04 섞인 것을 어떻게 다시 나눌까? · 혼합물의 분리

과학물질의 특성중261쪽중2 과학 · 물질의 특성

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

이 자료는

중2 과학 「물질의 특성」 단원의 넷째 편으로, 앞 편에서 배운 밀도·끓는점·용해도를 혼합물을 나누는 방법과 연결하는 학습지입니다. 표지에서 소금과 모래가 섞인 상황을 두고 던진 물음 '여기서 거르기만 하면 소금도 얻은 것일까?', '소금과 물을 둘 다 얻으려면 무엇을 더 해야 할까?'에서 출발해, 물에 녹는 성질과 거름을 함께 이용하기, 밀도 차를 이용할 수 있는 조건 찾기, 끓는점 차와 증류 이해하기, 재결정에서 나오는 고체와 남는 용질 계산하기, 크로마토그래피와 여러 단계의 분리 연결하기의 다섯 유형으로 나누어 나아갑니다. 처음에 알파벳 기호의 물질은 학습용 가상 물질이고 실험 그림은 원리를 나타낸 모식도라는 '이 편의 약속'을 밝히고, 거름·증발·증류·재결정·분별 깔때기·끓임쪽·전개·크로마토그래피 등을 '먼저 구별할 말'로 정리한 뒤, 혼합물의 상태 → 성질을 묻는 질문 → 분리 방법으로 이어지는 판별 순서도를 보여 줍니다. 순서도의 ①~⑦은 각 유형 제목 옆의 '판별도' 번호와 연결됩니다.

유형마다 '대표문제 → 질문으로 이해하기 → 꼭 기억할 지식 → 생활 속 분리 → 대표문제 풀이 → 적용 문제' 순서로 되어 있습니다. 질문 21개(Q01~Q21)에는 '한 줄 답'과 설명이 붙어 있고, '틀린 생각'과 '바른 문장'을 나란히 놓아 '물을 넣으면 모래와 소금이 모두 마른 상태로 나온다', '많이 넣은 액체가 아래층' 같은 오해를 바로잡습니다. 국수 체, 빨대 윗구멍 막기, 냄비 뚜껑의 물방울, 위로 갈수록 추워지는 엘리베이터, 온도에 따라 정원이 바뀌는 대기실, 무빙워크와 옆 가게, 택배 상자의 송장 같은 비유에는 '이 비유는 여기까지만 맞다'를 함께 적었고, 소금물로 볍씨 고르기·통나무와 쇠못 같은 생활 예와 섞임·밀도의 '두 단계 판단', 석출량을 구하는 '같은 순서로 계산하기' 표를 실었습니다. 거름 장치, 녹아 있는 용질이 거름종이를 통과하는 입자 확대 모형, 소금과 모래의 분리 흐름도, 고체 분리용 액체의 밀도 그림, 분별 깔때기, 증발과 증류의 차이, 증기의 길과 냉각수의 길을 구별한 증류 장치, 물과 에탄올 혼합물의 가열 곡선 모식도, 원유의 분별 증류 모식도, 가상 물질 M·N의 용해도 변화 비교, 결정 씻기, 크로마토그래피에서 성분이 서로 다른 속도로 이동하는 과정 그림이 실려 있고, 끝에는 일곱 가지 분리 방법을 이용하는 차이·혼합물·꼭 지킬 것·생활 속 예로 묶은 '한눈에 정리' 표가 있습니다.

문제는 대표문제 5개와 유형별 적용 문제 40개로 모두 45문항입니다. 선택형과 함께 거른 액체·남은 용액·석출량의 질량 구하기, 분리 과정 순서 배열하기, 밀도 계산 뒤 위층 고르기, 잘못된 설명 고쳐 쓰기, 분리 과정 빈칸 채우기, 까닭 쓰기 같은 서술형 문항이 섞여 있습니다. 50~51쪽에 정답 한눈에 보기, 52~61쪽에 정답과 해설이 있고, 계산 문항은 단계별 '계산·판단' 표로, 헷갈리기 쉬운 문항은 '틀린 생각'과 '바른 생각'으로 풀이합니다.

미리보기

실제 학습지의 일부입니다. 누르면 크게 볼 수 있습니다.

혼합물의 상태 → 성질 질문 → 분리 방법 — 고체 + 고체, 액체 + 액체, 고체가 녹은 용액, 색소·소량으로 나눈 뒤 '한쪽만 물에 녹는가?', '서로 잘 섞이지 않는가?' 같은 질문을 따라 ① 녹이고 거르기 + 증발부터 ⑦ 크로마토그래피까지 분리 방법으로 잇는 판별 순서도 · 3쪽

증기와 냉각수는 서로 다른 길로 — 가지 달린 둥근바닥 플라스크의 소금물과 끓임쪽, 가지 부분의 온도계 액체샘, 냉각기의 아래쪽으로 들어가 위쪽으로 나가는 냉각수, 모은 물을 표시한 증류 장치 그림 · 22쪽

원유의 분별 증류: 올라가며 식는다 — 아래는 더 뜨겁고 위는 더 차가운 분별 증류탑에서 증기가 올라가며 식어 석유 가스·휘발유·등유·경유·중유·아스팔트로 나뉘는 모식도 · 24쪽

핵심 정리 · 혼합물의 분리

학습지의 질문 21개 가운데 핵심을 짧게 정리했습니다. 그림·표와 45문항은 PDF에 있습니다.

소금과 모래가 섞인 혼합물은 어떻게 분리하나요?

소금만 물에 녹는다는 차이를 이용합니다. 물을 충분히 넣고 저어 소금을 녹인 뒤 거르면 모래는 거름종이에 남고 소금물은 통과합니다. 거름종이 쪽 모래는 씻고 말리고, 거른 액체 쪽은 물을 증발시켜 소금을 얻습니다. 알갱이 크기가 비슷하면 체만으로는 충분히 나누기 어렵습니다.

소금물은 왜 거름종이를 통과하나요?

물에 녹아 있는 소금의 입자는 일반 거름종이의 틈으로 물과 함께 통과하기 때문입니다. 거름종이는 눈에 보이는 모래 알갱이는 붙잡지만 녹아 있는 소금까지 분리하지는 못합니다. 그래서 거른 액체가 맑더라도 순수한 물이라고 단정할 수 없습니다.

밀도 차로 두 고체를 나누려면 어떤 액체를 써야 하나요?

액체의 밀도가 두 고체의 밀도 사이에 있어야 하고, 고체가 그 액체에 녹거나 반응하지 않아야 합니다. 밀도가 액체보다 작은 고체는 뜨고 큰 고체는 가라앉습니다. 두 고체가 모두 물보다 밀도가 크면 물에서는 둘 다 가라앉으므로, 소금물로 볍씨를 고르듯 액체의 밀도를 알맞게 맞춥니다.

물과 기름은 왜 두 층으로 나뉘고, 분별 깔때기에서는 어느 쪽이 먼저 나오나요?

서로 잘 섞이지 않아 두 층을 이루고, 위아래 위치는 두 액체의 밀도가 정합니다. 기름은 물보다 밀도가 작아 위층이 됩니다. 분별 깔때기는 충분히 기다려 층이 나뉜 뒤 위쪽 마개를 열고 꼭지를 열어 아래층부터 받으며, 경계가 꼭지에 가까워지면 꼭지를 닫습니다. 물과 에탄올처럼 잘 섞이는 액체는 밀도가 달라도 분별 깔때기로 나누기 어렵습니다.

소금물에서 소금을 얻을 때와 물을 얻을 때 방법이 왜 다른가요?

소금이 목적이면 물을 증발시켜 소금을 남기면 되지만, 증발한 물은 밖으로 나가 버립니다. 물이 목적이면 수증기를 냉각기로 보내 다시 액체로 모으는 증류가 필요하고, 소금은 가열 용기에 남습니다. 냄비 뚜껑 안쪽에 물방울이 맺히는 것처럼 기화한 수증기가 차가운 곳에 닿아 다시 액체가 됩니다.

증류 장치에서 온도계와 냉각수는 어디에 두나요?

온도계의 액체샘은 냉각기로 향하는 증기가 지나는 가지 부분에 두어 증기의 온도를 잽니다. 냉각수는 냉각기의 아래쪽에서 넣어 위쪽으로 빼며, 안쪽 관의 증기와 바깥 통의 냉각수는 서로 섞이지 않습니다. 가열 전에 끓임쪽을 넣고, 플라스크의 액체는 절반 이하로 넣으며, 장치 전체를 밀폐하지 않습니다.

물과 에탄올을 증류하면 처음에 순수한 에탄올만 나오나요?

아닙니다. 서로 잘 섞이는 액체 혼합물을 증류하면 처음 모은 액체에 끓는점이 낮은 에탄올이 더 풍부할 뿐, 물도 조금 함께 기화합니다. 순수한 에탄올의 끓는점은 약 78 ℃, 물은 약 100 ℃이지만, 혼합물이 78 ℃에서 에탄올만 모두 내보낸 뒤 100 ℃에서 물만 내보내는 것은 아닙니다. 원유의 분별 증류도 끓는점 차를 이용해 기화와 액화를 반복하며, 휘발유 같은 제품도 여러 성분의 묶음입니다.

재결정에서 석출량은 어떻게 구하나요?

석출량은 처음 녹아 있던 용질의 질량에서 나중에 녹아 있는 용질의 질량을 뺀 값입니다. 나중 물의 질량을 확인하고, 나중 온도에서 녹을 수 있는 최대량을 물의 양에 맞추어 구합니다. '용해도 차'만큼 나오는 계산은 처음에 높은 온도에서 포화였을 때만 바로 쓰며, 차가 음수이면 석출되는 고체가 없는 것입니다. 목표 물질은 결정으로 나오고 불순물은 계속 녹아 있을 수 있는 조건이어야 순도가 높아집니다.

소금물에서 소금을 얻을 때는 왜 식히지 않고 물을 증발시키나요?

소금인 염화 나트륨은 온도가 바뀌어도 용해도가 크게 달라지지 않아, 뜨거운 포화 소금물을 식혀도 나오는 결정이 적기 때문입니다. 질산 칼륨처럼 온도에 따라 용해도가 크게 줄어드는 물질은 냉각으로 많은 결정을 얻기 좋습니다. 천일염을 녹여 불순물을 거른 뒤 다시 물을 증발시켜 소금을 얻는 과정도 재결정의 한 예입니다.

크로마토그래피에서 검은색 잉크가 여러 색으로 나뉘는 까닭은 무엇인가요?

잉크 속 성분들이 같은 조건에서 용매를 따라 이동하는 속도가 서로 다르기 때문입니다. 시작선은 용매 표면보다 위에 연필로 긋고, 뚜껑을 덮어 용매의 증발을 줄입니다. 점이 하나만 보여도 여러 성분이 겹치거나 보이지 않는 성분이 있을 수 있어 순물질이라고 확정하지 않으며, 표준 시료와 비교할 때는 같은 종이·같은 용매에서 전개해야 합니다.

핵심 용어

혼합물: 둘 이상의 순물질이 섞인 것
거름: 액체에 녹지 않은 고체를 거름종이 등으로 걸러 내는 것
거른 액체(여과액): 거름종이를 통과한 액체. 녹아 있는 용질을 포함할 수 있음
증발: 액체 표면에서 액체가 기체로 변하는 현상. 소금물에서 소금을 남길 때 이용
증류: 액체를 기화시킨 뒤 그 증기를 냉각하여 다시 액체로 모으는 방법
분별 증류: 끓는점 차를 이용해 기화와 액화를 반복하며 여러 성분을 나누는 방법. 예: 원유
냉각기: 증기를 식혀 액체로 바꾸는 장치. 안쪽 관에는 증기, 바깥 통에는 냉각수가 흐름
끓임쪽: 액체가 갑자기 끓어오르는 것을 막기 위해 가열 전에 넣는 작은 다공성 조각
분별 깔때기: 서로 잘 섞이지 않아 층을 이룬 액체를 아래층부터 나누어 받는 장치
밀도: 같은 부피당 질량. 층의 위아래와 뜨고 가라앉음을 정함
재결정: 불순물이 섞인 고체를 용매에 녹인 뒤 다시 결정으로 얻어 불순물을 줄이는 방법
석출: 용액에 녹아 있던 용질이 고체로 나오는 현상
석출량: 처음 녹아 있던 용질의 질량 − 나중에 녹아 있는 용질의 질량
크로마토그래피: 성분이 용매를 따라 이동하는 속도의 차이를 이용하여 혼합물을 분리하는 방법
시료·시료점: 성분을 조사하려고 준비한 물질·그 시료를 종이 등에 작게 찍은 점
전개: 용매가 종이를 따라 올라가며 시료의 성분을 이동시키는 과정
시작선: 시료를 찍는 선. 용매 표면보다 위에 연필로 그음

다 풀고 나면

혼합물을 이루는 성분 사이의 성질 차이를 찾아 알맞은 분리 방법과 연결할 수 있다.
녹이고 거르기와 증발로 소금과 모래를 분리하고, 각 단계 뒤 소금이 어디에 있는지 추적할 수 있다.
밀도 차로 고체를 나누는 액체의 조건과 분별 깔때기로 두 액체를 나누는 조건·조작을 설명할 수 있다.
증발과 증류를 구별하고, 증류 장치의 온도계·냉각수·끓임쪽의 역할과 분별 증류의 원리를 설명할 수 있다.
재결정에서 처음 녹아 있던 양과 나중 물의 양으로 석출량과 남은 용액의 질량을 구하고, 나온 고체의 순도를 판단할 수 있다.
크로마토그래피의 원리와 시작선의 위치를 설명하고, 여러 분리 방법을 조합하는 순서를 세울 수 있다.

이렇게 풀면 됩니다

1쪽 표지의 물음과 다섯 유형의 질문을 읽고, 2쪽 '이 편의 약속'과 '먼저 구별할 말', 3쪽 판별 순서도로 혼합물의 상태에 따라 분리 방법을 고르는 흐름을 봅니다. 유형마다 맨 앞의 대표문제(4·12·20·29·39쪽)를 먼저 풀어 봅니다.
'질문으로 이해하기'의 질문을 읽고 내 답을 말해 본 뒤 '한 줄 답'과 설명, 그림을 읽습니다. '틀린 생각'과 '바른 문장'을 견주어 보고, 비유는 '이 비유는 여기까지만 맞다'와 함께 읽습니다. '꼭 기억할 지식'과 '생활 속 분리' 표, 대표문제 풀이로 내 풀이를 점검합니다.
유형별 '적용 문제'(9~11쪽 02~08, 18~19쪽 10~17, 26~28쪽 19~26, 36~38쪽 28~35, 44~48쪽 37~45)를 풀고, 49쪽 '한눈에 정리'로 일곱 가지 분리 방법을 한 번에 정리합니다.
50~51쪽 정답 한눈에 보기와 52~61쪽 정답과 해설로 맞춰 봅니다. 틀린 문항은 해설의 계산·판단 표를 따라가 본 뒤 해당 유형의 질문으로 돌아가 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.