#23 산소에 의한 산화 환원 반응 (2)

문제 1 · OX 문제

자연 상태에서 철은 대부분 순수한 철(Fe) 상태로 존재한다. ( )

정답: X

철은 바깥 공기(산소)를 너무너무 좋아해서 항상 꼭 껴안고 있어요! 그래서 자연 속에서는 맑고 순수하게 혼자인 상태로 굴러다니는 게 아니라, 산소와 찰싹 달라붙은 '산화 철'이라는 딱 붙은 커플 상태로 흙 속에 숨어 지낸답니다.

문제 2 · OX 문제

철광석에서 산소를 떼어내어 순수한 철을 얻는 과정을 제련이라고 한다. ( )

정답: O

산소와 너무 친해서 하나가 되어버린 산화 철 커플을 강제로 떼어놓는 엄청난 구출 작전이에요! 뜨거운 용광로 속에서 산소라는 짝꿍을 날려버리고, 우리가 실생활에 필요한 튼튼하고 번쩍이는 '철' 솔로만 구출해내는 멋진 과정을 '제련'이라고 부른답니다.

문제 3 · OX 문제

용광로에 넣은 코크스는 산소를 만나 완전 연소하여 이산화 탄소(CO₂)가 된다. ( )

정답: X

뚜껑이 닫힌 거대한 용광로 안은 불이 활활 타오르지만 은근히 산소가 부족해서 숨이 막히는 답답한 공간이에요. 그래서 코크스(탄소)가 헐떡이며 완벽하게 타지 못하고(불완전 연소), 이산화 탄소가 되다 만 어설픈 '일산화 탄소'로 태어나게 된답니다!

문제 4 · OX 문제

철의 부식을 막기 위해서는 철 표면에 페인트를 칠해 산소와 수분의 접촉을 차단해야 한다. ( )

정답: O

철에게 페인트는 든든한 우비이자 무적의 방패예요! 철이 비(수분)를 맞거나 공기(산소)와 맨몸으로 만나면 붉게 녹슬어 아파하거든요. 그래서 페인트라는 미끈한 갑옷을 예쁘게 입혀주어 물과 산소가 절대 닿지 못하게 철벽 방어를 해주는 거랍니다.

문제 5 · 빈칸 채우기

자연 상태의 철은 대부분 산소와 결합한 ( ) 형태로 존재한다. (3글자)

정답: 산화철

철이 흙 속에 묻혀 오랜 세월을 지내다 보면 주변에 널린 산소와 자연스럽게 손을 잡게 돼요. 산소를 듬뿍 얻었으니 '산화'된 것이죠! 그래서 우리가 땅에서 캐내는 철광석은 붉은빛이 도는 녹슨 철, 즉 산화 철 상태랍니다.

문제 6 · 빈칸 채우기

산화 철(III)이 주성분인 철광석에서 산소를 떼어내어 순수한 철을 얻는 과정을 철의 ( )(이)라고 한다. (2글자)

정답: 제련

돌멩이(철광석) 속에 갇혀 있는 진짜 철을 깨우는 마법의 주문이에요! 쓸모없는 산소를 용광로의 불꽃으로 활활 날려버리고, 우리가 자동차도 만들고 건물도 지을 수 있는 단단하고 빛나는 쇠붙이로 다시 태어나게 하는 소중한 과정이랍니다.

문제 7 · 빈칸 채우기

용광로에 철광석과 함께 넣는 코크스는 불완전 연소하여 ( )(으)로 산화된다. (5글자)

정답: 일산화탄소

산소가 모자란 용광로 속에서 코크스가 힘겹게 숨을 쉬며 만들어낸 기체예요. 일산화 탄소는 완벽한 이산화 탄소가 되지 못해 늘 산소에 굶주려 있어요. 이 굶주림 덕분에 나중에 산화 철의 산소를 뺏어 먹는 아주 중요한 역할을 하게 된답니다!

문제 8 · 빈칸 채우기

철은 공기 중의 수분 및 ( )과(와) 반응하여 붉은 녹을 만든다. (2글자)

정답: 산소

철을 아프게 해서 붉게 녹슬게 만드는 무서운 악당 콤비가 바로 '수분(물)'과 '산소'예요! 이 두 녀석이 찰싹 달라붙어 철과 손을 잡으면, 단단했던 튼튼한 철이 힘을 잃고 붉은색으로 바스라지는 녹이 된답니다.

문제 9 · 단답형

철의 제련 과정에서 불완전 연소하여 일산화 탄소가 되는 코크스의 주성분 원소는 무엇인가? (2글자)

정답: 탄소

코크스는 우리가 바비큐할 때 쓰는 새까만 숯과 아주 비슷한 친구예요. 온몸이 까만 탄소 덩어리로 뭉쳐 있어서, 불을 붙이면 뜨거운 열을 내며 타오르면서 용광로 안의 온도를 어마어마하게 올려주는 불쏘시개 역할을 톡톡히 해준답니다.

문제 10 · 단답형

철의 제련 과정에서 산화 철(III)이 산소를 잃고 환원되어 최종적으로 우리가 얻어내는 물질은 무엇인가? (1글자)

정답: 철

두꺼운 산소 껍질을 깨고 나온 알맹이예요! 뜨거운 용광로와 굶주린 일산화 탄소 덕분에, 억지로 입고 있던 무거운 산소 외투를 훌렁 벗어던지고 드디어 우리가 원하는 번쩍번쩍하고 튼튼한 '철' 본연의 모습으로 돌아온 것이랍니다.

문제 11 · 단답형

철이 공기 중의 산소, 수분과 반응하여 붉은 녹을 만들며 점차 약해지는 현상을 무엇이라고 하는가? (2글자)

정답: 부식

철이 감기 바이러스에 걸려 앓아눕는 과정이라고 상상해 보세요! 아주 단단하고 튼튼했던 철이 '산소'와 '수분'이라는 얄미운 악당 콤비의 공격을 맨몸으로 지속적으로 받으면, 점점 힘을 잃고 붉고 약한 녹으로 변해 바스라지게 되는데, 이렇게 철이 병들어가는 과정을 '부식'이라고 부른답니다.

문제 12 · 단답형

용광로 속에서 일산화 탄소가 산화 철(III)의 산소를 빼앗아 산화되면서 최종적으로 만들어지는 기체는 무엇인가? (5글자)

정답: 이산화탄소

일산화 탄소(CO)는 배가 덜 차서 늘 꼬르륵 소리가 나는 산소 먹보예요! 얌전한 산화 철을 만나자마자 소중한 산소를 덥석 뺏어 먹고, 배가 빵빵하게 부른 완벽한 '이산화 탄소(CO₂)'로 변신해서 굴뚝 밖으로 날아간답니다!

문제 13 · 보기 선택

철의 제련 과정에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 자연 상태의 철은 주로 산화 철 형태로 존재한다.
• ㄴ. 철의 제련은 철광석에서 산소를 떼어내는 과정이다.
• ㄷ. 코크스는 산소를 잃고 환원된다.
• ㄹ. 산화 철(III)은 일산화 탄소와 반응하여 환원된다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄹ

코크스는 산소를 잃는 게 아니라 오히려 산소에 굶주려 있다가 주변의 산소를 미친 듯이 빨아들이는 강력한 진공청소기예요! 산소를 얻어서 일산화 탄소가 되니 덩치가 커져서 당연히 '산화'된 것이죠.

문제 14 · 보기 선택

용광로 내부의 화학 반응에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 코크스가 불완전 연소하여 일산화 탄소가 생성된다.
• ㄴ. 일산화 탄소는 산화 철(III)에게 산소를 내어준다.
• ㄷ. 산화 철(III)은 산소를 잃어 철로 환원된다.
• ㄹ. 반응 후 밖으로 빠져나가는 기체는 주로 이산화 탄소이다.

정답: ㄱ, ㄷ, ㄹ

일산화 탄소는 아주 욕심이 많은 기체랍니다. 자기가 소중한 산소를 내어주기는커녕, 산화 철이 꼭 안고 있던 산소 보따리를 인정사정없이 낚아채서 자기가 완벽한 이산화 탄소(CO₂)가 되어 굴뚝으로 도망쳐 버려요.

문제 15 · 보기 선택

다음 철의 제련 화학 반응식에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오. (반응식: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂)

• ㄱ. 산화 철(III)은 산소를 잃고 철로 환원된다.
• ㄴ. 일산화 탄소는 산소를 얻어 이산화 탄소로 산화된다.
• ㄷ. 반응 후 생성되는 기체는 일산화 탄소이다.
• ㄹ. 이 반응에서 산화와 환원은 항상 동시에 일어난다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄹ

화살표(→) 왼쪽과 오른쪽의 짝꿍을 틀린 그림 찾기 하듯 비교해 보세요! 산화 철(Fe₂O₃)은 무거운 산소(O₃) 짐을 몽땅 내려놓고 홀가분한 철(Fe)로 '환원'되었고, 배고픈 일산화 탄소(CO)는 산소를 뺏어 먹고 배부른 이산화 탄소(CO₂)로 빵빵하게 '산화'되었답니다.

문제 16 · 보기 선택

철의 부식과 그 방지 방법에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 철이 붉게 녹스는 것은 철이 산화되는 현상이다.
• ㄴ. 철이 부식되려면 산소와 수분이 모두 필요하다.
• ㄷ. 철 표면에 페인트를 칠하면 부식을 촉진할 수 있다.
• ㄹ. 기름칠을 하는 이유는 철이 산소 및 수분과 접촉하는 것을 차단하기 위함이다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄹ

페인트는 철을 괴롭히는 산소와 물을 막아주는 아주 튼튼하고 알록달록한 우산이에요! 우산을 쓰면 비에 젖지 않듯이, 겉면에 페인트를 꼼꼼하게 칠해주면 빗물이나 공기 중의 습기가 철에 닿지 못해서 철이 병들고 녹스는 것을 완벽하게 막아줄 수 있어요.

문제 17 · 객관식

철의 제련에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

• ① 자연 상태에서 철은 순수한 상태로 쉽게 발견된다.
• ② 철광석에 억지로 산소를 결합시키는 과정을 제련이라고 한다.
• ③ 코크스는 용광로에서 완전 연소하여 이산화 탄소가 된다.
• ④ 산화 철(III)은 일산화 탄소와 반응하여 산소를 잃고 철이 된다.
• ⑤ 용광로에서 일어나는 반응은 산화 환원 반응과 무관하다.

정답: ④

용광로 안에서는 피 말리는 산소 쟁탈전이 벌어져요! 일산화 탄소라는 도둑이 나타나 산화 철이 들고 있던 산소 가방을 휙 낚아채 가버리죠. 가방을 뺏긴 산화 철은 터덜터덜 짐 없이 걷는 가벼운 순수 철로 돌아가게 되는데, 이 멋진 과정을 제련이라고 한답니다.

문제 18 · 객관식

철의 제련 과정에서 일어나는 물질의 변화로 옳지 않은 것은?

• ① 코크스(C)는 산소를 얻어 산화된다.
• ② 일산화 탄소(CO)는 산소를 잃고 환원된다.
• ③ 산화 철(III)(Fe₂O₃)은 가지고 있던 산소를 잃는다.
• ④ 산화 철(III)은 순수한 철(Fe)로 환원된다.
• ⑤ 일산화 탄소는 이산화 탄소(CO₂)로 산화된다.

정답: ②

일산화 탄소(CO)는 배가 덜 찬 산소 먹보예요! 그래서 산화 철의 산소를 와구와구 뺏어 먹고 배가 빵빵한 이산화 탄소(CO₂)가 되죠. 산소를 잃은 게 아니라 잔뜩 얻어먹고 덩치가 커졌으니 당연히 '산화'된 거랍니다!

문제 19 · 객관식

철의 부식과 방지에 대한 설명으로 옳은 것은?

• ① 철은 공기 중의 질소와 닿기만 해도 녹이 슨다.
• ② 철이 녹스는 과정은 철이 산소를 잃는 환원 반응이다.
• ③ 철의 부식을 막기 위해서는 수분만 차단하면 충분하다.
• ④ 철 표면에 기름을 칠하면 산소와 수분의 접촉을 차단할 수 있다.
• ⑤ 철광석을 뜨거운 용광로에서 제련하는 과정과 완벽히 동일한 원리이다.

정답: ④

자전거나 기계의 쇠사슬에 끈적한 기름을 바르는 이유를 생각해 볼까요? 기름은 물과 앙숙이라 절대 섞이지 않아요. 철 위에 기름 코팅을 쓰윽 발라두면, 부식의 악당인 물방울과 공기가 미끄러져서 철에게 다가갈 수 없게 되는 아주 훌륭한 방패막이가 된답니다!

문제 20 · 객관식

다음은 용광로에서 일어나는 두 가지 핵심 화학 반응식이다. (가) 2C + O₂ → 2CO (나) Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

• ① (가) 반응에서 탄소(C)는 산소가 부족해 불완전 연소한다.
• ② (가) 반응에서 코크스는 산소를 얻어 산화된다.
• ③ (나) 반응에서 산화 철(III)은 산소를 얻어 환원된다.
• ④ (나) 반응에서 일산화 탄소(CO)는 이산화 탄소로 산화된다.
• ⑤ (가)와 (나) 모두 산화 반응과 환원 반응이 동시에 일어난다.

정답: ③

(나) 식의 화살표를 기준으로 물질의 변화를 살펴보세요! 뚱뚱했던 산화 철(Fe₂O₃)이 화살표를 지나면서 홀쭉한 순수 철(Fe)만 남았죠? 소중한 산소 가방을 몽땅 도둑맞아서 잃어버렸으니 가벼운 '환원'을 겪은 주인공이랍니다.