위험물산업기사 산화와 환원 개념 정리
중요도 ★★★☆☆ · 10% (추정)
개요
이 단원에서는 산화와 환원의 뜻, 산화수 계산, 산화제와 환원제, 금속의 이온화 경향, 전기분해를 배웁니다. 제1류·제6류 위험물이 강한 산화제라는 것을 이해하는 바탕이 됩니다.
산화는 산소를 얻거나 전자를 잃어 산화수가 늘어나는 반응이고, 환원은 그 반대입니다. 두 반응은 언제나 함께 일어납니다. 산화제는 상대를 산화시키고 자신은 환원되며, 환원제는 전자를 내주어 상대를 환원시킵니다.
화합물의 산화수 합은 0 이므로 과망가니즈산칼륨의 망가니즈는 +7, 다이크로뮴산칼륨의 크로뮴은 +6 입니다. 수소보다 이온화 경향이 큰 금속은 묽은 산과 반응해 수소를 내지만 구리는 그렇지 않습니다. 물을 전기분해할 때 1F 의 전기량으로 (−)극에서 수소 0.5몰이 생깁니다.
핵심 개념
산화와 환원
산화: 산소를 얻음·수소를 잃음·전자를 잃음·산화수 증가. 환원: 그 반대.
외우는 요령산화 = 전자를 잃는다.
산화수 계산
화합물의 산화수 합은 0, K·Na 는 +1, O 는 −2 로 봅니다. KMnO₄ 의 Mn 은 +7, K₂Cr₂O₇ 의 Cr 은 +6 입니다.
외우는 요령모르는 원자 = 0 − 나머지 합.
산화제와 환원제
산화제는 전자를 빼앗고 자신은 환원됩니다. 환원제는 전자를 내주고 자신은 산화됩니다.
외우는 요령산화제는 '빼앗는 쪽'.
이온화 경향
K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > … > H > Cu > Hg > Ag > Pt > Au. 수소보다 앞의 금속은 묽은 산과 반응해 수소를 냅니다.
외우는 요령구리부터는 묽은 산과 수소를 내지 않는다.
패러데이 법칙
1F(96,500C) = 전자 1몰. 물의 전기분해에서 1F 로 수소 0.5몰(11.2L), 산소 0.25몰(5.6L)이 생깁니다.
외우는 요령수소 : 산소 = 2 : 1.
자주 나오는 포인트
- 산화수가 늘어난 원자가 산화된 것입니다.
- 다이크로뮴산칼륨처럼 원자가 2개인 경우 합계를 개수로 나누세요.
- 환원제가 '전자를 빼앗는다'는 식의 거꾸로 된 설명을 고르는 문제가 나옵니다.
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 과망가니즈산칼륨(KMnO₄)에서 망가니즈(Mn)의 산화수는?
- ① +6
- ② +4
- ③ +2
- ④ +7
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정답: ④ +7
핵심: 화합물의 산화수 합은 0 (K +1, O −2)
전기를 띠지 않은 화합물에서는 모든 원자의 산화수를 더하면 0이 됩니다. 칼륨은 +1, 산소는 −2 로 봅니다.
- (+1) + Mn + 4 × (−2) = 0
- Mn = 8 − 1 = +7
- 검산: +1 + 7 − 8 = 0 으로 맞습니다.
틀린 선지
- +6: 산소 4개의 산화수 합(−8)과 칼륨(+1)을 맞추면 +7 이 됩니다.
- +4: 이산화망가니즈(MnO₂)의 망가니즈 산화수입니다.
- +2: Mn²⁺ 이온의 산화수입니다.
문제 2. 산화(酸化)에 대한 설명으로 옳은 것은?
- ① 산소를 얻거나 전자를 잃는 반응
- ② 수소를 얻는 반응
- ③ 산화수가 줄어드는 반응
- ④ 전자를 얻는 반응
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정답: ① 산소를 얻거나 전자를 잃는 반응
핵심: 산화: 산소↑·수소↓·전자↓·산화수↑
산화는 물질이 산소를 얻거나, 수소를 잃거나, 전자를 잃어 산화수가 늘어나는 반응입니다. 환원은 그 반대입니다. 산화와 환원은 언제나 함께 일어납니다.
틀린 선지
- 전자를 얻는 반응: 전자를 얻는 것은 환원입니다.
- 수소를 얻는 반응: 수소를 얻는 것은 환원입니다.
- 산화수가 줄어드는 반응: 산화수가 줄어드는 것은 환원입니다.
문제 3. Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ 반응에서 산화된 물질은?
- ① 염소(Cl)
- ② 염산의 수소(H)
- ③ 생성된 수소 기체(H₂)
- ④ 아연(Zn)
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정답: ④ 아연(Zn)
핵심: 산화수가 늘어난 원자가 산화된 것
반응 전후의 산화수를 비교합니다.
- 아연: 0(Zn) → +2(ZnCl₂) 로 늘어남 → 산화
- 수소: +1(HCl) → 0(H₂) 으로 줄어듦 → 환원
- 염소: −1 → −1 로 변화 없음
아연은 전자 2개를 잃고 산화되었으며, 수소 이온을 환원시킨 환원제입니다.
틀린 선지
- 염산의 수소(H): 수소는 +1 에서 0 이 되어 산화수가 줄었으므로 환원되었습니다.
- 염소(Cl): 염소는 반응 전후 모두 −1 로 산화수가 그대로입니다.
- 생성된 수소 기체(H₂): 수소 기체는 환원되어 생긴 물질입니다.
AI 작성 · 검수 완료 · AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.