세 종류의 주요 화학 반응

4-1

제4장

세 종류의 주요 화학 반응

4-2

세 종류의 주요 화학 반응

4.6 산화-환원 반응의 원소 4.1 용매로서의 물의 역할

4.2 수용성 이온 반응의 반응식 쓰기 4.3 침전 반응

4.4 산-염기 반응 4.5 산화-환원 반응

4-3

용매로서의 물

• 물은 고르지 않은 전자분포를 가지고, 구부러진 분자

모양을 가지기 때문에 극성 분자이다.

• 물은 다양한 물질을 쉽게 용해시킨다.

• 물은 용질과 강하게

상호작용을 하고 수용액 상의 반응에서 중요한 역할을

한다.

4.1 용매로서의 물의 역할

4-4

그림 4.2 물에 녹아 있는 이온 결합 화합물.

4-5

그림 4.3 이온성 용액의 전기 전도도.

4-6

예제4.1 수용성 용액에서 이온 결합 화합물을 그리는데 분자 모양 사용하기

문제: 아래의 비이커들에는 강력한 전해질인 황산칼륨 가지고 있다.

(a) 어느 비커가 수용성 용액에서 강한 전해질인 황산 포타슘을 가장 잘 나타내고 있는가? (물 분자는 나타나지 않는다.)

(b) 만일 각 입자가 0.1 몰을 나타낸다면, 용액 내 입자의 총 수는 얼마인가?

4-7

풀이: (a) 화학식은 K₂SO₄ 이고, 반응식은:

K₂SO₄ (s) → 2K⁺ (aq) + SO₄²⁻ (aq) 예제4.1

하나의 음이온에는 각각 2개의 양이온이 있어야한다. 비커 C는 다음과 같다.

(b) 비커C는 9개의 입자를 가지고 있다. 6개의 K⁺ 이온과 3개의 SO₄^2- 이온.

= 5.420x10²³ 입자 6.022x10²³ 입자

1 mol 9 x 0.1 mol x

4-8

예제 4.2 용액에서 이온의 양(mol) 결정하기

문제: 다음 용액에는 몇 mol의 이온이 각각 있는가?

(a) 물에 녹은 황산 암모늄 5. 0 mol (b) 물에 녹은 브로민화 세슘 78.5 g

(c) 물에 녹은 질산 구리(II) 7.42 x 10²² 화학식 단위 (d) 0.84 M 염화 아연 35mL

4-9

풀이:

= 10. mol NH₄⁺ 5.0 mol (NH₄)₂SO₄ x 2 mol NH₄⁺

1 mol (NH₄)₂SO₄

(a) 화학식은 (NH₄)₂SO₄ 이고 반응식은 다음과 같다:

(NH₄)₂SO₄ (s) → 2NH₄⁺ (aq) + SO₄²⁻ (aq)

5.0 mol (NH₄)₂SO₄ x 1 mol SO₄²⁻

1 mol (NH₄)₂SO₄

= 5.0 mol NH₄⁺ 예제 4.2

(a) 물에 녹은 황산 암모늄 5. 0 mol

4-10

풀이:

모든 Br^- 이온은 하나의 Cs⁺ 이온을 가지고 있고, Br^- 의 몰의 수는 0.369 mol 이다.

= 0.369 mol Cs⁺ 78.5 g CsBr x 1 mol CsBr

212.8 g CsBr

1 mol Cs⁺ 1 mol CsBr x

(b) 화학식은 CsBr 이고 반응식은 다음과 같다:

CsBr (s) → Cs⁺ (aq) + Br⁻ (aq) 예제 4.2

(b) 물에 녹은 브로민화 세슘 78.5 g

4-11

풀이:

(c) 화학식은 Cu(NO₃)₂ 이고 반응식은 다음과 같다:

Cu(NO₃)₂ (s) → Cu²⁺ (aq) + 2NO₃⁻ (aq)

7.42x10²² 화학식단위 Cu(NO₃)₂ x 1 mol

6.022x10²³ 화학식단위

= 0.123 mol Cu(NO₃)₂ 1 mol Cu²⁺

1 mol Cu(NO₃)₂

0.123 mol Cu(NO₃)₂ x = 0.123 mol Cu²⁺ ions

모든 1개의 Cu²⁺ 이온은 2개의 NO₃^- 이온을 가지고 있고, 그러므로 0.246 몰 NO₃^- 이온이다.

예제 4.2

(c) 물에 녹은 질산 구리(II) 7.42 x 10²² 화학식 단위

4-12

풀이:

(d) 화학식은 ZnCl₂ 이고 반응식은 다음과 같다:

ZnCl₂ (s) → Zn²⁺ (aq) + 2Cl⁻ (aq)

35 mL 용액 x 0.84 mol ZnCl₂ 1 L 용액

1 L x 10³ mL

= 2.9x10⁻² mol ZnCl₂

= 5.8x10^-2 mol Cl⁻ 2.9x10⁻² mol ZnCl₂ x 2 mol Cl⁻

1 mol ZnCl₂

모든1 mol 의 ZnCl₂ 는 1 몰의 Zn²⁺ 이온 1몰을 가지고 있고, 그러므로 2.9 x 10^-2 몰 Zn²⁺ 이온이다.

예제 4.2

(d) 0.84 M 염화 아연 35mL

4-13

4.2 수용성 이온 반응의 반응식 쓰기

1. 분자 반응식은 모든 반응물과 생성물을 해리되지 않은 분자식으로 표현한다.

용액 안의 반응종에 대한 최소한의 정보를 제공한다.

질산은 용액과 크로뮴산나트륨 용액을 섞으면, 붉은 크로뮴산은 침전이 형성된다.

2AgNO₃ (aq) + Na₂CrO₄ (aq) → Ag₂CrO₄ (s) + 2NaNO₃ (aq)

4-14

2. 전체 이온 반응식은 모든 가용성 이온 물질을 해리된 이온으로 _{표시한다.}

이 용액에서 종류에 대한 가장 정확한 정보를 제공한다.

2Ag⁺ (aq) + 2NO₃⁻ (aq)

→

+ 2Na⁺ (aq) + CrO₄²⁻ (aq) + 2Na⁺ (aq) + NO₃⁻ (aq)

구경꾼 이온은 화학적 반응에 직접 참여하지 않으나, 두 이온 반응식에는 그대로 나타난다 _.

2Ag⁺ (aq) + 2NO₃⁻ (aq)

→

+ 2Na⁺ (aq) + CrO₄²⁻ (aq) + 2Na⁺ (aq) + 2NO₃⁻ (aq)

4-15

3. 알짜이온 반응식은 구경꾼 이온은 생략하고 _, 변화가 일어나는 화학종만 표시한다 _.

2Ag⁺ (aq) + CrO₄²⁻ (aq)

→

4-16

그림 4.4 수용성 이온 반응과 반응식의 세 가지 유형.

4-17

4.3 침전 반응

• 침전 반응에서 두 수용성 이온 혼합물이 불용성 산물을 만들기 위해 반응하는 것을 침전이라고 한다.

• 침전은 용액에서 이온의 제거를 통해 형성된다.

• 이런 반응에서 하나 이상의 침전이 형성될 수 도 있다.

4-18

그림 4.5 플루오린화 칼슘의 침전.

2 Na⁺ (aq) + 2 F⁻ (aq) + Ca²⁺ (aq) + 2 Cl⁻ (aq)

→

→

4-19

플루오르화 수소 (HF : 수용액은 불산)

• 제조법

CaF₂(S) + H₂SO₄(l) → 2HF(g) + CaSO₄(s)

Ca₅(PO₄)₃F + 5H₂SO₄ + 10H₂O → 3H₃PO₄ + 5CaSO₄·2H₂O + HF

• 분자의 크기가 작아 피부로 침투

• 흡수된 이후 F^- 이온으로 해리되어 Ca²⁺ , Mg²⁺와 반응하고 불용성 CaF₂와 MgF₂를 생성

• 전해질 균형을 깨지게 하고 뼈를 상하게 하며 극심한 통증 유발

• 식물의 경우 조직을 고사시킴

• 피부 조직과 접촉 시 조직을 점성을 띤 덩어리처럼 만들어 괴사시킴

• 접촉된 피부는 글루콘산칼슘 젤로 문질러 CaF₂ 생성

• 물건은 물로 철저히 씻고 땅과 건물은 Ca(OH)₂, CaO, CaCl₂등으로 처리 글루콘산 칼슘

4-20

침전 형성 여부 예측

• 반응물에 들어있는 이온들을 확인한다.

• 가능한 양이온 – 음이온의 조합을 고려한다.

• 어떤 조합이 불용성인지 결정하기 위해 용해도 규칙을 참조하라.

– 불용성 조합은 참전 형성여부를 예측한다.

4-21

그림 4.6 PbI₂의 침전, 상호 교환 반응.

침전 반응은 또한 이중 치환 반응이나 상호교환반응이라고도 한다.

2NaI (aq) + Pb(NO₃)₂ (aq)

→

(aq)

→

2NaI (aq) + Pb (NO₃)₂ (aq)

→

Pb²⁺ (aq) + 2I⁻ (aq)

→

이온들은 서로 짝을 바꾸어 침전물을 형성한다. 즉, 반응종 사이에서 결합의 교환이 일어난다.

4-22

예제 4.3

침전 반응이 일어날 것인지 예측하기; 이온 반응식 쓰기

문제: 다음 용액 쌍을 혼합하였을 때 반응이 일어날지 예측하라. 반응이 일어난다면 균형된 분자, 전체이온, 알짜 이온 반응식을 적고, 구경꾼 이온을 확인하라.

(a) 플루오린화 포타슘(aq) + 질산 스트론튬(aq) → (b) 과염소산 암모늄(aq) + 브로민화 소듐(aq) →

4-23

풀이:

K⁺ 와 NO₃⁻ 는 구경꾼이온이다.

분자 반응식:

2KF (aq) + Sr(NO₃)₂ (aq) → 2 KNO₃ (aq) + SrF₂ (s)

(a) 반응물은 KF 과Sr(NO₃)₂ 이다. 가능한 생성물은 KNO₃ 과 SrF₂ 이다.

KNO₃ 용해 가능하나 SrF₂ 은 용해 가능한 조합물이 아니다.

알짜이온반응식:

Sr²⁺ (aq) + 2F⁻ (aq) → SrF₂ (s) 전체이온반응식:

2K⁺ (aq) + 2F⁻ (aq) + Sr²⁺ (aq) + 2NO₃⁻ (aq) → 2K⁺ (aq) + 2NO₃⁻ (aq) + SrF₂ (s)

예제 4.3

4-24

풀이:

분자반응식:

NH₄ClO₄ (aq) + NaBr (aq) → NH₄Br (aq) + NaClO₄ (aq)

(b) 반응물은 NH₄ClO₄ 과 NaBr 이고,가능한 생성물은 NH₄Br

과NaClO₄ 이다. 둘 다 용해 가능하며 그렇기 때문에 침전물은 형성되지 않는다.

모든 이온은 구경꾼 이온이고 알짜 이온 반응식은 없다.

전체이온반응식:

NH₄⁺ (aq) + ClO₄⁻ (aq) + Na⁺ (aq) + Br⁻ (aq) → NH₄⁺ (aq) + Br⁻ (aq) +

Na⁺ (aq) + ClO₄⁻ (aq)

예제 4.3

4-25

예제 4.4 침전 반응에서 분자 그림 이용하기

문제: 다음 그림은 침전 반응에서의 반응 용액을 표시한 것이다.

(물 분자는 생략되었다).

(a) 어떤 혼합물이 비커 A 에 용해 되어 있는가? KCl, Na₂SO₄, MgBr₂, 또는 Ag₂SO₄?

(b) 어떤 혼합물이 비커 B 에 용해 되어 있는가? NH₄NO₃, MgSO₄, Ba(NO₃)₂, 또는 CaF₂?

4-26

풀이:

(a) 비커 A는 각 2-이온에 두개의 1+ 이온을 포함하고 있다. 주어진 보기중, Na₂SO₄ 와Ag₂SO₄ 만 가능하다. Na₂SO₄ 는 용해되는 반면 Ag₂SO₄ 는 용해 되지 않는다.

비커 A :Na₂SO₄ 을 포함한다.

(b) 비커 B 는 각 2+이온에 두개의 1-이온을 포함하고 있다. 주어진 보기중 단지 CaF₂ 와 Ba(NO₃)₂ 만 적합하다. CaF₂ 는 용해 되는 반면 Ba(NO₃)₂ 는 용해되지 않는다.

비커B: Ba(NO₃)₂ 을 포함한다.

예제 4.4

4-27

문제: (c) 용액 A와 B가 섞일때, 침전물과 구경꾼 이온을 나열하고 균형 분자 방응식, 총 이온 반응식 그리고 알짜 이온 반응식을 써라.

예제 4.4

Na⁺ 와 NO₃^- 는 구경꾼이온이다.

분자반응식:

Ba(NO₃)₂ (aq) + Na₂SO₄ (aq) → 2NaNO₃ (aq) + BaSO₄ (s)

알짜이온반응식:

Ba²⁺ (aq) + SO₄²⁻ (aq) → BaSO₄ (s) 전체이온반응식:

Ba²⁺ (aq) + 2NO₃⁻ (aq) + 2Na⁺ (aq) + SO₄²⁻ (aq) → 2Na⁺ (aq) + 2NO₃⁻ (aq) + BaSO₄ (s)

4-28

(d) 각 입자가 0.010 mol 이온이라면 형성될 수 있는 침전물의 최대 질량은 얼마인가? (완전 반응이라고 가정하였을때)

풀이: 4개의 Ba²⁺ 입자와 5개의 SO₄^2- 입자.

4 Ba²⁺ particles x 0.010 mol Ba²⁺

1 particle

x 1 mol BaSO⁴

1 mol Ba²⁺ = 0.040 mol BaSO₄ 5 SO₄²⁻ particles x 0.010 mol SO₄²⁻

1 particle

x 1 mol BaSO⁴ 1 mol SO₄²⁻

= 0.050 mol BaSO₄ 예제 4.4

233.4 g BaSO₄ 1 mol BaSO₄

0.040 mol BaSO₄ x = 9.3 g BaSO₄

Ba²⁺ 이온은 BaSO₄ 를 덜 생성하기 때문에 한계반응 물이다.

4-29

4.4 산-염기 반응

 산-염기 반응 (acid –base reaction) = 중화반응 (neutralization reaction) : 산과 염기가 만나 염과 물을 생성하는 반응

 산 (acid)

• 물에 녹아 H

를 생성하는 물질

• 다른 물질에 H

를 내놓을 수 있는 물질

• 다른 물질로부터 비공유 전자쌍을 받을 수 있는 물질

 염기 (base)

• 물에 녹아 OH

를 생성하는 물질

• 다른 물질로부터 H

를 받을 수 있는 물질

• 다른 물질에 비공유 전자쌍을 내놓을 수 있는 물질

4-30

산은 H

O 에서 용해될때 H

이온을 생성하는 물질이다.

→

H₂O

HX H

(aq) + X

(aq)

염기는 H

O에서 용해될때 OH

이온을 생성하는 물질이다.

→

H₂O

MOH M

(aq) + OH

(aq)

산-염기 반응은 중화 반응이라고도 말한다.

4-31

4-32

그림 4.7 전해질로서의 산과 염기.

강산과 강염기는 수용액에서 완전하게 이온으로 해리된다.

그것들은 강 전해질이고 용액에서 전기를 잘 전도가 잘된다.

4-33

그림 4.7 전해질로서의 산과 염기.

약산과 약염기은 수용액에서 매우 조금 이온으로 해리된다.

그것은 약한 전해질이고 용액에서 전기를 잘 전도하지 못한다.

4-34

예제4.5 용액에서 H⁺ (또는 OH^-) 이온의 수 결정하기

문제: 질산은 비료와 폭발물 산업에서 중요한 화학 물질이다. 1.4 M 질산 25.3mL에는 H⁺(aq) 이온이 얼마나 들어 있는가?

35.3 mL soln x 1 L 10³ mL

1.4 mol HNO₃ 1 L soln x

풀이:

질산의1 몰마다 H⁺(aq) 1 몰이방출된다.

= 0.035 mol HNO₃

H₂O

HNO₃ (aq)

→

1 mol H⁺ 1 mol HNO₃

6.022x10²³ 이온 1 mol

= 0.035 mol HNO₃ x x = 2.1x10²² H⁺ 이온

4-35

예제 4.6 산-염기 반응에 대한 이온 반응식 쓰기

문제: 다음 각 산-염기 반응에 대하여 균형 잡힌 분자, 전체 이온, 알짜 이온 반응식을 적고 구경꾼 이온을 지적하라:

(a) 염산(aq) + 수산화 포타슘(aq) →

(b) 수산화 스트론튬(aq) + 과염소산(aq) → (c) 수산화 바륨(aq) + 황산(aq) →

4-36

풀이:

분자반응식:

HCl (aq) + KOH (aq) → KCl (aq) + H₂O (l) (a) 염산(aq) + 수산화 포타슘(aq) →

전체이온반응식:

H⁺ (aq) + Cl⁻ (aq) + K⁺ (aq) + OH⁻ (aq) → K⁺ (aq) + Cl⁻ (aq) + H₂O (l) 알짜이온반응식:

H⁺ (aq) + OH⁻ (aq) → H₂O (l) 구경꾼이온: K⁺ 와 Cl^-

예제 4.6

4-37

풀이:

분자반응식:

Sr(OH)₂ (aq) + 2HClO₄ (aq) → Sr(ClO₄)₂ (aq) + 2H₂O (l) (b) 수산화 스트론튬(aq) + 과염소산(aq) →

전체이온반응식:

Sr²⁺ (aq) + 2OH⁻ (aq) + 2H⁺ (aq) + 2ClO₄⁻ (aq) → Sr²⁺ (aq) + 2ClO₄⁻ (aq) + 2H₂O (l)

전체이온반응식:

2H⁺ (aq) + 2OH⁻ (aq) → 2H₂O (l) or H⁺ (aq) + OH⁻ (aq) → H₂O (l) 구경꾼이온: Sr²⁺ 와 ClO₄⁻

예제 4.6

4-38

풀이:

분자반응식:

Ba(OH)₂ (aq) + H₂SO₄ (aq) → BaSO₄ (s) + 2H₂O (l) (c) 수산화 바륨(aq) + 황산(aq) →

전체이온반응식:

Ba²⁺ (aq) + 2OH⁻ (aq) + 2H⁺ (aq) + SO₄²⁻ (aq) → BaSO₄ (s) + H₂O (l)

알짜 이온 반응식은 구경꾼 이온이 없기 때문에 전체 이온 반응식과 같다.

이 반응은 중화 반응이며 동시에 침전 반응이다.

예제 4.6

4-39

그림 4.8 수용액에서 양성자-전달 과정으로서 센 산-센 염기 반응.

4-40

 적정에 의한 산-염기 반응 정량

• 적정에서, 한 용액의 알려진 농도가 다른 용액의 농도를 측정하는데 사용되어진다.

• 산-염기 적정에서는, 염기의 표준 용액에 미지 몰농도의 산 용액을 첨가한다.

• 산-염기 지시약는 산성과 염기에서 다른 색깔을 나타내며 반응 과정을 관찰하는데 이용된다.

• 당량점(equivalent point): 산성용액의 H

의 몰수와 염기 용액의 OH

이온의 몰수가 같다.

– 플라스크에서 H⁺ 이온의 양= 더해진 OH^- 이온의 양

• 종말점(end point): 염기용액의 약간의 초과(약 0.05ml)로

인하여 지시약의 색이 영구적으로 변하였을 때

4-41

그림 4.9 산-염기 적정.

4-42

에제4.7 적정에서 산 농도 구하기

문제: HCl을 표준화하기 위하여 몇 방울의 지시약 을 첨가한 HCl 50.00 mL를 플라스크에 넣고 산－염기 적정을 실시하였다. 0.1524 M NaOH가 채워진

뷰렛의 초기 눈금이 0.55 mL이었다. 종말점에서 뷰렛 눈금은 33.87 mL이었다.

HCl 용액의 몰 농도는 얼마인가?

풀이:

염기의부피= 33.87 mL – 0.55 mL = 33.32 mL

= 5.078x10⁻³ mol NaOH

균형 반응식의 화학양론적 비로부터,

5.078 x 10^-3 mol NaOH = 5.078 x 10^-3 mol HCl

NaOH (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H₂O (l)

1L 10³ mL

33.32 mL 용액x 0.1524 mol NaOH 1 L 용액

x

5.078x10⁻³ mol HCl 50.00 mL

x 10³ mL

1 L = 0.1016 M HCl

4-43

4.5 산화 - 환원 반응

 산화-환원 반응 (oxidation-reduction reaction, redox reaction)

•

• 전자에 대한 친화력이 낮은 원자 → 전자에 대한 친화력이 높은 원자

• 이온 결합 화합물 : 전자의 전달 (transfer)

• 공유결합화합물 : 전자의 이동 (shift)

 산화 (oxidation) : 전자를 잃는 것, 산화수 증가

환원 (reduction) : 전자를 얻는 것, 산화수 감소

산화수 (oxidation number, O.N.)

: 공유결합에서 모든 전자가 전기음성도가 큰 원자에 속한다는 가정하에 의해 원자에 임의로 할당된 전하

4-44

그림 4.10 구성 원소로부터 (A) 이온 결합 화 합물 (B) 공유 결합 화합물을 형성하는 산화-환원 과정.

4-45

4-46

산화 환원 반응 (Oxidation – Reduction)

대부분의 화학 반응에서 원자의 산화 상태가 변화된다.

산화 상태는 산화수(oxidation number)로 나타낸다.

산화수 분자에 속한 원자의 전자 상태를 나타내는 형식 전하

 분자에 속한 원자의 산화수 총합은 분자의 전하와 같다.

 알칼리 금속(IA족) +1, 알칼리토금속(IIA족) +2

 F -1, 나머지 할로겐 -1: 산소나 다른 할로겐과 결합시 예외

 H +1, 단 금속 하이드라이드에서는 -1, C와 결합시 0

 O -2 : 과산화물 및 F 와 결합시 예외

N₂O

+1 -2

LiH

+1 -1

SO₄^2-

+6 -2

O₂

0

OF₂

+2 -1

H₂O₂

+1 -1

KO₂

+1 -1/2

NaCl

+1 -1

ClO^-

+1 -2

SO₂

+4 -2

I₂

0

KMnO₄

+7 -2 +1

CaH₂

+2 -1

4-47

화합물(혹은 이온) 에 있는 각 원소의 산화수 결정하기

문제: 다음 화합물에서 각 원소의 산화수 (O.N.)를 결정하라:

(a) 염화아연 (b) 삼산화 황 (c) 질산 풀이:

(a) ZnCl₂. 아연의 O.N. 은 +2 이고 염화 이온은 -1 이다.

(b) SO₃. 산화물에서 산소의 O.N.은 -2 고, 따라서 황의 O.N.은+6이어야 한다.

(c) HNO₃. H 의 O.N. 은 +1 이고, 산소는-2.

따라서 N 의 O.N.은+5 가 되어야 한다.

에제4.8

(d) 중크롬산염 이온

(d) Cr₂O₇^-. O 의 O.N. 은 -2 이고, Cr는+6.

4-48

그림 4.12 산화-환원 반응에 대한 용어의 요약.

4-49

그림 4.10

반응성이 있는 주족 원소의 최대 산화수와 최소

산화수.

4-50

예제 4.9 산화제와 환원제의 확인하기

문제: 다음에서 산화제와 환원제를 확인하라:

(a) 2Al (s) + 3H₂SO₄ (aq)

→

(b) PbO (s) + CO (g)

→

→

4-51

(a) 2Al(s) + 3H₂SO₄(aq)

→

풀이:

+6 -2

-2

0 +1 +3

+1

+6 -2

0

Al 의 O.N.은 0 에서 +3 으로 증가하고 산화되었다.

Al 는 환원제다.

H 의 O.N. +1 에서0 으로 감소되었고, H₂SO₄ 환원되었다. H₂SO₄ 는 산화제다.

예제 4.9

4-52

(b) PbO (s) + CO (g)

→

Pb 의O.N. 는+2 에서0 으로 감소; Pb는 환원되었고, PbO 는 산화제이다.

C 의 O.N. 는 +2 에서 +4 으로 증가; C는 산화되었고, CO 가 환원제다.

-2

-2 +4

-2 0

+2 +2

예제 4.9

4-53

(c) 2H₂ (g) + O₂ (g)

→

풀이:

0 +1

-2 0

H₂ 의 O.N. 는 0 에서 +1 으로 증가; 산화되었고, H₂ 가 환원제다.

O 의O.N. 는 0 에서 -2 으로 감소; 환원되었고, O₂ 는 산화제다.

예제 4.9

4-54

4.6 산화 - 환원 반응의 원소

산화-환원 반응의 종류

•

•분해반응 : 한 반응물이 둘 이상의 생성물로 a) 열분해

b) 전기분해

•치환반응 : 물질의 수는 같지만 원자(또는 이온)이 서로 바뀜 a) 금속이 H₂를 치환/ 금속이 다른 금속이온 치환 : 금속의 활성도 계열(금속의 이온화 경향) b) 할로겐의 활성도 계열

• 연소반응 : 빛과 열을 내면서 산소와 반응

4-55

그림 4.13 활성 금속인 리튬은 물로부터 수소를 치환.

4-56

그림 4.14 니켈에 의한 산으로부터 H₂ 의 치환.

Ni (s) + 2H⁺ (aq)

→

0 +1 +2 0

O.N. 증가 산화 발생 환원제

O.N. 감소 환원 발생 산화제

4-57

그림 4.15 반응성이 더 큰 금속(Cu)이 용액으로부터 반응성이 더 작은 금속의 이온(Ag⁺)을 치환한다.

4-58

그림 4.16 금속의 활성도 계열.

가장 활성도가 가장 큰 금속(가장 강한 환원제)은 맨 위에 있고,

가장 활성도가 작은

금속(가장 약한 환원제)은 맨 아래에 있다.

4-59

예제 4.10 산화-환원 반응의 유형 확인

문제: 다음 산화-환원 반응을 결합, 분해, 치환 반응으로 분류하고, 각각에 대하여 균형 분자 반응식뿐만 아니라, (c)에 대해서는 전체 이온 반응식과 알짜 이온 반응식도 쓰고, 산화제와 환원제를 확인하라:

(a) 마그네슘(s) + 질소(g)

→

→

(c) 알루미늄(s) + 질산 납 (II) (aq)

→

4-60

풀이:

(a) 결합반응이고, 그래서 Mg 과 N₂ 가 결합:

Mg 가 환원제이고; N₂ 가 산화제 이다.

3Mg (s) + N₂ (g)

→

0 +2

-3 0

예제 4.10

4-61

(b) 분해반응이고, H₂O₂ 아래와 같이 깨진다:

H₂O₂ 가 산화제이며 동시에 환원제이다.

2 H₂O₂ (l)

→

-1

+1 +1 0

-2

예제 4.10

4-62

(c) 치환반응이고, 용액으로부터 Al 이 Pb²⁺ 로 치환한다.

Al 가 환원제다; Pb(NO₃)₂ 산화제다.

2Al (s) + 3Pb(NO₃)₂ (aq)

→

+2 +3

-2

0 +5 0

+5 -2

알짜이온반응식:

2Al (s) + 3Pb²⁺ (aq)

→

2Al (s) + 3Pb²⁺ (aq) + 2NO₃⁻ (aq)

→