위험물산업기사 산화와 환원 핵심정리

전기를 띠지 않은 화합물에서는 모든 원자의 산화수를 더하면 0이 됩니다. 칼륨은 +1, 산소는 −2 로 봅니다.

1. (+1) + Mn + 4 × (−2) = 0
2. Mn = 8 − 1 = +7
3. 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.

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.

반응 전후의 산화수를 비교합니다.

1. 아연: 0(Zn) → +2(ZnCl₂) 로 늘어남 → 산화
2. 수소: +1(HCl) → 0(H₂) 으로 줄어듦 → 환원
3. 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.

금속이 전자를 잃고 양이온이 되려는 성질을 이온화 경향이라 합니다. 수소보다 이온화 경향이 큰 금속(K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe 등)은 묽은 산의 수소 이온을 밀어내고 수소 기체를 만듭니다. 구리는 수소보다 이온화 경향이 작아 묽은 염산과 반응하지 않습니다.

틀린 선지

• 철(Fe): 철은 수소보다 이온화 경향이 커서 묽은 염산과 반응해 수소를 냅니다.
• 아연(Zn): 아연은 묽은 염산과 반응해 수소를 냅니다.
• 마그네슘(Mg): 마그네슘은 묽은 염산과 격렬하게 반응해 수소를 냅니다.

화합물 전체의 산화수 합이 0 이 되도록 크로뮴의 값을 구합니다.

1. 2 × (+1) + 2 × Cr + 7 × (−2) = 0
2. 2Cr = 14 − 2 = 12, Cr = +6
3. 검산: +2 + 12 − 14 = 0 으로 맞습니다.

틀린 선지

• +7: 크로뮴 원자가 2개인 것을 생각하지 않고 계산하면 틀리기 쉽습니다. 2개가 +12 를 나누어 가집니다.
• +12: 크로뮴 2개의 산화수 합계입니다. 원자 하나의 값은 +6 입니다.
• +3: Cr³⁺ 이온(환원된 상태)의 산화수입니다.

1F 는 전자 1몰이 가진 전기량입니다. 수소 이온 2개가 전자 2개를 받아 수소 분자 1개가 됩니다.

1. 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ 이므로 전자 1몰 → 수소 0.5몰
2. 부피 = 0.5 × 22.4 = 11.2L
3. 검산: (+)극 산소는 전자 4몰당 1몰이므로 1F 에 0.25몰(5.6L) 로, 수소:산소 = 2:1 이 맞습니다.

틀린 선지

• 22.4L: 수소 1몰의 부피입니다. 1F 는 전자 1몰이고, 수소 1몰을 만들려면 전자 2몰이 필요합니다.
• 5.6L: 1F 로 (+)극에서 생기는 산소의 부피입니다.
• 44.8L: 수소 2몰의 부피로 너무 큽니다.

환원제는 자신이 전자를 내주어(산화되어) 상대를 환원시키는 물질입니다. 다른 물질에서 전자를 빼앗는 것은 산화제입니다. 그래서 '환원제가 전자를 빼앗는다'는 설명이 틀렸습니다.

틀린 선지

• 산화제는 다른 물질을 산화시키고 자신은 환원된다: 옳은 설명입니다.
• 산화와 환원은 한 반응에서 동시에 일어난다: 옳은 설명입니다. 한쪽이 잃은 전자를 다른 쪽이 얻습니다.
• 산화수가 늘어난 원자는 산화된 것이다: 옳은 설명입니다.