에너지 변화

• 발열 반응은 에너지를 방출하여 주변이 따뜻해지고, 흡열 반응은 에너지를 흡수하여 차가워짐.
• 반응 프로파일은 활성화 에너지와 전체 변화를 보여줍니다; (HT) 결합 에너지를 합산해도 동일한 결론에 도달함.
• 화학 전지 및 연료 전지는(화학 과목 전용) 반응 에너지를 전기 에너지로 전환함.

에너지 보존: 주변으로 전달된 에너지는 생성물의 에너지 저장소에서 나옴. 발열 반응은 에너지를 방출하여 주변의 온도가 상승함(연소, 다수의 산화, 중화반응; 용도: 손난로, 자동 가열 캔). 흡열 반응은 에너지를 흡수하여 온도가 하강함(열분해, 시트론산 + 탄산수소나트륨; 용도: 운동 부상 냉찜질팩). 주변 온도 변화를 통해 판별하면 되며, ΔH 계산은 필요 없음.

반응 프로파일: 반응은 최소한 활성화 에너지를 가진 충돌 입자를 필요로 함. 에너지 수준 도표를 그리고 읽기 — 반응물과 생성물의 상대적 에너지, 반응물 수준에서 시작하는 활성화 에너지 화살표, 전체 에너지 변화, 곡선으로 연결됨. 발열: 생성물이 반응물 아래; 흡열: 생성물이 반응물 위.

(HT) 결합 에너지: 에너지를 공급하여 반응물 결합을 끊고, 생성물 결합이 형성될 때 방출됨:

• 발열 반응 — 결합 형성 시 방출되는 에너지가 결합 파단에 필요한 에너지보다 더 많습니다;
• 흡열 반응 — 결합 파단에 필요한 에너지가 결합 형성 시 방출되는 에너지보다 더 많습니다.

전체 변화량 = Σ(파단된 결합의 에너지) − Σ(형성된 결합의 에너지). 촉매는 활성화 에너지를 낮춥니다 — 전체 에너지 변화량에는 영향을 주지 않습니다.

RP4: 반응 용액의 온도 변화에 영향을 미치는 변수(예: 부피/농도)를 조사함 — 변수 계획, ΔT 측정, 그래프 작성, 결론 도출.

전지는 화학적 반응을 통해 전기를 생성하는 물질로 구성됩니다. 전압은 전극의 종류와 전해질에 따라 결정되며, 단순 전지는 전해질 내에 있는 두 가지 다른 금속으로 이루어집니다. 더 활동적인 금속이 더 높은 전압을 발생시킵니다(전자를 더 쉽게 방출하기 때문입니다). 배터리는 더 높은 전압을 위해 전지를 직렬로 연결한 것입니다.

일회용(알칼리) 전지는 반응물이 소진되면 작동을 멈추며, 충전식 전지는 외부 전류를 공급하면 역반응이 일어납니다.

연료 전지: 연료(예: 수소)와 산소를 지속적으로 공급하며, 연료가 전기화학적으로 산화되어 전위차를 생성합니다. 전체 반응: 수소 → 물. 충전식 배터리와의 비교 평가: 사용 지점에서 오염물질이 없으며 지속 가능한 연료 공급이 가능하지만, 수소 저장, 생산 비용 및 가격 문제가 단점으로 작용합니다. (HT) 수소 연료 전지의 반반응식:

• 음극: 2 H₂ → 4 H⁺ + 4e⁻ (또는 2 H₂ + 4 OH⁻ → 4 H₂O + 4e⁻)
• 양극: O₂ + 4 H⁺ + 4e⁻ → 2 H₂O (또는 O₂ + 2 H₂O + 4e⁻ → 4 OH⁻)

• 온도 변화를 기준으로 발열/흡열 정의를 하되, 예시 2가지와 용도 2가지를 각각 제시하십시오.
• 활성화 에너지와 전체 변화량이 표시된 두 반응 프로파일도를 그려십시오.
• (HT) 결합 에너지 합계를 두 방향으로 모두 계산하고, 프로파일도에 대한 촉매의 효과를 설명하십시오.
• (Chem) 전지 전압에 영향을 주는 요인; 충전식과 일회용의 차이; 연료 전지의 반응식과 평가 사항.