[理知논술/교과서로 논술 잡기]과학영역

■주제: 반응 속도

[제시문 1]

종이와 나무를 태우면 눈에 보이는 재와 그을음이 발생하며 보이지 않는 이산화탄소와 수증기가 발생합니다. 중요한 사실은 이때 발생하는 모든 물질은 이제 종이와 전혀 다른 성질을 띠게 됩니다. 가끔 우리 집안을 둘러보면 철이 녹슬거나 벽지의 색깔이 바래는 것을 볼 수 있으며 여기서 철이 녹스는 것은 철이 공기 중의 산소와 반응하여 붉은색을 띠는 것입니다. 이렇게 녹슨 철은 금속의 특성을 잃게 되며 철이 녹슬면 전기를 통하지도 않게 됩니다. 그래서 우리는 반응성이 작은 구리를 도선으로 쓰는 것입니다. 벽지의 색이 퇴색되는 것은 벽지의 색소를 나타내는 분자가 산화되었다는 것을 의미하며 이도 역시 화학반응입니다. 이러한 화학반응은 우리 주위에서 많이 일어나며 밤하늘을 수놓는 불꽃놀이의 아름다운 색은 감탄사가 끝나기도 전에 없어져 버리며 건물이 부식되거나 철이 녹스는 것은 우리가 알아차릴 수 없을 정도로 천천히 일어나는 것도 있습니다. 시간이 오래 걸리던 적게 걸리던 화학반응으로 인하여 새로운 물질이 만들어지며 색이나 맛 냄새 촉감 형태의 변화 등으로 우리는 그 반응을 관찰할 수가 있습니다.

<고 1 교과서 ‘반응속도- 화학적 변화’>

화학반응은 빠르게 일어나는 것도 있고 느리게 일어나는 것도 있다. 이와 같이 화학반응속도가 다른 이유는 여러 가지 반응물질의 상태와 주변의 환경 등 여러 가지 요인에 영향을 받는다. 쉽게 말하면 철은 공기 중의 산소와 반응하여 서서히 녹슬지만 마그네슘은 공기 중에서 산소와 빠르게 반응한다. 철과 마그네슘은 모두 공기 중의 산소와 반응하지만 철 이온과 마그네슘 이온의 특성에 따라 반응속도가 다르다.

글 싣는 순서(과학)
번호	주제	분류
1	물질대사	생물
2	소음	물리
3	전해질과 이온	화학
4	지각변동	지학
5	순환과 배설	생물
6	힘과 운동	물리
7	산과 염기의 반응	화학
8	날씨의 변화	지학
9	인체와 건강	생물
10	일과 에너지	물리
11	반응 속도	화학
12	해양의 성질	지학
13	자극과 반응	생물
14	전기와 자기	물리
15	공기	화학
16	태양계	지학
17	생식	생물
18	파동과 입자	물리
19	금속의 부식	화학
20	우주	지학
21	생태계와 환경오염	생물
22	에너지의 사용	물리
23	우리 주변의 화합물	화학
24	지구환경의 변화	지학

[제시문 2]

생물은 그들의 생존을 위해 에너지를 필요로 합니다. 체온을 유지하기 위해서도 필요하고 움직이기 위해서도 필요하며 생명현상을 유지하기 위해서도 필요합니다. 녹색식물은 자신에게 필요한 영양분을 광합성을 통하여 스스로 만들어낼 수 있지만 동물은 그러한 능력이 없이 식물이 만들어 놓은 영양분을 섭취해 몸속 화학반응을 통하여 에너지(ATP)를 얻으며 생존을 유지합니다. 생존이라는 것은 생물이 그들의 몸을 구성하고 각기 그 기능을 나타내는 상태이며 식물은 태양으로부터 오는 빛에너지로 유기물을 합성하며 생태계의 1차 생산자 역할을 하고 동물은 소비자로서 이 에너지를 이용하면서 호흡, 순환, 배설, 생장, 자극에 대한 반응, 생식과 같은 생명현상을 나타냅니다.

<고 1 교과서 ‘반응- 생명체 내에서의 화학반응’>

뿌연 스모그에 휩싸인 빌딩, 매일 바쁘게 움직이는 자동차, 끝없이 들리는 도시의 소음, 매일 복잡한 문제가 일어나는 이 엄청난 도시도 전체적으로 통제된 변화에 의하여 유지된다. 그러나 제 아무리 복잡하고 거대한 도시도 사람 몸속의 복잡한 기능에 비하면 아무것도 아니다. 사람 몸은 약 60조 개의 세포로 이루어져 성장과 출산이라는 과정을 거치며 철저하게 통제되고 계획된 과정으로 변하며 생명현상을 유지한다.

[교과서 문제 이해하기]

1. 연소가 일어나는 조건을 제시하고 각 연료의 연소반응속도가 다른 이유를 제시해 보시오.

문제 설명

연소가 일어나는 과정의 화학반응과 반응속도, 즉 연소가 얼마나 빨리 일어나는가를 연료의 종류, 주변 환경 등과 연관시킨 문제이다. 연소가 일어나는 과정에서 우리가 화학적으로 어떤 성분이 어떤 과정을 통해서 어떻게 일어나는가를 생각하고 아울러 그 조건의 상관관계에 대하여 생각해 보면 될 것이다.

[통합교과 문제]

1. 식물의 잎이 녹색인 이유와 우리가 어린 시절 덜 익은 과일의 떫은맛에 혼이 났던 기억을 되살려 그 이유를 서술하시오.

2. 프레온가스가 오존층을 파괴하는 반응이 반응속도의 어떤 것과 관계가 있는지 서술하고, 반응속도에 영향을 주는 요인 중 촉매는 어떤 과정을 통하여 반응속도를 증가시키는지 생체촉매인 효소와 비교하여 서술하시오.

[출제 의도]

1. 생물은 그들의 생존을 위해 에너지를 필요로 합니다. 체온을 유지하기 위해서도 필요하고 움직이기 위해서도 필요하며 생명현상을 유지하기 위해서도 필요합니다. 녹색식물은 자신에게 필요한 영양분을 광합성을 통하여 스스로 만들어낼 수 있지만 동물은 그러한 능력이 없이 식물이 만들어 놓은 영양분을 섭취해 몸속 화학반응을 통하여 에너지(ATP)를 얻으며 생존을 유지합니다. 이렇게 생명체 내에서의 여러 가지 반응을 이해하면 생명현상의 경이로움으로 삶에 대한 다른 시각을 갖게 될 것입니다.

2. 해마다 여름철이 되면 라디오나 텔레비전 등에서 오존 주의보가 발령된다. 또한 복잡한 도시에서는 오존 농도를 알려주는 계기반도 설치되어 있다. 우리가 스스로 편리하고자 만든 화학물질은 거꾸로 우리에게 심각한 환경 위협이 될 수도 있다는 것을 알고 이에 대한 부가적 반응 메커니즘을 이해하면 과학으로 야기된 인류의 문제도 역시 과학으로 풀어야 한다는 시각의 중요성을 알게 될 것입니다.

[접근방법]

1. 우리 주위에서 살아가는 다양한 생명체는 그들이 생명현상을 유지하는 데 최적의 조건을 만들고자 할 것입니다 이 최적의 조건이 생체 내의 화학반응을 일으키는 데 어떤 요소로 작용하는지를 이해하고 이를 반응속도의 관정에서 해석하여 논리적으로 서술하면 된다.

2. 화학반응이 일어나기 위해서는 분자, 이온이 충돌해야 하고 이 충돌은 반응을 일으키는 데 충분한 에너지를 가진 충돌이어야 합니다. 장작보다 잔가지에 불이 더 잘 붙는 것은 나뭇가지가 작을수록 산소가 충돌하는 표면적이 커지기 때문이고 꺼져가는 불씨에 부채를 부치면 불이 잘 타오르는 것은 산소의 농도가 증가하기 때문입니다. 이 외에도 반응과정에 온도를 높여 주면 분자들의 운동속도가 빨라지고 반응을 일으키는 충돌 수가 증가하여 반응속도가 빨라집니다. 일반적으로 온도가 10도 올라가면 반응속도는 2배가 빨라집니다. 과산화수소에 이산화망간을 넣으면 반응속도가 빨라지는데 반응이 끝난 후 이산화망간을 회수하여 질량을 달아 보면 변화가 없습니다. 이와 같이 반응 전후에 자신은 변하지 않고 다른 물질의 반응속도를 빠르게 하는 것을 촉매라고 합니다. 이러한 요인들 중 어떤 것이 영향을 주는지를 논리적이면서 타당한 관점에서 서술하면 됩니다.

[예시답안]

1. 식물의 잎이 녹색인 이유는 녹색이 지닌 특징 때문이다.

녹색 상태에서 가장 빛의 흡수가 좋고 그에 따라 광합성이 활발해져서 식물이 섭취 생산하고자 하는 최적의 조건이 되기 때문이다. 그래서 식물은 광합성의 반응속도를 빠르게 하기 위해 녹색을 취하게 된 것이며. 식물이 빛을 받으면 빛의 녹색 부분인 엽록체라는 곳에서 광합성이라는 화학반응이 일어난다. 덜 익은 과일에는 신맛을 내는 구연산이라는 물질이 있는데 식물은 이 물질을 이용해 일련의 생체 내 화학반응을 일으켜 당을 물과 이산화탄소로 분해하여 에너지를 얻는다. 풋과일에서 신맛이 느껴지는 것은 식물이 에너지를 얻기 위하여 당을 계속 분해하는 화학반응을 일으켜 당이 축적되지 못하며 이 반응에 구연산이라는 신 물질이 관여하기 때문이다. 그런데 가을이 되면 식물은 에너지를 축적하기 위하여 당을 분해하는 반응속도를 늦추게 되므로 당이 축적되어 단맛이 난다.

장두영 청솔 아우름 통합논술 강사

※ 더 자세한 사항은 이지논술 홈페이지(www.easynonsul.com)를 참조하세요