뿌리학습 · 중2 과학탐구 · 화학 반응

일정 성분비 법칙이란 무엇인가요?

일정 성분비 법칙은 한 화합물을 이루는 성분 원소 사이의 질량비가 언제나 일정하다는 법칙입니다. 화합물은 원자들이 정해진 개수비로 결합해 만들어지므로, 그 개수비를 질량으로 바꾼 값도 늘 같습니다. 예를 들어 물을 이루는 수소와 산소의 질량비는 언제나 1 : 8입니다.

개수비를 질량비로 바꾸는 순서 (물, H₂O)
단계	수소	산소
물 1개 속 원자 수	2개	1개
원자 1개의 상대적 질량	1	16
질량(개수 × 질량)	2	16
가장 간단한 정수비	1	8

질량비는 왜 늘 같은가요?

화합물을 이루는 원자들이 언제나 같은 개수비로 결합하기 때문입니다. 물은 어디에서 얻든 수소 원자 2개와 산소 원자 1개로 이루어지며, 다른 비율의 물은 없습니다. 원자 1개의 질량은 원소마다 정해져 있으므로 개수비가 같으면 질량비도 같아집니다. 실험실에서는 원자를 셀 수 없어 저울로 재기 때문에, 이 법칙을 질량비로 나타냅니다.

개수비를 그대로 질량비로 쓰면 왜 틀리나요?

원자는 종류마다 1개의 질량이 달라서, 개수비에 원자 1개의 질량을 곱해야 질량비가 되기 때문입니다. 물에서 수소와 산소의 개수비는 2 : 1이지만, 산소 원자 1개가 수소 원자 1개보다 16배 무겁습니다. 그래서 질량은 2 : 16이 되고, 이를 가장 간단한 정수비로 줄이면 1 : 8입니다. 이 환산 단계를 건너뛴 답이 가장 흔한 오답입니다.

한쪽을 더 많이 넣으면 화합물도 더 생기나요?

아닙니다. 정해진 비율만큼만 결합하므로 한쪽이 먼저 다 쓰이면 반응이 멈추고 다른 쪽은 남습니다. 수소 2 g과 산소 32 g을 반응시키면 수소 2 g에 맞는 산소는 16 g뿐이라 물 18 g이 생기고 산소 16 g이 남습니다. 그래서 계산할 때는 먼저 어느 쪽이 먼저 바닥나는지를 정하고, 그쪽을 기준으로 생성물의 양을 구합니다.

이 단원 시험에서 묻는 것

학교 시험은 교육과정 성취기준을 바탕으로 출제됩니다. 이 단원의 성취기준은 다음을 할 수 있는지 확인하도록 정하고 있습니다.

[9과16-04]화합물을 구성하는 성분 원소의 질량비가 일정함을 실험 자료를 해석하여 설명할 수 있다.

자주 하는 착각

착각 · 원자의 개수비가 곧 질량비다.

왜 헷갈릴까 · 개수와 질량을 같은 것으로 다루기 쉽기 때문입니다.

바른 설명 · 원자 1개의 질량은 종류마다 다릅니다. 개수비에 각 원자 1개의 질량을 곱해야 질량비가 됩니다.

착각 · 한 성분을 많이 넣으면 그만큼 화합물이 더 생긴다.

왜 헷갈릴까 · 재료를 많이 넣으면 결과물도 많아진다는 일상 경험을 그대로 적용하기 때문입니다.

바른 설명 · 화합물은 정해진 비율로만 생깁니다. 부족한 쪽이 다 쓰이는 순간 반응이 멈추고 나머지는 남습니다.

착각 · 생성물의 양은 많이 넣은 쪽을 기준으로 계산한다.

왜 헷갈릴까 · 주어진 숫자 중 큰 쪽에 먼저 눈이 가기 때문입니다.

바른 설명 · 먼저 다 쓰이는 쪽이 생성물의 양을 정합니다. 계산 전에 어느 쪽이 남는지부터 판단합니다.

스스로 확인

구리와 산소는 4 : 1의 질량비로 결합해 산화 구리가 됩니다. 구리 8 g이 모두 반응하려면 산소는 몇 g 필요할까요?정답 보기

2 g입니다.

질량비가 구리 : 산소 = 4 : 1이므로 구리 8 g에는 산소 2 g이 결합하고, 산화 구리 10 g이 생깁니다.

같은 반응에서 구리 12 g과 산소 5 g을 반응시키면 산화 구리는 몇 g 생길까요?정답 보기

15 g입니다.

구리 12 g에 필요한 산소는 3 g이라 구리가 먼저 다 쓰입니다. 구리 12 g + 산소 3 g = 15 g이 생기고 산소 2 g이 남습니다.

이 단원, 내가 꺼낼 수 있는지 확인해 볼까요?

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