KMnO₄의 Mn, H₂O₂의 O, Cr₂O₇²⁻의 Cr의 산화수를 각각 구해 보세요.
- 1KMnO₄: K는 +1, O는 −2이므로 (+1) + x + 4 × (−2) = 0, x = +7
- 2H₂O₂: H는 +1이므로 2 × (+1) + 2y = 0, y = −1(과산화물이라 O가 −2가 아니에요)
- 3Cr₂O₇²⁻: 2z + 7 × (−2) = −2, 2z = +12, z = +6
답Mn +7, O −1, Cr +6
HIGH 2 / UNIT 11
산화수와 화학 전지
「화학 반응의 세계」 산화수 변화로 산화·환원을 판단하고 화학 전지를 분석합니다.
건전지 속에서는 어떤 반응이 전자를 한쪽 방향으로 밀어낼까요?
산화수와 화학 전지: 핵심 개념
고2 수준에 맞춰 이 단원에서 꼭 알아야 할 내용을 정리했어요.
- 01
산화수는 공유 전자쌍을 전기 음성도가 큰 원자가 모두 가진다고 보고 정한 가상의 전하이며, 홑원소 물질을 이루는 원자의 산화수는 0이에요.
- 02
화합물에서 H는 대개 +1, O는 대개 −2이고(과산화물의 O는 −1), 중성 화합물에 든 원자들의 산화수 합은 0, 다원자 이온은 이온의 전하와 같아요.
- 03
산화수가 증가하면 산화, 감소하면 환원이에요. 산화와 환원은 동시에 일어나며, 증가한 산화수의 총합과 감소한 산화수의 총합은 같아요.
- 04
화학 전지는 산화·환원 반응에서 이동하는 전자를 도선으로 흐르게 해 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸며, 산화가 일어나는 전극이 (−)극이에요.
- 05
다니엘 전지에서는 반응성이 큰 아연이 산화되어 Zn²⁺로 녹아 나오고, Cu²⁺가 환원되어 구리 전극에 석출되며, 염다리 속 이온이 두 용액의 전하 균형을 맞춰요.
풀이 예제
다니엘 전지(Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu)를 작동시켰더니 아연 전극의 질량이 6.5 g 줄었어요. 도선으로 이동한 전자는 몇 mol이고, 구리 전극에 석출된 구리는 몇 g일까요? (원자량 Zn = 65, Cu = 64)
- 1녹아 나간 아연의 양: 6.5 g ÷ 65 g/mol = 0.1 mol
- 2Zn → Zn²⁺ + 2e⁻이므로 이동한 전자는 0.1 mol × 2 = 0.2 mol이에요.
- 3Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu이므로 전자 0.2 mol로 구리 0.1 mol이 석출돼요: 0.1 mol × 64 g/mol = 6.4 g
답전자 0.2 mol, 구리 6.4 g 석출
수소 연료 전지는 (−)극에서 수소가 산화되고 (+)극에서 산소가 환원되며, 그사이 도선으로 흐르는 전자로 전기를 만들고 생성물로는 물만 나와요.
- 산화수
- 전자를 주고받은 것으로 보고 원자에 매긴 가상의 전하
- 산화제
- 자신은 환원되면서 다른 물질을 산화시키는 물질
- 환원제
- 자신은 산화되면서 다른 물질을 환원시키는 물질
- 염다리
- 두 전해질 용액을 이어 이온을 이동시켜 전하 균형을 맞추는 장치
수학적 모형과 불확실성을 고려해 과학적 주장을 논증합니다.
논증하기검증하기한계 평가하기
산화수와 화학 전지, 직접 해 보세요.
배운 개념이 주변에서 실제로 맞는지 관찰하고, 핵심 용어로 설명해 보세요.
- STEP 1
교사와 함께 아연판을 황산 구리(Ⅱ) 수용액에 담가 표면과 용액 색의 변화를 관찰하고 산화수로 설명한다.
- STEP 2
다니엘 전지 그림에 전자의 이동 방향, (−)극과 (+)극, 염다리 속 이온의 이동을 표시한다.
- STEP 3
레몬 전지에 꽂는 금속판의 종류를 바꾸어 전압을 재고 금속의 반응성 차이로 설명한다.
산화수와 화학 전지 학습 목표
이 사이트가 정한 단원별 학습 목표예요. 국가 교육과정의 공식 성취기준이 아니에요.
- 01
산화수 변화로 산화제와 환원제를 판단할 수 있다.
- 02
화학 전지에서 전자의 이동 방향과 (−)극·(+)극에서 일어나는 반응을 설명할 수 있다.
수치에서 패턴을 찾아보세요.
바꾼 조건: 다니엘 전지에 흐른 전하량(9650·19300·28950·38600 C) · 측정한 값: (+)극에 석출된 구리의 질량(Cu = 64, 1 mol 전자 = 96500 C) (g)
| 다니엘 전지에 흐른 전하량(9650·19300·28950·38600 C) | (+)극에 석출된 구리의 질량(Cu = 64, 1 mol 전자 = 96500 C) (g) |
|---|---|
| 조건 1 | 3.2 |
| 조건 2 | 6.4 |
| 조건 3 | 9.6 |
| 조건 4 | 12.8 |
자료를 근거로 내릴 수 있는 가장 타당한 결론은 무엇인가요?
산화수와 화학 전지: 개념을 적용해 보세요.
진행 중황산(H₂SO₄)에서 황(S)의 산화수는?
2Mg + O₂ → 2MgO 반응에 대한 설명으로 옳은 것은?
다니엘 전지(Zn | ZnSO₄(aq) ‖ CuSO₄(aq) | Cu)가 작동할 때의 설명으로 옳은 것은?
Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ 반응에서 산화제로 작용하는 물질은?
화학 전지에서 염다리의 역할로 옳은 것은?
주장–증거–추론으로 설명하세요.
건전지 속에서는 어떤 반응이 전자를 한쪽 방향으로 밀어낼까요?
관련 핵심 단원에서 조건을 바꾸며 더 깊이 살펴보세요.
‘원자와 화학 반응’ 핵심 단원: 원자의 결합이 바뀌어 새로운 물질이 만들어지는 과정을 식으로 표현합니다.
원자와 화학 반응 핵심 단원 열기 ↗