가열하지 않고 기체를 발생시키는 반응(원리와 반응식)

무기화학에서는 다양한 반응에서 기체가 생성된다. 

이 중 가열이 필요 없는 반응은 시험에서 자주 등장하고, 암기량도 많아 헷갈리기 쉽다. 

하지만 원리를 이해하면 어렵지 않게 정리할 수 있다.

아래는 대표적인 네 가지 반응 유형과 기체 발생 원리를 요약한 것이다.

 

1. 산 + 금속 → 수소 기체(H₂) 발생

(1) 원리

금속의 이온화 경향이 수소보다 크면, 산과 만나 전자를 잃고 산화되면서 수소 기체가 발생한다.

(2) 예시

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑
(아연은 수소보다 이온화 경향이 크므로 수소 발생)

(3) 핵심 포인트

수소보다 이온화 경향이 큰 금속만 수소를 발생시킨다.

Cu, Ag, Au 등은 산과 반응해 수소를 만들지 못한다.

 

2. 강산에 의한 약산의 유리

강산이 약산의 염에서 약산을 빼앗아 내보내는 반응이다.

유리된 약산은 불안정하여 곧 기체 형태로 나온다.

(1) 탄산염(약산) + 강산 → CO₂ 발생

CaCO₃(약산) + 2HCl(강산) → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

원리 : 탄산염(CO₃²⁻) + 강산(H⁺) → 탄산(H₂CO₃) 형성 → 즉시 CO₂ + H₂O로 분해


(2) 황화물 + 산 → H₂S 발생

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S↑


(3) CaCl(ClO)·H₂O + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + Cl₂↑

(4) 핵심

강산이 약산의 염을 만나면 약산이 되돌아 나온다(유리반응)

약산은 기체 형태로 빠져나오며 기체 발생의 근원이 된다.

 

3. 질산(HNO₃)의 산화력에 의한 금속 반응

질산은 산화력이 강한 산이다. 따라서 평소 산과 반응하지 않는 구리(Cu) 같은 금속도 산화시킨다.

(1) 묽은 질산 → 일산화질소(NO) 발생

3Cu + 8HNO₃(묽은 질산) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O


(2) 진한 질산 → 이산화질소(NO₂) 발생

Cu + 4HNO₃(진한 질산) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

포인트 암기법

묽다 → 숫자 적다 → 산소 개수가 적은 NO 발생

진하다 → 숫자 많다 → 산소 개수가 많은 NO₂ 발생

 

 

4. 과산화수소 분해(H₂O₂ → O₂ 발생)

과산화수소는 촉매 존재하에 빠르게 분해되며 산소를 만든다.

(1) 촉매 : MnO₂(산화망간)
        
2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑
    

(2)특징

가열할 필요 없음.

MnO₂는 반응에 참여하지 않고 촉매 역할만 한다.

실험하면 거품이 많이 생기는 특징적 반응이다.