③
염화 암모늄 용해로 수용액 온도가 내려간 것은 주위에서 열을 흡수하는 흡열 반응이므로 (가)는 '흡수'여야 하고, (나)는 반대로 열을 방출하는 사례여야 하므로 세포 호흡이 해당 → 정답 ③.
핵심 개념
화학 반응이나 상태 변화가 일어날 때 주위로 열을 방출하면 주위 온도가 올라가고(발열), 주위에서 열을 흡수하면 주위 온도가 내려간다(흡열).
단서 따라가기
염화 암모늄이 물에 용해될 때 수용액의 온도가 낮아짐반응이 주위(물)에서 열을 흡수하여 주위 온도가 내려가는 흡열 반응이다(반응물의 에너지 < 생성물의 에너지) (가)에는 '열을 흡수'가 들어가야 함 → ①, ② (틀림)
이 반응의 열 이동 방향과 반대 방향으로 열이 이동하는 사례흡열과 반대인 사례는 주위로 열을 방출하는 발열 반응·발열 과정이다 (나) = 열 방출 사례
(나) 후보: 세포 호흡 / 물의 증발 / 드라이아이스의 승화세포 호흡은 포도당을 분해하며 에너지를 방출하는 발열 반응, 증발과 승화(고체 → 기체)는 열을 흡수하는 흡열 과정이다 ③ (옳음) / ④, ⑤ (틀림)
정답 근거
염화 암모늄이 물에 용해되면서 수용액의 온도가 낮아진 것은 반응이 주위에서 열을 흡수하는 흡열 반응이기 때문이다. 따라서 (나)에는 이와 반대로 주위로 열을 방출하는 사례가 들어가야 한다. 인체에서 일어나는 세포 호흡은 포도당이 산소와 반응하여 분해되면서 에너지를 방출하는 발열 반응이고, 이 열로 체온이 유지된다. 따라서 정답은 ③이다.
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 '반응이 일어나면 에너지가 나온다'는 일반적인 인상 때문에, 온도가 낮아지는 현상도 에너지 방출로 설명하기 쉽다.
주위로 에너지를 방출하면 수용액의 온도가 올라가야 한다. 온도가 낮아진 것은 반응이 주위에서 열을 흡수했기 때문이다.
②
함정 에너지 그래프에서 반응물과 생성물의 높낮이를 흡열·발열과 거꾸로 연결하기 쉽다.
반응물의 에너지가 생성물보다 높으면 그 차이만큼 열을 방출하는 발열 반응이 된다. 흡열 반응인 염화 암모늄 용해는 생성물의 에너지가 반응물보다 높다.
④
함정 소금이 '생성'되는 장면에 주목하여 물질이 만들어지는 과정이니 에너지가 나온다고 여기기 쉽다.
물이 증발하려면 햇빛과 주위에서 열을 흡수해야 하므로 증발은 흡열 과정이다. 염화 암모늄 용해와 열 이동 방향이 같다.
⑤
함정 드라이아이스 주변에서 흰 연기가 생기고 차가워지는 모습을 보고 '차가운 기운을 내보낸다'고 생각해 방출로 착각하기 쉽다.
고체가 기체로 승화할 때는 주위에서 열을 흡수하므로 주위가 차가워진다. 흡열 과정이라 염화 암모늄 용해와 열 이동 방향이 같다.
이 문항이 묻는 능력
온도 변화 현상에서 열의 출입 방향을 추론하고, 이를 일상의 화학 반응·상태 변화 사례에 적용하여 같은 종류와 반대 종류를 구별하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
주위 온도 변화(올라감/내려감)로 반응이 열을 방출하는지 흡수하는지 판정 → 에너지 그래프로 반응물·생성물의 에너지 대소 확인 → '반대 방향' 조건이면 반대 종류(발열 ↔ 흡열)의 예를 찾고, 상태 변화는 분자 사이 거리가 멀어지면 흡열, 가까워지면 발열로 판단
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큰가시고기 종 A는 포식자로부터 생존에 유리한 외피 조각 표현형을 갖는다. 그림 (가)는 A의 외피 조각 표…
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관련 개념
흡열 반응화학 반응이 일어날 때 주위로부터 에너지를 흡수하는 반응으로, 주위의 온도가 낮아진다. 광합성, 탄산수소 나트륨의 열분해 등이 있으며, 질산 암모늄이 물에 녹을 때 열을 흡수하는 현상은 냉각 팩에 이용된다.
발열 반응화학 반응이 일어날 때 에너지를 주위로 방출하는 반응으로, 주위의 온도가 높아진다. 연료의 연소, 세포 호흡, 철의 산화, 산화 칼슘과 물의 반응, 중화 반응 등이 있으며, 손난로, 발열 도시락, 난방 등에 이용된다.
흡열 반응 발열 반응 세포 호흡 상태 변화와 열