학생에게서 나타난 오개념으로 ‘CH3COONa이 첨가되었으므로 정반응으로 이동하고 다시 평형을 유지하기 위해 역반응으로 돌아온다.’라고 서술하였다. 이 는 M1과 유사하게 아세트산나트륨(CH3COONa)의 이온화 과정은 이해하고 있으 나 르샤틀리에의 원리와 평형에 대한 이해가 부족한 경우 나타나는 오개념으로 보인다. 공통이온에 의해 평형이 정반응이 진행되면 생성물이 많아지므로 다시 역반응으로 진행돼서 평형을 유지한다고 이해하는 경우로 생각된다.
M3의 오개념은 역반응 쪽으로 이동했다가 다시 정반응으로 이동한다고 생각한 학생에게서 나타난 오개념으로 ‘CH3COO-에 의해 역반응이 진행되고 평형상태가 되기 위해 정반응으로 이동한다.’라고 서술하였다. 이는 CH3COONa의 이온화에 대한 이해는 있으나, 르샤틀리에의 원리에 의해 새로운 평형에 도달한 다는 것을 이해하지 못할 때 나타나는 오개념 유형으로 생각된다.
‘공통이온효과’에 대한 학생들의 이해도 조사 결과, 정답율과 오답율이 비슷한 수준을 보이고 있다. 오개념을 나타낸 학생들은 모두 공통된 이온의 첨가로 평형 이 이동된다는 것은 이해하고 있었으나 르샤틀리에의 원리를 적용시키지 못해 오개념이 나타난다고 판단된다.