화학반응하여 생성되는 물질의 규칙을 알아 보자.
1. 산화수
▣ 산화수가 증가하면 산화, 감소하면 환원이다.
▣ 자유원소 (He, O2 등) 상태에서 산화수는 0이다.
▣ 다원자 이온에서 산화수 합은 그 이온의 전하와 같다.
▣ 화합물 안의 모든 원자의 산화수 합은 0이다.
|
-7
|
-6
|
-5
|
-4
|
-3
|
-2
|
-1
|
0
|
|
+1
|
+2
|
+3
|
+4
|
+5
|
+6
|
+7
|
+8
|
|
H
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|
|
|
|
|
He
|
|
Li
|
Be
|
B
|
C
|
N
|
O
|
F
|
Ne
|
|
Na
|
Mg
|
Al
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Si
|
P
|
S
|
Cl
|
Ar
|
|
K
|
Ca
|
|
|
|
|
|
|
빨간색의 글자는 예를 들어 수소 H의 경우 +1도 될 수 있고 -7도 될 수 있는데 대개는
+1이 된다는 것을 나타낸다. 빨간색 글자의 산화수를 갖는 것이 일반적이라는 말이다.
Na2CO3는 Na와 C와 O가 결합된 것이다.
C는 +4이고 O는 -2이다. 그런데 O는 3개가 있으므로 -6이 된다.
따라서 전체 합은 0이 되어야 하므로 +4 + (-2 × 3) + Na = 0 에서 Na는 +2가 되어야
하므로 Na2 가 된다.
NaOH는 Na와 OH가 결합된 것이다.
Na는 +1이고 OH는 -1이므로 산화수로 결합되는 것이다.
Na2O2는 Na와 O가 결합된 화합물이다.
이 경우에는 과산화물인데 과산화물의 경우에는 산소 O의 산화수는 -1이 된다.
따라서 Na는 +1이고 O는 -1이므로 Na2O2가 되는 산화수로 결합되는 것이다.
Ca(OH)2 는 Ca와 (OH)가 결합된 것이다.
Ca의 산화수는 +2이고 (OH)의 산화수는 O는 -2, H는 +1이므로 OH는 산화수가 -1이다.
따라서 Ca는 +2이고 (OH)는 -1이므로 Ca(OH)2로 결합하게 된다.
2. 화학반응의 종류
가. 연소반응
▣ 연소반응은 어떤 반응물이 산소화 반응하는 것을 의미한다. 대표적인 4가지 반응물의 연소형태를 나타내면 다음과
같다. 편의를 위해 화학식만 나타낸다.
C + O2 → CO2
H2 + O2 → H2O
S + O2 → SO2
P + O2 → P2O5
[핵심 Key]
CS2의 연소반응에서 C는 연소되어 CO2를 생성하고 S는 연소되어 SO2를 생성하므로
CS2 + O2 → CO2 + SO2
(미정계수법 생략)
CH3COOH 의 연소반응에서 C는 CO2를 생성하고 H는 H2O생성하므로
CH3COOH + H2 → CO2 + H2O
(미정계수법 생략)
산소는 산소와 반응하므로 다른 생성물이 나오지 않는다.
나. 물과의 반응
▣ 위험물이 물과 반응하면 반응식이 다음과 같이 나타난다.
AB + H2O → A(OH)n + BH
⊙ n은 A의 주기율표 족을 의미한다. 예를 들어,
CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2
Ca(OH)2는 Ca가 주기율표 2족 원소이기 때문에 n = 2가 된다.
※ 물과의 반응에서 자주 출제되는 반응식
|
수소화나트륨
|
NaH + H2O → NaOH + H2
수소화나트륨 물 수산화나트륨 수소
|
|
인화칼슘
|
CaP2 + H2O → 3 (CaOH)2 + 2PH3
인화칼슘 물 수산화칼슘 포스핀(인화수소)
|
|
탄화칼슘
|
CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2
탄화칼슘 물 수산화칼슘 아세틸렌
|
|
탄화알루미늄
|
Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4
탄화알루미늄 물 수산화알루미늄 메탄
|
▣ 알칼리금속의 과산화물은 물과 반응시 산소를 발생한다.
2Na2O2 + 2H2O → 4NaOH + O2
과산화나트륨 물 수산화나트륨 산소
[핵심 Key]
▣ 물과의 반응시 생성되는 기체
⊙ 수소화나트륨 → 수소
⊙ 인화칼슘 → 포스핀(인화수소)
⊙ 탄화칼슘 → 아세틸렌
⊙ 탄화알루미늄 → 메탄
⊙ 트리에틸알루미늄 → 에탄
⊙ 알칼리금속의 과산화물 → 산소
⊙ 대부분의 금속류 → 수소
다. 분해반응
▣ 산소를 함유하는 제1류, 제5류, 제6류 위험물의 분해 반응식이 대부분이다.
라. 기타 반응식
① 산과의 반응
⊙ 무기과산홤루은 산과 반응시 과산화수소를 생성한다.
CaO2 + 2HCl → CaCl2 + H2O2
과산화칼슘 염산 염화칼슘 과산화수소
⊙ 금속이 산과 반응하는 것은 물과 반응하는 것과 마찬가지로 수소를 발생한다.
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
마그네슘 염산 염화마그네슘 수소
② 산과의 반응
⊙ 무기과산화물은 산과 반응시 과산화수소를 생성한다.
CaO2 + 2HCl → CaCl2 + H2O2
과산화칼슘 염산 염화칼슘 과산화수소
⊙ 금속이 산과 반응하는 것은 물과 반응하는 것과 마찬가지로 수소를 발생한다.
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
마그네슘 염산 염화마그네슘 수소
③ 에틸렌 직접 산화
C2H4 + PdCl2 + H2O → CH3CHO + Pd + 2HCl
P4 + 3NaOH + 3H2O → PH3 + 3NaH2PO2
황린 수산화나트륨 물 포스핀(인화수소) 차아인산나트륨
※ 참고
▣ 기타 반응은 화학반응식 중에서 출제 비중이 높진 않지만 출제되었던 문제가 그대로 나오거나 약간 변형되어
나오므로 출제된 화학반응식은 꼭 연습해 보아야 한다.
3. 유별 화학반응식
가. 제1류 위험물
|
등급
|
품명
|
지정
수량
|
대표
위험물
|
분자식
|
분해
|
물
+H2O
|
산
|
이산화탄소
+CO2
|
|
Ⅰ
|
무기과산화물
|
50㎏
|
과산화칼륨
|
K2O2
|
→K2O+O2
|
KOH
+O2
|
CH3COOH→
CH3COOK+
H2O2
|
K2CO3+
O2
|
|
과산화
나트륨
|
Na2O2
|
|
NaOH
+O2
|
CH3COOH→
CH3COONa+
H2O2
|
Na2CO3
+ O2
|
|||
|
Ⅰ
|
아염소산염류
|
50㎏
|
아염소산
나트륨
|
NaClO2
|
|
해당
없음
|
|
|
|
Ⅰ
|
과염소산염류
|
50㎏
|
과염소산
칼륨
|
KClO4
|
KCl+O2
|
해당
없음
|
|
|
|
과염소산
나트륨
|
NaClO4
|
|
해당
없음
|
|
|
|||
|
Ⅰ
|
염소산염류
|
50㎏
|
염소산
칼륨
|
KClO3
|
KCl+O2
|
해당
없음
|
|
|
|
염소산
나트륨
|
NaClO3
|
NaCl+O2
|
해당
없음
|
|
|
|||
|
Ⅱ
|
아이오딘산
염류
|
300㎏
|
아이오딘산칼륨
|
KIO3
|
|
해당
없음
|
|
|
|
Ⅱ
|
브롬산염류
|
300㎏
|
브롬산
암모늄
|
NH4BrO3
|
|
해당
없음
|
|
|
|
Ⅱ
|
질산염류
|
300㎏
|
질산칼륨
|
KNO3
|
KNO2+O2
|
해당
없음
|
|
|
|
질산
나트륨
|
NaNO3
|
NaNO2 +
O2
|
해당
없음
|
|||||
|
질산
암모늄
|
NH4NO3
|
N2+O2
+H2O
|
해당
없음
|
|
|
|||
|
Ⅲ
|
중크롬산
염류
|
1000㎏
|
중크롬산
칼륨
|
K2Cr2O7
|
4K2CrO4 +
2Cr2O3 +
3O2
|
해당
없음
|
|
|
|
Ⅲ
|
과망간산
염류
|
1000㎏
|
과망간산
칼륨
|
KMnO4
|
K2MnO4 +
MnO2 +O2
|
해당
없음
|
|
|
나. 제2류 위험물
|
등급
|
품명
|
지정
수량
|
위험물
|
분자식
|
산소
+ O2
|
물
+H2O
|
염산
|
기타
|
|
Ⅱ
|
황화린
|
100㎏
|
삼황화린
|
P4S3
|
SO2 +
2P2O5
|
|
|
|
|
오황화린
|
P2S5
|
P2O5
+ SO2
|
H3PO4 +H2S
=========2H2S + 3O2
→ 2SO2+2H2O
|
|||||
|
칠황화린
|
P4S7
|
P2O5 +
SO2
|
|
|
|
|||
|
Ⅱ
|
황
|
100㎏
|
황
|
S
|
SO2
|
|
|
|
|
Ⅱ
|
적린
|
100㎏
|
인
|
P
|
|
|
|
|
|
Ⅲ
|
철분
|
500㎏
|
철분
|
Fe
|
Fe2O3
|
Fe3O4
+H2
|
FeCl2+H2
|
|
|
Ⅲ
|
마그네슘
|
500㎏
|
마그네슘
|
Mg
|
MgO
|
Mg(OH)2
+H2
|
AlCl3+H2
|
CO2→
MgO+C
|
|
Ⅲ
|
금속분
|
500㎏
|
알루미늄분
|
Al
|
Al2O3
|
Al(OH)3+H2
|
AlCl3+H2
|
|
|
아연분
|
Zn
|
|
Zn(OH)2+H2
|
ZnCl2+H2
|
|
|||
|
안티몬
|
Sb
|
|
|
|
|
|||
|
Ⅲ
|
인화성 고체
|
1000㎏
|
고형알코올
|
|
|
|
|
|
다. 제3류 위험물
|
등급
|
품명
|
지정
수량
|
위험물
|
분자식
|
연소
+ O2
|
물
+H2O
|
기타
|
알코올
|
|
Ⅰ
|
알킬
알루
미늄
|
10㎏
|
트리메틸
알루미늄
|
(CH3)3Al
|
|
Al(OH)3+CH4
OH4+2O2
→CO2+2H2O
|
|
|
|
트리에틸
알루미늄
|
(C2H5)3Al
|
CO2+H2O+Al2O3
|
Al(OH)2+
3C2H6
2C2H5+7O2→4CO2+6H2O
|
HCl→(C2H5)2AlCl+C2H6
|
+CH3OH→(CH3O)3Al+3C2H6
|
|||
|
+Cl2→AlCl3+C2H5Cl
|
+C2H5OH→(C2H5O)3Al+C2H6
|
|||||||
|
Ⅰ
|
칼륨
|
10㎏
|
칼륨
|
K
|
K2O
|
KOH+H2
|
CO2→K2CO3+C
|
C2H5OH→C2H5OK+H2
|
|
Ⅰ
|
알킬
리튬
|
10㎏
|
메틸리튬
|
CH3Li
|
|
|
|
|
|
에틸리튬
|
C2H5Li
|
|
|
|
|
|||
|
Ⅰ
|
나트륨
|
10㎏
|
나트륨
|
Na
|
|
|
|
C2H5OH→C2H5OHNa+H2
|
|
Ⅰ
|
황린
|
20㎏
|
황린
|
P4
|
|
|
KOH+H2O→
KH2PO2
|
|
|
Ⅱ
|
알칼리
금속
|
50㎏
|
리튬
|
Li
|
|
|
|
|
|
루비듐
|
Rb
|
|
|
|
|
|||
|
알칼리토금속
|
칼슘
|
Ca
|
|
Ca(OH)2+H2
|
|
|
||
|
바륨
|
Ba
|
|
|
|
|
|||
|
Ⅱ
|
유기금속화합물
|
50㎏
|
|
|
|
|
|
|
|
Ⅲ
|
금속수소화합물
|
300㎏
|
수소화칼슘
|
CaH2
|
|
Ca(OH)2+H2
|
|
|
|
수소화나트륨
|
NaH
|
|
NaOH+H2
|
|
|
|||
|
수소화리튬
|
LiH
|
|
LiOH+H2
|
|
|
|||
|
Ⅲ
|
금속인화합물
|
300㎏
|
인화칼슘
|
CaP2
|
|
Ca(OH)2
+PH3
|
|
|
|
인화아연
|
Zn3P2
|
|
Zn(OH)2+PH3
|
|
|
|||
|
Ⅲ
|
칼슘알루미늄탄화물
|
300㎏
|
탄화칼슘
|
CaC2
|
|
Ca(OH)2+C2H2
2C2H2+5O2→4CO2+2H2O
|
+N2→CaCN2+C
|
|
|
탄화알루미늄
|
Al4C3
|
|
Al(OH)3+CH4
CH4+2O2→CO2+2H2O
|
|
|
|||
|
탄화리튬
|
Li2C2
|
|
LiOH+C2H2
|
|
|
|||
|
Ⅲ
|
그외
|
300㎏
|
염소화규소화합물
|
|
|
|
|
|
라. 제4류 위험물
|
등급
|
품명
|
지정수량
|
위험물
|
분자식
|
연소
+O
|
|
|
Ⅰ
|
특수
인화물
|
비수용성
|
50ℓ
|
이황화탄소
|
C2S
|
CO2+SO2
|
|
디에틸에테르
|
C2H5OC2H5
|
|
||||
|
수용성
|
아세트알데히드
|
CH3CHO
|
CO2+H2O
|
|||
|
산화프로필렌
|
OCH2OHCH3
|
|
||||
|
Ⅱ
|
제1석유류
|
비수용성
|
200ℓ
|
휘발유
|
|
|
|
메틸에틸케톤
|
CH3COC2H5
|
→ CO2+H2O
|
||||
|
톨루엔
|
C6H5CH3
|
|
||||
|
벤젠
|
C6H6
|
→ CO2+H2O
|
||||
|
포름산메틸
|
HCOOCH3
|
|
||||
|
수용성
|
400ℓ
|
사인화수소
|
HCN
|
→ N2+CO2 2H2O
|
||
|
아세톤
|
CH3COCH3
|
|
||||
|
피리딘
|
C5H6N
|
|
||||
|
Ⅱ
|
알코올류
|
400ℓ
|
메틸알코올
|
CH3OH
|
→ CO2 + 4H2O
|
|
|
에틸알코올
|
C2H5OH
|
|
||||
|
Ⅲ
|
제2석유류
|
비수용성
|
1,000ℓ
|
등유
|
|
|
|
경유
|
|
|
||||
|
스틸렌
|
C6H5C2H3
|
|
||||
|
크실렌
|
C6H5C2H3
|
|
||||
|
클로로벤젠
|
C6H5Cl
|
|
||||
|
수용성
|
2,000ℓ
|
아세트산
|
CH3COOH
|
→ CO2 + H2O
|
||
|
포름산
|
HCOOH
|
|
||||
|
히드라진
|
N2H4
|
→ NO2 + H2O
|
||||
마. 제5류 위험물
|
등급
|
품명
|
지정수량
|
위험물
|
분자식
|
분해
|
|
|
Ⅰ
|
질산에스터류
|
10㎏
|
질산메틸
|
CH3ONO2
|
|
|
|
질산에틸
|
C2H5ONO2
|
|
||||
|
나이트로글리세린
|
C2H5(ONO2)3
|
→CO+H2O+M2+O2
|
||||
|
나이트로글리콜
|
C2H4(ONO2)2
|
|
||||
|
나이트로셀룰로오스
(질산섬유소)
|
|
|
||||
|
셀룰로이드
|
|
|
||||
|
Ⅰ
|
유기과산화물
|
10㎏
|
과산화벤조일
(벤조일퍼옥사이드)
|
(C6H5CO)2O2
|
|
|
|
아세틸퍼옥사이드
|
(CH3CO)2O2
|
|
||||
|
Ⅱ
|
하이드록실아민
|
100㎏
|
|
NH2OH
|
|
|
|
Ⅱ
|
하이드록실아민염류
|
100㎏
|
|
|
|
|
|
Ⅱ
|
나이트로화합물
|
200㎏
|
트리나이트로톨루엔
(TNT)
|
C6H2(NO2)3CH3
|
→ C+N2+H2+CO
|
|
|
트리나이트로페놀
(피크린산, TNP)
|
C6H2(NO2)3OH
|
|
||||
|
테트릴
|
|
|
||||
|
Ⅱ
|
나이트로소화합물
|
200㎏
|
|
|
|
|
|
Ⅱ
|
아조화합물
|
200㎏
|
|
|
|
|
|
Ⅱ
|
디아조화합물
|
200㎏
|
|
|
|
|
|
Ⅱ
|
하이드라진유도체
|
200㎏
|
염산하이드라진
|
|
|
|
|
황산하이드라진
|
|
|
||||
|
Ⅱ
|
그
외
|
금속의아지화합물
|
200㎏
|
|
|
|
|
Ⅱ
|
질산구이니딘
|
200㎏
|
|
|
|
|
바. 제6류 위험물
|
등급
|
품명
|
지정수량
|
위험물
|
분자식
|
분해
|
기타
|
|
|
Ⅰ
|
질산
|
300㎏
|
질산
|
HNO3
|
→H2O+NO2+O2
|
|
|
|
Ⅰ
|
과산화수소
|
300㎏
|
과산화수소
|
H2O2
|
→H2O+O2
|
+N2H4→N2+H2O
|
|
|
Ⅰ
|
과염소산
|
300㎏
|
과염소산
|
HClO4
|
|
|
|
|
Ⅰ
|
그
외
|
할로젠간화합물
|
300㎏
|
|
BrF3
|
|
|
|
|
BrF5
|
|
|
||||
|
|
IF5
|
|
|
||||
【미정계수법】
미정계수법 반응물 생성물
a CaC2 + b H2O → c Ca(OH)2 + d C2H2
Ca a = c a = 1
C 2a = 2d b = 2
H 2b = 2c + 2d c = 1
O b = 2c d = 1
※ 만약 a = 1이라고 가정을 하고 수식을 풀게 된다.
a = 1 이라면 a=C 이므로 C=1이 된다.
b=2c 이므로 b = 2가 된다.
또한 2a = 2d 이므로 d = 1이 된다.
a,b,c,d가 모두 나왔다고 그대로 쓰면 안된다.
2b = 2c + 2d 를 풀지 않았으므로 이를 대입시켜 보아야 한다.
2b = 2c + 2d ⇒ 2 × 2 = 2 × 1 + 2 × 1 이 맞으므로 계수는 맞게 된다.
따라서 최종 정리하게 되면
a CaC2 + b H2O → c Ca(OH)2 + d C2H2 에서
CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2 이 된다.
#화학반응식 #반응물 #생성물 #위험물 #등급 #분자식 #질산에스터류 #아조화합물
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