양초의 화학사 3

* 어린이를 위한 다음 서평 논문 쓰기 과정 자료를 저자의 허락 없이 상업적 목적으로 변형하여 사용하는 것을 금합니다.

 

 

양초 한 자루에 담긴 화학 이야기

3. 연소의 생성물 - 연소로부터 생성되는 물, 물의 성질, 화합물, 수소

 

 

[예제 1] 다음 대화에서 패러데이의 강의를 잘못 이해한 어린이는?

 

① 어린 갈릴레이: 두 번째 강의에서는 양초의 연소에는 신선한 공기가 필요하다는 사실을 설명했었어.

② 어린 뉴턴: 맞아, 그리고 연소 중에 있는 양초는 물을 생성해.

③ 어린 가우스: 그렇다면 이번 강의에서는 물의 화학적 성질이 무엇인지를 다루겠군.

④ 어린 맥스웰: 연소 중에 생성되는 유일한 물질인 물은 두 가지 원소로 구성된 화합물이야.

⑤ 어린 아인슈타인: 물을 구성하는 원소 중 하나는 양초의 연소에 반드시 필요한 것으로서 공기 중에도 있어.

 

 

[예제 2] 차가운 쇠그릇을 양초의 불로 가열하면, 어떤 현상이 일어날까?

   

 

[예제 3] 전기가 나가는 바람에 촛불을 켰다. 양초의 연소로부터 물을 얻을 수 있다. 그것도 생각보다 많은 양의 물을 얻을 수 있다. 그럼에도 방이 물바다가 되지 않는 이유는 무엇일까? 

 

   

[예제 4] ‘A>B’는 ‘A의 부피가 B보다 큼’을 뜻합니다. <보기> 중 패러데이의 강의를 잘못 이해한 아이를 모두 고른다면?

 

<보기> 

어린 갈릴레이: 물은 고체, 액체, 기체 상태로 변할 수 있지만, 물은 물이야. 왜냐하면 고체, 액체, 기체 상태의 물 모두 동일한 원소로 구성되어 있기 때문이지. 어린 뉴턴: 물에 대해서는 ‘기체>고체>액체’라고 주장할 수 있군. 어린 가우스: 물에 대해서는 ‘기체>액체>고체’라고 주장할 수 있군. 어린 아인슈타인: ‘A>B’에서 A와 B에 수 등 무엇이든 집어넣어도 괜찮아. ‘5>3’이면, 5로 표현 가능한 양은 항상 3으로 표현 가능한 양보다 크기 때문이지.

 

① 어린 갈릴레이, 어린 뉴턴      ② 어린 뉴턴, 어린 가우스

③ 어린 뉴턴, 어린 아인슈타인   ④ 어린 가우스, 어린 아인슈타인

⑤ 어린 아인슈타인

 

 

[예제 5] 다음 각 그림은 어떤 실험 과정을 상징한다. 각 실험 과정이 무엇인지, 그리고 그 실험을 통해 알 수 있는 것을 자세히 설명해 본다면?

 

 

 

(가) <나의 설명>

 

  

(나) <나의 설명>

 

 

(다) <나의 설명>

  

 

(라) <나의 설명>

   

 

[예제 6] 증기로 가득 찬 양철통에 냉수를 부우면, 어떤 일이 일어날까? 양철통은 찌그러진다. 찌그러진 양철통을 복원시키는 방법 중 하나는 양초의 촛불로 양철통을 데우는 것이다. 양철통이 찌그러지는 이유, 그리고 양초로 다시 양철통을 복원시킬 수 있는 이유를 설명해 본다면?

   

 

[예제 7] 다음 대화 중 양초의 연소 과정에서 물이 생성되는 이유를 잘못 이해하고 있는 친구는?

 

① 어린 갈릴레이: 양초의 연소에는 신선한 공기가 필요하군.

② 어린 뉴턴: 신선한 공기에는 산소가 들어 있어.

③ 어린 맥스웰: 연소 과정에서 산소와 결합하는 어떤 원소가 있겠군.

④ 어린 아인슈타인: 산소와 그 원소가 결합한 것이 결국 기체 상태의 물이군.

⑤ 어린 가우스: 그러므로 양초에 물이 들어 있다고 할 수 있겠군.

 

 

[예제 8] <보기>를 읽고 각 물음에 대해 토론해 보자.

 

<보기> 

양초의 연소 과정에서 발생한 증기를 냉각시켜 증류수를 얻었습니다. 이 증류수를 가열하여 작은 유리관을 통해 수조로 옮기는 장치를 만들었습니다. 유리관은 30도 이상 일정 온도를 유지하도록 되어 있습니다. 유리관 안에는 작은 쇳가루들이 뿌려져 있습니다.

   

(1) <보기>의 실험 장치를 그려 본다면?

 

 

(2) 유리관을 지나는 증기는 쇳가루와 반응을 한다. 그 증기는 물과 동일한 원소들, 즉 산소와 수소로 구성되어 있다. 실험 결과는 다음과 같았다.

 

• 유리관에 든 쇳가루들을 모아 무게를 재어 보았다. 유리관에 쇳가루들은 무게가 늘어났다.

• 수조 속에 기포가 생겼다.

 

위 실험 결과로 추측해 볼 수 있는 것은?

 

 

(3) 수조 속에 생긴 기포들은 위로 올라갑니다. 이로부터 알 수 있는 것은?

 

   

(4) 수조 속에 생긴 기포를 모으는 방법을 그림으로 그려 본다면?

 

  

(5) 수조에서 채집한 기포들은 기체 상태의 특정 원소입니다. 그 원소는 물이 아닙니다. 이를 확인해 볼 수 있는 방법은?

  

 

[예제 9] <보기> 중 잘못된 것은?

 

<보기>

(가) 공기 중 수소는 산소보다 가볍다. (나) 수소는 연소에 의해 물을 생성하는 유일한 원소이다. (다) 모든 연소 물질에는 수소가 들어 있다.

 

① (가)   ② (나)   ③ (다)   ④ (가), (나) ⑤ (나), (다)

   

 

[예제 10] 다음 단서들을 바탕으로 글을 완성시켜 보자.

 

<두 번째 강의의 주제>

• 연소 중 양초에서 얻을 수 있는 물질은 무엇인가?

• 그러한 물질 중 물도 있다.

• 물은 어떤 원소들로 구성되어 있는가?

 

<물의 성질>

• 고체, 액체, 기체 상태의 물은 모두 동일한 원소들로 구성되어 있다.

• 액체 상태의 물은 기체 및 고체 상태의 물보다 그 부피가 작다.

• 물은 산소와 수소로 구성되어 있다.

 

<물에서 수소를 분리하는 방법>

• 양초의 연소로부터 얻은 증류수를 가열한다.

• 증류스로부터 나온 수증기를 쇳가루가 든 유리관을 통해 흘러 보낸다.

• 유리관의 쇳가루는 수증기의 산소와 반응한다.

• 산소와 분리된 수증기의 원소는 매우 가벼운 물질임을 확인한다.

• 산소와 분리된 수증기의 원소가 가연성 물질임을 확인한다. 즉 ‘수소’라고 불리는 그 원소는 물이 아니다.

• 수소를 연소시켜 다시 물을 만들 수 있다.

 

<결론>

• 지구상의 대부분의 물체는 여러 원소들로 구성되어 있다.

• 가열을 통한 화학 반응은 그러한 원소들을 분리하거나 결합시키는 과정이다.

• 연소 중인 양초에서 물을 얻고, 또 그 물에서 수소를 분리시켜 보는 것은 화학 반응이 무엇인지를 알게 해준다.

 

 

 

 * 2010년 12월에 작성한 글