#27 우리 주변의 산화 환원 반응 (1)

문제 1 · OX 문제

도시가스의 주성분인 메테인(CH₄)이 연소할 때 빛과 열이 발생하는 과정은 산화 환원 반응이다. ( )

정답: O

추운 겨울에 따뜻하게 불을 피우는 모닥불을 떠올려보세요! 메테인이라는 좋은 땔감이 산소와 만나 격렬하게 껴안으면서 주변을 환하게 밝히고 따뜻한 에너지를 뿜어내는 마법 같은 산화 환원 반응이랍니다.

문제 2 · OX 문제

메테인(CH₄)이 연소하여 이산화 탄소(CO₂)가 될 때 메테인은 산소를 잃고 환원된다. ( )

정답: X

메테인(CH₄)이 변신하는 모습을 잘 살펴보세요! 꼬리에 달고 있던 수소를 떼어내고, 대신 무거운 산소(O) 날개를 양쪽에 달고 이산화 탄소(CO₂)로 변신했어요. 산소를 든든하게 얻었으니 당당하게 '산화'된 것이죠!

문제 3 · OX 문제

수소 연료 전지는 수소와 산소가 반응할 때 발생하는 열에너지를 이용해 자동차를 굴러가게 한다. ( )

정답: X

수소 연료 전지는 불꽃을 내며 뜨겁게 타오르는 엔진이 아니에요! 수소와 산소가 조용히 만나서 물이 되는 과정에 숨어있는 힘(화학 에너지)을, 우리가 휴대폰이나 자동차를 켤 때 쓰는 찌릿찌릿한 '전기 에너지'로 조용히 바꿔주는 신기한 마법 배터리랍니다.

문제 4 · OX 문제

수소 연료 전지에서 산소 기체(O₂)는 물(H₂O)로 환원된다. ( )

정답: O

산소는 욕심쟁이처럼 남의 것을 잘 빼앗아오죠! 이 반응에서도 산소가 수소들을 덥석 안아서 촉촉한 물(H₂O) 방울로 변신한답니다. 자신은 다른 녀석들을 껴안아 몸집을 불렸으니 '환원'의 주인공이 되는 거예요.

문제 5 · OX 문제

철이 공기 중의 산소와 반응하여 부식될 때, 철은 전자를 잃고 산화 철(III)로 산화된다. ( )

정답: O

철이 산소라는 불량배를 만나 삥을 뜯기는 장면이에요. 튼튼했던 철이 산소에게 자기 주머니에 있던 전자 동전을 몽땅 뺏기고(잃고) 나면, 힘이 쫙 빠져서 붉고 바스라지는 '산화 철'로 변해버리는 슬픈 과정이랍니다.

문제 6 · OX 문제

겨울철 눈길에 염화 칼슘 제설제를 뿌린 도로를 달린 자동차는 부식이 더 천천히 일어난다. ( )

정답: X

제설제가 녹은 물은 전자들이 쌩쌩 달릴 수 있는 고속도로를 깔아주는 셈이에요! 이온들이 징검다리 역할을 해서 철이 산소에게 전자를 뺏기는 속도를 엄청나게 빠르게 만들어 버리기 때문에 자동차 하부가 순식간에 녹슬게 된답니다.

문제 7 · 빈칸 채우기

가정에서 흔히 쓰는 도시가스의 주성분으로, 연소하면 이산화 탄소와 물을 생성하는 물질은 ( )이다. (3글자)

정답: 메테인

가스레인지 불을 켤 때 푸른빛으로 예쁘게 타오르는 기체의 진짜 이름이에요! 이 메테인이라는 녀석이 공기 중의 산소와 격렬하게 춤을 추며 타오르기 때문에 우리가 맛있는 요리를 해 먹을 수 있답니다.

문제 8 · 빈칸 채우기

뷰테인 가스나 휘발유 같은 화석 연료의 주성분은 탄소와 ( )(으)로 이루어져 있다. (2글자)

정답: 수소

화석 연료는 아주 먼 옛날 생물들이 땅속에서 변해서 만들어진 훌륭한 장작이에요. 이 장작을 이루는 두 가지 핵심 블록이 바로 '탄소'와 '수소'랍니다. 이 블록들이 산소를 만나면 이산화 탄소와 물로 변하면서 뜨거운 힘을 내는 것이죠.

문제 9 · 빈칸 채우기

수소 연료 전지 자동차에서는 물질이 가진 화학 에너지가 ( ) 에너지로 전환되어 자동차의 동력원이 된다. (2글자)

정답: 전기

수소와 산소가 만나면 찌릿찌릿한 번개 파워가 생겨나요! 불을 피워서 바퀴를 돌리는 게 아니라, 물질 속에 숨겨진 힘을 깔끔한 '전기'로 뽑아내서 장난감 자동차처럼 모터를 윙윙 돌리게 만드는 아주 똑똑한 기술이랍니다.

문제 10 · 빈칸 채우기

수소 연료 전지에서 수소 기체는 산소와 결합하여 물로 ( )되는 반응이 일어난다. (2글자)

정답: 산화

수소 기체는 가볍게 둥둥 떠다니다가 산소를 만나면 덥석 껴안고 무거운 물방울이 돼요! 없었던 산소라는 배낭을 등에 짊어지게(얻게) 되었으니, 수소는 완벽하게 '산화'되었다고 부를 수 있답니다.

문제 11 · 빈칸 채우기

수분이 존재하는 상태에서 철이 공기 중의 산소와 반응하여 붉은색의 녹을 만드는 과정을 ( )(이)라고 한다. (2글자)

정답: 부식

쇠로 만든 자전거나 철문이 비를 맞고 붉게 병들어가는 현상이에요. 튼튼한 금속이 산소와 물의 공격을 받아 힘을 잃고 껍질이 벗겨지듯 부스러지는 안타까운 늙어감의 과정을 과학에서는 '부식'이라고 부른답니다.

문제 12 · 빈칸 채우기

철이 부식되려면 산소와 수분 외에도 철의 표면에서 전자 이동을 도와 부식을 촉진하는 ( )이/가 반드시 필요하다. (1글자)

정답: 물

철이 녹스는 과정은 전자를 주고받는 거래예요. 이때 '물'은 철이 버린 전자를 산소에게로 슝슝 전달해 주는 전용 고속도로 역할을 해요. 물이 없으면 전자라는 공이 이동할 길이 없어서 부식이 거의 일어나지 않는답니다.

문제 13 · 단답형

다음 메테인의 연소 반응식(CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O)에서 산소를 얻어 산화되는 물질의 이름을 쓰시오. (3글자)

정답: 메테인

화학 반응식에서 CH₄(메테인)가 화살표를 지나 어떻게 변했는지 유심히 살펴보세요! 꼬리에 있던 수소(H)들을 다 떼어버리고 커다란 산소(O) 두 개를 양손에 꽉 쥐고(얻고) 이산화 탄소로 뚱뚱해졌죠? 산소를 얻었으니 메테인이 바로 산화의 주인공이랍니다.

문제 14 · 단답형

다음 메테인의 연소 반응식(CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O)에서 반응이 끝난 후 물로 환원되는 반응 물질의 이름을 쓰시오. (2글자)

정답: 산소

반응식 왼쪽에서 O₂를 찾아보세요! 메테인을 활활 태우는 데 도움을 준 이 산소들은 일이 끝나면 수소들을 데리고 촉촉하고 얌전한 물(H₂O) 방울로 변신하며 환원된답니다.

문제 15 · 단답형

수소 연료 전지의 반응에서 반응 결과 생성되는 깨끗한 물질은 무엇인가? (1글자)

정답: 물

수소 연료 전지 자동차가 친환경 자동차라고 불리는 이유가 바로 여기에 있어요! 시커먼 매연이나 나쁜 가스를 뿜어내는 대신, 아주 맑고 깨끗한 '물(H₂O)'만 또르르 흘려보내기 때문이랍니다.

문제 16 · 단답형

수소 연료 전지의 반응에서 산소를 얻어 물로 산화되는 물질의 이름을 쓰시오. (2글자)

정답: 수소

화살표 왼쪽의 홀가분한 H₂를 보세요! 산소(O₂)를 만나면서 O를 덥석 얻어 입고 H₂O라는 물방울 겉옷을 입게 되었어요. 산소를 잔뜩 얻어먹었으니 수소가 바로 '산화'된 녀석이랍니다.

문제 17 · 단답형

다음 철의 부식 반응식(4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃)에서 전자를 잃고 붉은색 녹으로 산화되는 물질의 원소 기호를 쓰시오. (2글자)

정답: Fe

화살표 왼쪽의 Fe를 보세요! 쌩쌩했던 고체 철이 화살표를 지나면서 산소(O) 무리를 덕지덕지 달고 무거운 붉은 녹(Fe₂O₃)으로 변했어요. 산소에게 전자를 뺏기고 억지로 무거워졌으니 산화를 겪은 주인공이랍니다.

문제 18 · 단답형

다음 철의 부식 반응식(4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃)에서 철로부터 전자를 얻어 환원되는 기체 물질의 이름은 무엇인가? (2글자)

정답: 산소

식의 왼쪽에 있는 O₂를 주목하세요! 이 녀석은 철이 버린 마이너스 전자들을 꿀꺽꿀꺽 삼켜서 몸집을 불린 다음, 철과 찰싹 달라붙어버렸어요. 전자를 얻어 배가 불렀으니 환원된 녀석이랍니다.

문제 19 · 보기 선택

메테인의 연소 반응식(CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O)에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 메테인은 산소를 얻어 산화된다.
• ㄴ. 산소는 물로 환원된다.
• ㄷ. 반응 결과 이산화 탄소와 물이 생성된다.
• ㄹ. 이 반응에서 산화와 환원은 따로따로 일어날 수 있다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

산소라는 물건을 사고파는 완벽한 중고 거래 현장이에요! 메테인이 산소를 사들이면(산화), 반드시 원래 산소를 가지고 있던 쪽은 물건을 넘겨주고 빈손이 되어야(환원) 하잖아요? 그래서 이 둘은 절대 따로 일어날 수 없는 영원한 짝꿍이랍니다.

문제 20 · 보기 선택

화석 연료의 연소에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 도시가스의 주성분은 메테인(CH₄)이다.
• ㄴ. 휘발유, 경유 등의 화석 연료는 탄소와 수소로 이루어져 있다.
• ㄷ. 화석 연료가 연소할 때는 열과 빛을 내지 않는다.
• ㄹ. 연료의 연소 과정은 대표적인 산화 환원 반응이다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄹ

가스레인지에 불을 켤 때를 상상해보세요! 차갑고 어두운 가스가 타는 게 아니라, 불꽃이 튀면서 아주 밝고 푸른빛이 나며 주변 공기를 따뜻하게 데우잖아요. 화석 연료가 산화되면서 꾹꾹 눌러 담고 있던 에너지를 빛과 열로 빵! 하고 터뜨리는 거랍니다.

문제 21 · 보기 선택

수소 연료 전지에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 수소와 산소가 반응하여 물이 생성된다.
• ㄴ. 물질의 화학 에너지가 전기 에너지로 전환된다.
• ㄷ. 수소 기체는 산소를 잃고 환원된다.
• ㄹ. 우주선의 주요 에너지원으로도 이용된다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄹ

수소 기체(H₂)는 산소를 만나기만 하면 찰싹 달라붙고 싶어 해요. 산소(O)를 자기 몸에 찰싹 붙여서 물(H₂O)이 되었으니, 산소를 얻은 '산화' 과정을 당당하게 거친 것이죠!

문제 22 · 보기 선택

메테인의 연소와 수소 연료 전지 반응의 공통점으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 반응 과정에서 산소가 다른 물질과 반응하여 환원된다.
• ㄴ. 반응 결과 공통으로 이산화 탄소가 생성된다.
• ㄷ. 산화와 환원 반응이 항상 동시에 일어난다.
• ㄹ. 에너지를 흡수하여 주변 온도를 낮추는 반응이다.

정답: ㄱ, ㄷ

메테인을 태우든 수소를 연료 전지에 넣든, 둘 다 에너지를 바깥으로 뿜어내는 기운 찬 반응이에요! 또, 두 경우 모두 산소가 주인공들을 도와주기 위해 꼭 필요하고, 산소 자신은 얌전한 물(환원)로 변신한다는 아주 똑닮은 공통점이 있답니다.

문제 23 · 보기 선택

철의 부식 과정에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 부식이 일어나려면 반드시 수분과 산소가 함께 필요하다.
• ㄴ. 철(Fe)은 전자를 얻어 환원된다.
• ㄷ. 산소(O₂)는 전자를 얻어 환원된다.
• ㄹ. 반응 결과 붉은색 녹인 산화 철(III)이 생성된다.

정답: ㄱ, ㄷ, ㄹ

철과 산소의 불공평한 거래예요! 힘센 산소가 나타나면 불쌍한 철은 주머니에 있던 전자 동전을 몽땅 털리게 되죠. 철은 전자를 잃어 홀가분하게 산화되고, 그 동전을 받은 산소는 배를 불려 환원되는 완벽한 세트 반응이랍니다.

문제 24 · 보기 선택

철의 부식을 촉진하는 환경에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 습기가 많은 여름철보다 건조한 겨울철에 부식이 더 잘 일어난다.
• ㄴ. 염화 칼슘 제설제를 뿌린 도로는 부식을 가속화시킨다.
• ㄷ. 바닷가에 주차된 자동차는 내륙보다 부식이 느리다.
• ㄹ. 수용액 속에 이온이 존재하면 철과 산소 사이의 전자 이동이 활발해진다.

정답: ㄴ, ㄹ

철이 제일 무서워하는 게 바로 '짠물'이에요! 소금이나 제설제가 녹은 물속에는 꼬마 요정(이온)들이 가득한데, 이 요정들이 철의 전자를 산소에게 총알배송으로 전달해 주기 때문에 부식이 순식간에 진행된답니다.

문제 25 · 객관식

다음 메테인의 화학 반응식(CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O)에 대한 설명으로 옳은 것은?

• ① 메테인은 산소를 잃고 환원된다.
• ② 반응 전후에 산화와 환원은 전혀 일어나지 않는다.
• ③ 이 반응이 일어날 때 빛과 열이 발생한다.
• ④ 산소는 산화되어 물(H₂O)로 변한다.
• ⑤ 메테인은 이산화 탄소(CO₂)로 환원된다.

정답: ③

메테인은 훌륭한 장작이에요. 공기 중의 산소와 만나면 활활 타오르면서 우리가 밥을 짓고 국을 끓일 수 있도록 엄청난 빛과 열을 뿜어낸답니다. 부엌에서 매일 보는 가스레인지 불꽃이 바로 이 멋진 반응의 증거예요!

문제 26 · 객관식

친환경 미래 기술인 수소 연료 전지에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

• ① 전기 에너지를 흡수하여 화학 에너지로 저장하는 장치이다.
• ② 수소가 연소하면서 빛과 열을 내며 불에 타는 엔진이다.
• ③ 수소와 산소가 반응하여 물이 만들어지는 원리를 이용한다.
• ④ 산소 기체는 수소와 결합하며 산화되는 역할을 한다.
• ⑤ 자동차의 동력원으로는 쓸 수 없고 우주선에만 사용된다.

정답: ③

수소 연료 전지 자동차의 배기구에서는 매연 대신 맑은 물이 뚝뚝 떨어져요! 수소와 산소가 배터리 안에서 찌릿찌릿한 전기를 만들어내고 나면, 둘이 꼭 껴안고 착한 물방울이 되어서 밖으로 나오기 때문이랍니다.

문제 27 · 객관식

화석 연료의 연소와 관련된 산화 환원 반응에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

• ① 메테인이 연소할 때 산소는 환원된다.
• ② 뷰테인 가스가 연소하면 이산화 탄소와 물이 생성된다.
• ③ 화석 연료의 주성분은 탄소와 수소 등이다.
• ④ 연료가 탈 때 에너지를 흡수하여 주변 온도를 급격히 낮춘다.
• ⑤ 연소 반응은 우리 주변에서 볼 수 있는 대표적인 산화 환원 반응이다.

정답: ④

캠핑장에 가서 모닥불(연료)을 피우면 주변이 추워지나요? 아니죠! 연료가 산소와 만나 산화되는 연소 반응은 꾹꾹 눌러뒀던 에너지를 폭발적으로 밖으로 뿜어내는 과정이라서, 주변을 아주 따뜻하고 환하게 만들어 준답니다.

문제 28 · 객관식

다음 두 가지 화학 반응식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (가) CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O (나) 2H₂ + O₂ → 2H₂O

• ① (가) 반응에서 메테인(CH₄)은 산화된다.
• ② (나) 반응에서 수소(H₂)는 산소를 얻어 산화된다.
• ③ 두 반응 모두에서 산소(O₂)는 환원된다.
• ④ (가)와 (나) 모두 산화와 환원 반응이 항상 동시에 일어난다.
• ⑤ (나) 반응은 외부의 전기 에너지를 억지로 흡수하여 일어나는 반응이다.

정답: ⑤

(나) 반응은 스스로 전기를 뿜어내는 신기한 발전소(연료 전지)의 모습이에요! 바깥에서 전기를 꽂아줘야 겨우 작동하는 게 아니라, 수소와 산소가 만나는 힘 자체로 자동차를 굴러가게 할 만큼 찌릿한 에너지를 만들어낸답니다.