화학 반응식 (계수 균형)
화학 반응식은 모든 반응 계산의 출발점이에요. ① 균형 맞추기: 반응물·생성물 원자 수가 같아야 함 (질량 보존 법칙). 예: H₂ + O₂ → H₂O (균형 X) → 2H₂ + O₂ → 2H₂O (균형 O). ② 균형 맞추는 순서: 산소·수소 제외한 원자 먼저 → 산소 → 수소 → 검산. 복잡한 반응은 "미정 계수법 (a·b·c·d 설정)" 활용. ③ 빈출 반응식: 연소 (CₓHᵧ + O₂ → CO₂ + H₂O)·중화 (HCl + NaOH → NaCl + H₂O)·산화환원 (Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂)·이중치환 (AgNO₃ + NaCl → AgCl + NaNO₃). ④ 반응의 분류: 합성 (A + B → AB)·분해 (AB → A + B)·치환 (A + BC → AC + B)·이중치환 (AB + CD → AD + CB)·연소 (탄화수소 + O₂)·중화 (산 + 염기). ⑤ 화학 반응의 의미: 분자의 결합 재배열·새 물질 형성. 빈출 함정: 산화환원에서 산화수 변화·다단계 반응의 중간 생성물. 1:1 과외에서 균형 첨삭이 답이에요.
양적 관계 (몰·질량·부피·한계 반응물)
양적 관계는 화학 계산의 핵심이에요. 1·2등급의 결정적 도구입니다. ① 몰 (mol): 6.022 × 10²³개 입자 (아보가드로 수). ② 질량 ↔ 몰: 질량 / 몰 질량 = 몰. 예: 물 18g → 18/18 = 1몰. ③ 부피 ↔ 몰: 0°C·1atm 표준 상태에서 1몰 = 22.4L (기체). ④ 입자 수 ↔ 몰: 입자 수 / 6.022 × 10²³ = 몰. ⑤ 반응식의 계수 = 몰비. 예: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. 2몰 H₂ + 1몰 O₂ → 2몰 H₂O. 만약 H₂ 4g (2몰) + O₂ 32g (1몰) → H₂O 36g (2몰). ⑥ 한계 반응물: 두 반응물 중 먼저 소진되는 것. 한계 반응물이 생성물 양 결정. 예: H₂ 2몰 + O₂ 2몰 → H₂O 2몰 (한계 = H₂·O₂ 1몰 남음). ⑦ 수율: 실제 생성물 / 이론 생성물 × 100%. 빈출 함정: 표준 상태가 아닐 때 부피 환산 (PV = nRT 적용)·한계 반응물 판별 (몰비로 비교). 1:1 과외에서 계산 첨삭이 결정적이에요.
반응 속도 (속도 법칙·촉매·온도)
반응 속도는 단위 시간당 반응물·생성물 변화량이에요. ① 속도 = -Δ[반응물]/Δt = +Δ[생성물]/Δt (계수로 나눔). ② 속도 법칙: v = k[A]ᵐ[B]ⁿ (k = 속도 상수·m·n = 반응 차수·실험으로 결정·계수와 무관). ③ 반응 차수: 0차 (속도 = k)·1차 (속도 = k[A])·2차 (속도 = k[A]² 또는 k[A][B]). ④ 활성화 에너지 (Eₐ): 반응이 일어나기 위해 넘어야 할 에너지 장벽. ⑤ 속도 영향 요인: (1) 농도 ⬆️ → 속도 ⬆️·(2) 온도 ⬆️ → 속도 ⬆️ (10°C ⬆️ → 속도 2~4배)·(3) 촉매: 활성화 에너지 ⬇️ → 속도 ⬆️·반응 자체는 변화 X·(4) 표면적 ⬆️ → 속도 ⬆️·(5) 압력 ⬆️ → 속도 ⬆️ (기체). ⑥ 충돌 이론: 분자 충돌 시 (1) 활성화 에너지 이상의 에너지 + (2) 올바른 방향 두 조건 만족 시 반응. 빈출 함정: 촉매가 평형 위치 X (속도만 변화)·온도와 활성화 에너지 관계 (Arrhenius 식 k = Ae^(-Eₐ/RT)). 1:1 과외에서 첨삭 필수예요.
화학 평형 (평형 상수·르샤틀리에)
화학 평형은 정반응 속도 = 역반응 속도인 동적 상태예요. ① 평형 상수 K: K = [생성물]^계수 / [반응물]^계수. 예: aA + bB ⇌ cC + dD. K = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b. ② K 값의 의미: K > 1 정반응 유리·K < 1 역반응 유리·K = 1 정·역반응 균형. ③ K는 온도에만 의존 (농도·압력은 영향 X). ④ 반응 지수 Q vs K: Q < K → 정반응 진행·Q > K → 역반응 진행·Q = K → 평형. ⑤ 르샤틀리에 원리: 평형 상태에 외부 변화가 가해지면 그 변화를 최소화하는 방향으로 평형 이동. (1) 농도 ⬆️ → 그 농도 ⬇️ 방향. (2) 압력 ⬆️ → 기체 분자 수 ⬇️ 방향. (3) 온도 ⬆️ → 흡열 반응 방향. (4) 촉매: 평형 이동 X (속도만 변화). ⑥ Haber-Bosch (N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃·발열·정반응 분자 수 ⬇️)·고압·저온 유리 (실제로는 저온이면 속도 ⬇️ → 적절한 온도 + 촉매 사용). 빈출 함정: K에 단위가 없는 경우 (계수 균형)·온도 변화 시 K 자체 변화. 1:1 과외에서 르샤틀리에 첨삭이 결정적이에요. 평형은 1·2등급 변별 영역이에요.