중3과학 1단원 질량보존법칙의 예

질량보존법칙은 반응 전 총 질량과 반응 후 총질량은 보존이 된다. 이죠?? 어렵지 않아요. 덧셈이나 뺄셈만 할 수 있으면 누구나 가능하죠. 예를 들면 수소와 산소가 반응하여 물을 생성할 때 수소 2g과 산소 16g이 반응하여서 물을 생성했다면 물은 몇 g이 나올까요? 모두 사용했다는 가정하에 물을 수소와 산소의 질량의 합만큼인 18g이 생성이 됩니다. 이해가 되시죠??

 

 

질량보존법칙 왜 성립하는가?

질량이 보존되는 이유는 화학반응이 일어날때 물질을 구성하는 원자들이 소멸, 생성, 변환등이 안 일어나고, 원래 있던 원자들만 존재하고, 개수도 변하지 않기 때문입니다. 

2H2 + O2 -> 2H2O 여기서 화살표 왼쪽이 반응 전, 오른쪽이 반응 후 이죠. 반응 전에 수소가 4개, 산소가 2개 있고, 반응 후에도 수소는 4개, 산소는 2개로 동일합니다. 원자의 종류와 개수가 변하지 않기 때문에 화학변화가 일어나도 질량은 보존되는 것입니다. 

 

질량보존법칙은 화학변화, 물리변화 다 성립됩니다.

물질의 반응에는 화학변화와 물리변화가 있죠? 물리변화는 반응이 일어나도 물질의 성질이 변하지 않는 반응인데, 마찬가지로 원자의 종류나 개수는 변하지 않죠. 예를 들면 소금 10g과 물 90g을 합치면 소금물이 되겠죠? 이때 소금물이 질량은 몇 g이죠? 100g이라는 것 보이시죠? 그리고 얼음 100g을 녹이면 물 몇 g이 될까요? 100g이 되겠죠? 소금물이 되는 변화, 얼음이 녹는 변화 모두 물리변화이죠? 이처럼 물리변화에서도 질량보존은 성립합니다.

화학변화에서도 성립하죠?? 앞에서 수소와 산소가 반응하여 물이 생성되는 반응이 대표적인 화학변화이예요^^

 

앙금이 생성되는 반응과 기체가 발생하는 반응에서는???

많은 학생들이 질량보존법칙을 공부하면서 앙금이 생성되는 반응과 기체가 발생하는 반응에서도 성립하는지 물어보는데요~~ 정답부터 말씀드리면 무조건 성립합니다. 왜? 앙금이 생성되는 반응이나 기체가 발생하는 반응 모두 화학변화이고, 반응전 원자의 종류와 개수가 반응 후 변하지 않기 때문이죠. 그럼 하나씩 볼까요?

 

앙금생성반응

염화나트륨(NaCl) 수용액에 질산은(AgNO3) 수용액을 넣으면 염화은(AgCl)이라는 흰색의 앙금이 생깁니다. 참고로 앙금은 물에 녹지 않는 물질이예요. 앙금이 생성되는 화학반응식은 다음과 같아요.

NaCl + AgNO3 -> NaNO3 + AgCl↓(염화은, ↓는 앙금을 표시)

화살표을 중심으로 왼쪽과 오른쪽에 원자의 종류나 개수가 달라진 것이 없죠. 그러므로 반응 전 질량과 반응 후 질량은 보존이 됩니다.

앙금생성반응에서 질량이 보존되는가?

 

어떤 학생이 두 수용액을 섞어서 고체 앙금이 생성되므로 질량이 변하는 것 아닌가? 라고 한 적이 있는데, 예를 들면 물 50g에 20g 돌을 넣으면 물과 돌의 무게가 처음과 달라지지는 않죠? 앙금도 마찬가지입니다. 

 

기체발생반응

기체가 발생하는 반응이 가장 많이 물어보는데요, 반응이 일어나면 기체가 발생하여 날아가기 때문에 질량은 처음보다 감소하여 질량보존법칙이 성립하지 않는가?라고 하는데요, 반응만 보면 당연히 그렇게 생각할 수 있습니다. 근데, 만약 발생한 기체의 질량을 알 수 있다면 어떻게 될까요?

 

원래 질량보존법칙은 닫힌계 와 열린계라는 공간에서 설명이 가능한 법칙으로, 닫힌계는 공간이 닫혀있는 공간으로, 기체가 발생해도 공간이 닫혀있으므로 기체가 다른 곳으로 빠져나가지 못하므로 질량은 보존이 되겠죠? 열린계에서는 기체가 발생하면 공간이 열려있으므로 기체가 빠져나가게 됩니다. 그럼 빠져나간 기체의 양만큼 질량은 감소하겠죠? 근데 빠져나간 기체의 질량을 알고 있다면 반응 후 총질량은 반응 전 총질량과 동일하겠죠?

 

기체생성반응에서 질량보존법칙

 

열린계에서 날아가는 기체의 양을 측정할 수 있다면 질량보존법칙은 성립하겠죠? 그럼 날아가는 기체는 어떻게 알까요? 

삼각플라스크에 고무풍선을 끼우면 날아가는 기체를 모을 수 있겠네요???

 

과학 실험기구 - 네이버 참고 -

 

따라서 기체가 발생하는 반응에서도 질량보존법칙은 성립하죠.

 

질량보존법칙은 항상 성립한다.

라부아지에가 발표한 질량보존법칙은 물리변화 또는 화학변화 어디에서나 성립하는 법칙입니다. 왜? 반응이 일어날 때 원자의 종류나 개수는 변하지 않기 때문이라는 것. 잊지마세요^^

 

이상 질량보존법칙의 예에 대해서 알아봤습니다. 다음에는 일정성분비법칙에 대해서 알아볼게요^^