03 얼마나 녹을 수 있고, 식히면 얼마나 나올까? · 용해도와 용해도 곡선

과학물질의 특성중266쪽중2 과학 · 물질의 특성

PDF 열기 새 창에서 열립니다. 인쇄하거나 저장해서 쓰세요. 정답·해설이 뒤쪽에 함께 있습니다.

이 자료는

중2 과학 「물질의 특성」 단원의 셋째 편으로, 끓는점·녹는점·어는점에 이어 용해도와 용해도 곡선을 다루는 학습지입니다. 표지의 물음 '계속 젓기만 하면 설탕을 끝없이 녹일 수 있을까?', '따뜻할 때 모두 녹았던 고체가 식힌 뒤 다시 나타나는 까닭은 무엇일까?'에서 출발해, 용해·포화와 녹는 빠르기 구별하기, 물 100 g 기준을 실제 물의 양으로 바꾸기, 용해도 곡선과 포화 상태 읽기, 냉각·증발과 석출량 계산하기, 기체의 용해도와 생활 속 현상 연결하기의 다섯 유형으로 나누어 나아갑니다. 처음에 고체의 용해도를 g/물 100 g으로 나타내고 알파벳 기호의 물질은 계산용 가상 물질로 본다는 '이 편의 약속'을 밝히고, 용질·용매·용액·수용액·결정·용해·융해·석출을 '먼저 구별할 말'로 정리한 뒤, 용액과 녹지 않은 고체를 따로 세는 '질량을 세는 범위'를 보여 줍니다.

유형마다 '대표문제 → 질문으로 이해하기 → 꼭 기억할 지식 → 대표문제 풀이 → 적용 문제' 순서로 되어 있습니다. 질문 20개(Q01~Q20)에는 '한줄답'과 설명, 표가 붙어 있고, '틀린 생각'과 '바른 문장'을 나란히 놓아 '고체가 안 보이면 용질의 질량도 0이 된다', '냉각과 증발은 둘 다 언제나 용해도를 낮춘다' 같은 오해를 바로잡습니다. 운동장으로 흩어진 학생들, 좌석 수가 정해진 대기실, 과자 봉지의 '100 g당' 표시, 좌석이 줄어든 대기실, 쉬는 시간의 교실 문 같은 비유에는 '이 비유는 여기까지만 맞다'를 함께 적었고, 포화 확인 순서·계산 3칸·곡선 읽기 3단계·석출량 판단 순서·기체 용해도 2×2 판을 '한눈에 보는 틀'로 정리했습니다. 설탕 입자가 물속에 고르게 퍼지는 입자 모형, 물과 녹아 있는 용질·남은 고체를 나눈 질량 막대 모형, A·B·C의 용해도 곡선과 곡선 위쪽·아래쪽 영역 그림, 냉각과 증발을 좌석으로 비교한 그림, 불포화 용액을 냉각하는 두 경로, 탄산음료 개봉 전후의 입자 확대 모형, 재결정 과정 그림이 실려 있고, 끝에는 자주 묻는 말과 먼저 구별할 것을 정리한 '한눈에 정리'가 있습니다.

문제는 대표문제 5개, 유형별 적용 문제 30개, 여러 유형을 섞은 통합 확인 문제 5개로 모두 40문항입니다. 선택형과 함께 녹은 양·남은 양·석출량 구하기, 포화 여부 판단, 잘못된 설명 고쳐 쓰기, 비교할 실험 쌍 고르기, 까닭 쓰기 같은 서술형 문항이 섞여 있습니다. 53~54쪽에 빠른 정답, 55~66쪽에 자세한 해설이 있고, 단계별 풀이와 오답 확인, 서술형 인정 범위, 문항마다 '다시 볼 질문'이 적혀 있습니다.

미리보기

실제 학습지의 일부입니다. 누르면 크게 볼 수 있습니다.

냉각과 증발을 좌석으로 비교하기 — 냉각(60석 → 20석, 일어선 사람 40명)과 증발(방 3/4, 20석 → 15석, 일어선 사람 5명)을 좌석 그림으로 나란히 놓고 물 100 g의 최대량 변화와 연결한 그림 · 32쪽

불포화 용액을 냉각하는 두 경로 — 물 100 g에 A 45 g과 15 g이 녹은 용액을 60 ℃에서 20 ℃로 식히는 경로를 용해도 곡선 위에 화살표로 그리고, 물·녹아 있는 용질·석출 고체를 질량 막대로 나타낸 그림 · 35쪽

탄산음료를 열면 기체가 빠져나온다 — 개봉 전·뒤의 병과 이산화 탄소 압력, 기체와 액체 사이의 들어옴·나옴 흐름을 비교한 입자 확대 모형 · 43쪽

핵심 정리 · 용해도와 용해도 곡선

학습지의 질문 20개 가운데 핵심을 짧게 정리했습니다. 그림·표와 40문항은 PDF에 있습니다.

설탕이 물에 녹으면 설탕은 사라진 건가요?

아닙니다. 설탕 입자가 물속에 고르게 퍼져 덩어리로 보이지 않을 뿐, 설탕은 용액 속에 있습니다. 설탕과 물이 밖으로 나가지 않았다면 전체 질량은 보존되어, 물 80 g에 설탕 20 g을 모두 녹이면 설탕물은 100 g입니다. 설탕물은 맑게 보여도 물과 설탕이 섞인 혼합물입니다.

포화 용액과 불포화 용액은 어떻게 다른가요?

일정한 온도에서 용질이 녹을 수 있는 최대량까지 녹아 더 녹일 수 없는 용액이 포화 용액, 같은 용질을 더 녹일 수 있는 용액이 불포화 용액입니다. 포화 용액에 같은 용질을 더 넣으면, 온도와 물의 양이 그대로라면 추가한 고체는 녹지 않고 남습니다. 좌석이 정해진 대기실처럼 넣은 양과 실제로 녹은 양을 구별해야 합니다.

바닥에 고체가 없으면 불포화 용액인가요?

꼭 그렇지는 않습니다. 최대량이 꼭 맞게 모두 녹은 포화 용액도 바닥에 고체가 없습니다. 같은 온도를 유지한 채 같은 용질을 조금 더 넣고 충분히 저어, 추가한 고체가 더 녹으면 처음에 불포화, 전혀 더 녹지 않으면 처음부터 포화였다고 판단합니다.

잘게 부수고 저으면 더 많이 녹나요?

같은 온도와 같은 물의 양에서는 더 빨리 녹게 할 수 있지만, 최대로 녹는 양 자체는 바뀌지 않습니다. 잘게 부수면 물과 닿는 면적이 넓어지고, 저으면 용질 주변의 물이 바뀌어 일정 시간 동안 녹는 양이 달라질 수 있습니다. 충분히 기다린 뒤의 최대량은 용해도가 정합니다.

용해도의 '물 100 g'은 무슨 뜻이고, 물의 양이 바뀌면 용해도도 달라지나요?

용해도는 어떤 온도에서 용매 100 g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 질량이며, 이 편에서는 용액이 아닌 물 100 g을 기준으로 합니다. 같은 온도와 같은 용질·용매라면 용해도는 같고, 최대로 녹는 총량만 물의 양에 비례합니다. 용해도가 40 g/물 100 g이면 물 75 g에는 최대 40×0.75=30 g, 물 200 g에는 최대 80 g이 녹습니다.

포화 용액의 질량만 알 때 물의 질량은 어떻게 구하나요?

포화 용액에서 물과 용질의 질량비가 '100 : 용해도'라는 점을 이용합니다. 용해도가 25 g/물 100 g이면 포화 용액 125 g은 물 100 g과 용질 25 g이고, 250 g은 그 2배인 물 200 g과 용질 50 g입니다. 이 관계는 포화 용액이라는 조건이 있어야 쓸 수 있습니다.

녹아 있는 양만 알면 용해도를 알 수 있나요? 농도와는 어떻게 다른가요?

용해도는 최대량이므로 물의 질량과 포화 여부까지 알아야 합니다. 물 100 g에 용질 25 g이 녹아 있어도 포화라는 조건이 있어야 용해도를 25 g/물 100 g으로 확정할 수 있습니다. 질량 퍼센트 농도는 용질의 질량을 용액의 질량으로 나눈 비율이라, 같은 용액의 농도는 25÷125×100=20%입니다.

용해도 곡선은 어떻게 읽나요?

가로축은 온도, 세로축은 그 온도에서 물 100 g에 최대로 녹는 용질의 질량입니다. 실제 녹아 있는 양을 물 100 g 기준으로 바꾸어 찍었을 때 곡선과 겹치면 포화, 곡선 아래쪽이면 불포화입니다. 곡선 위쪽은 넣은 양을 찍은 것인지 확인해야 하며, 넣은 양이라면 충분히 저은 뒤 최대량만 녹고 나머지는 고체로 남습니다. 물이 50 g이면 녹은 양을 2배로 바꾼 뒤 곡선과 비교합니다.

모든 고체는 온도가 높을수록 더 많이 녹나요?

대부분의 고체는 온도가 높아질수록 용해도가 커지지만, 변화가 작거나 오히려 작아지는 고체도 있습니다. 실제 물질의 예로 질산 칼륨은 온도가 높아질수록 용해도가 크게 커지고, 염화 나트륨은 변화가 작습니다. 같은 조건에서 물질마다 용해도가 달라 용해도는 물질을 구별하는 특성이지만, 한 온도에서 값이 같다는 이유만으로 같은 물질이라고 단정하지는 않습니다.

따뜻할 때 녹았던 고체가 식히면 왜 다시 나오나요?

냉각으로 용해도가 작아져 처음 녹아 있던 양을 전부 녹인 채로 유지할 수 없기 때문입니다. 60 ℃의 물 100 g에 60 g이 녹아 있던 용질이 20 ℃에서 20 g까지만 녹을 수 있다면, 남는 40 g이 고체로 나오는데 이것이 석출입니다. 나오는 것은 물이 언 것이 아니라 용질이며, 처음부터 녹지 않았던 고체와 새로 나온 고체는 구별합니다.

석출량은 용해도 차만 빼면 되나요?

처음 포화이고, 물의 양이 그대로이며, 냉각으로 용해도가 감소한다는 세 조건을 모두 만족할 때만 '용해도 차 × 물의 양에 따른 배수'로 구합니다. 그렇지 않으면 처음 실제로 녹아 있던 양과 나중 온도의 최대량을 비교합니다. 불포화 용액도 나중 최대량보다 많이 녹아 있었다면 석출되고, 처음 양이 나중 최대량 이하이면 석출량은 0입니다.

온도를 그대로 두고 물만 증발시켜도 고체가 나오나요?

나올 수 있습니다. 물의 양이 줄면 최대로 녹여 둘 수 있는 용질의 총량이 줄기 때문입니다. 이때 온도가 같으므로 용해도는 그대로이고, 줄어든 것은 물의 양입니다. 냉각은 온도에 따른 용해도를 바꾸고, 일정 온도에서의 증발은 용매의 양을 줄인다는 점을 구별합니다.

기체는 찬물과 따뜻한 물 중 어디에 더 많이 녹나요?

같은 기체의 압력에서 일반적으로 온도가 낮을수록 기체의 용해도가 큽니다. 물을 따뜻하게 하면 녹아 있던 기체 입자의 운동이 활발해져 물 밖으로 빠져나오기 쉬워집니다. 물고기가 이용하는 산소도 물에 녹아 있는 산소이며, 실제 연못의 산소량은 수온뿐 아니라 생물의 호흡·광합성·공기와의 접촉에도 영향을 받습니다.

탄산음료 뚜껑을 열면 왜 기포가 나오나요?

음료 위의 이산화 탄소가 가하는 압력이 낮아져 용해도가 작아지고, 녹아 있던 이산화 탄소가 빠져나오기 때문입니다. 다른 조건이 같을 때 기체가 액체 위에서 가하는 압력이 높을수록 그 기체는 더 많이 녹을 수 있습니다. 이 기포는 물이 산소와 수소로 분해되어 생긴 것이 아닙니다.

용해도 차를 이용해 혼합물을 분리할 수 있나요?

있습니다. 같은 용매에 녹는 정도와 온도에 따른 용해도 변화가 다르면, 고온에서 녹인 뒤 냉각하여 원하는 고체를 결정으로 얻는 재결정에 이용할 수 있습니다. 원하는 물질은 많이 석출되고 불순물은 용액에 남는 조건을 고르며, 용매를 증발시켜 결정을 얻을 수도 있습니다. 다만 식혔다고 불순물이 전혀 없는 고체가 저절로 얻어지는 것은 아닙니다.

핵심 용어

용질: 용매에 녹는 물질. 예: 설탕물의 설탕
용매: 용질을 녹이는 물질. 예: 설탕물의 물
용액: 용질이 용매에 고르게 녹아 있는 혼합물. 질량은 용매 + 실제로 녹아 있는 용질
수용액: 물이 용매인 용액
용해: 용질이 용매에 고르게 섞여 녹는 현상(융해와 다름)
융해: 고체가 액체로 상태 변화하는 현상. 예: 얼음이 물로 변함
결정: 입자들이 규칙적으로 배열되어 일정한 모양을 이루는 고체
석출: 용액에 녹아 있던 용질이 고체로 나오는 현상
포화 용액: 일정한 온도에서 용질이 최대량까지 녹아 더 녹일 수 없는 용액
불포화 용액: 그 온도에서 같은 용질을 더 녹일 수 있는 용액
과포화: 최대량보다 많은 용질이 모두 녹아 있는 특별하고 불안정한 경우
용해도: 어떤 온도에서 용매 100 g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 질량. 단위 g/물 100 g
용해도 곡선: 가로축은 온도, 세로축은 그 온도에서의 용해도를 나타낸 그래프
질량 퍼센트 농도: 녹아 있는 용질의 질량 ÷ 용액의 질량 × 100. 용해도와 기준이 다름
기체의 용해도: 같은 기체에서 온도가 낮을수록, 기체의 압력이 높을수록 커짐
재결정: 고온에서 녹인 뒤 냉각하여 고체를 결정으로 다시 얻는 과정. 혼합물 분리에 이용

다 풀고 나면

용질·용매·용액을 구별하고, 보이지 않게 녹은 용질도 용액의 질량에 포함됨을 설명할 수 있다.
포화 용액과 불포화 용액을 구별하고, 녹는 빠르기와 최대로 녹는 양이 다름을 설명할 수 있다.
용해도가 물 100 g 기준의 최대량임을 알고, 실제 물의 양에 맞추어 최대로 녹는 양과 포화 용액 속 물·용질의 질량을 구할 수 있다.
용해도 곡선의 축을 읽고, 점의 위치로 포화 여부를 판단하며 온도에 따른 물질별 용해도 변화를 비교할 수 있다.
냉각이나 증발로 석출되는 양을 처음 녹아 있던 양과 나중 최대량을 비교하여 구할 수 있다.
기체의 용해도가 온도와 압력에 따라 달라짐을 알고, 탄산음료의 기포·물속 산소·재결정 같은 현상과 연결할 수 있다.

이렇게 풀면 됩니다

2쪽 '이 편에서 답할 질문'에서 다섯 유형의 물음과 '이 편의 약속', '먼저 구별할 말'을 확인하고, 3쪽 '질량을 세는 범위'로 용액과 남은 고체를 따로 세는 법을 봅니다. 유형마다 맨 앞의 대표문제(4·13·20·29·39쪽)를 먼저 풀어 봅니다.
'질문으로 이해하기'의 질문을 읽고 내 답을 말해 본 뒤 '한줄답'과 설명, 그림·표를 읽습니다. '틀린 생각'과 '바른 문장'을 견주어 보고, 비유는 '이 비유는 여기까지만 맞다'와 함께 읽습니다. '한눈에 보는 틀'의 순서대로 계산해 보고, '꼭 기억할 지식'과 대표문제 풀이로 내 풀이를 점검합니다.
유형별 '적용 문제'(11~13쪽 02~07, 19~20쪽 09~14, 27~29쪽 16~21, 37~39쪽 23~29, 46~48쪽 31~35)를 풉니다.
48쪽 '한눈에 정리'로 헷갈리기 쉬운 물음을 확인한 뒤 49~52쪽 '통합 확인 문제' 5문항(36~40)을 풉니다.
53~54쪽 빠른 정답과 55~66쪽 자세한 해설로 맞춰 봅니다. 틀린 문항은 해설 끝의 '다시 볼 질문'으로 돌아가 질문과 설명을 다시 읽습니다.

PDF 열기

이 자료에 의견 보내기

틀린 곳을 찾았거나, 궁금한 점, 다음에 나왔으면 하는 자료가 있으면 알려 주세요. 보낸 내용은 공개되지 않고 선생님만 읽습니다.