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반응물이 생성물이 되는 과정을 나타내는 화학 반응식의 표기 순서와 원자 수를 맞추는 계수, 계수비와 몰 수 비를 설명합니다.
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화학 반응식의 표기

¶ 지식 정보

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반응물이 생성물이 되는 과정을 나타내는 화학 반응식의 표기 순서와 원자 수를 맞추는 계수, 계수비와 몰 수 비를 설명합니다.
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¶ 반응물과 생성물

반응물은 반응하는 물질이고,
생성물은 반응물이 반응하여 생성된 물질이다.

¶ 화학 반응식

반응물이 화학 반응하여 생성물이 되는 과정을 나타낸 식이다.

¶ 화학 반응식의 계수

화학 반응식에서 각 화학식 앞에 위치한 숫자이다.
계수가 $1$ 인 경우 생략한다.

¶ 화학 반응식의 계수 예시

다음은 $\mathrm{H_{2}}(g)$ 와 $\mathrm{O_{2}}(g)$ 가 반응하여 $\mathrm{H_{2}O}(l)$ 가 생성되는 반응의 화학 반응식을 나타낸 것이다.
이 화학 반응식에서 각 물질의 계수를 구해보자.

$2\mathrm{H_{2}}(g) + \mathrm{O_{2}}(g) \rightarrow 2\mathrm{H_{2}O}(l)$

$\mathrm{H_{2}}(g)$ 의 계수는 $2$ ,
$\mathrm{O_{2}}(g)$ 의 계수는 $1$ ,
$\mathrm{H_{2}O}(l)$ 의 계수는 $2$ 이다.

¶ 화학 반응식의 표기

아래의 순서에 따라 화학 반응식을 적는다.

$1.$ 반응물을 먼저 쓰고, 우측을 향하는 화살표 $\rightarrow$ 를 그린 후 생성물을 쓴다.
반응물이나 생성물이 $2$ 가지 이상이면 각 화학식 사이에 $+$ 를 적으며, 계수는 $a$ , $b$ , $c$ 와 같은 미지수로 둔다.

$2.$ 반응물과 생성물에 존재하는 각 원자의 종류와 개수가 같도록 화학 반응식의 계수를 맞춘다.

$3.$ 가장 간단한 정수비로 화학 반응식의 계수를 적으며, $1$ 은 생략한다.

$4.$ 물질의 상태를 나타내는 경우, 각 물질의 화학식 뒤에 적는다.

¶ 화학 반응식의 표기 예시

$\mathrm{N_{2}}(g)$ 와 $\mathrm{H_{2}}(g)$ 가 반응하여 $\mathrm{NH_{3}}(g)$ 가 생성되는 화학 반응식을 적어보자.

$a\mathrm{N_{2}} + b\mathrm{H_{2}} \rightarrow c\mathrm{NH_{3}}$

$2.$ 반응물과 생성물에 존재하는 각 원자의 종류와 개수가 같도록 화학 반응식의 계수를 맞춘다.

$\mathrm{N}$ 의 개수 맞추기: $2 a = c$
$\mathrm{H}$ 의 개수 맞추기: $2 b = 3 c$

따라서 $b$ , $c$ 를 $a$ 로 나타내면 $b = 3 a$ , $c = 2 a$ 이다.

$3.$ 가장 간단한 정수비로 화학 반응식의 계수를 적으며, $1$ 은 생략한다.

$a : b : c = a : 3 a : 2 a = 1 : 3 : 2$ 가 가장 간단한 정수비이므로 화학 반응식을 나타내면 아래와 같다.

$\mathrm{N_{2}} + 3\mathrm{H_{2}} \rightarrow 2\mathrm{NH_{3}}$

$4.$ 물질의 상태를 나타내는 경우, 각 물질의 화학식 뒤에 적는다.

반응물과 생성물이 모두 기체 $(g)$ 이므로 아래와 같이 표기한다.

$\mathrm{N_{2}}(g) + 3\mathrm{H_{2}}(g) \rightarrow 2\mathrm{NH_{3}}(g)$

¶ 화학 반응식의 의미

계수비는 소모되는 반응물과 생성되는 생성물의 몰 수 비와 같다.
따라서 반응물은 계수비에 따라 반응하고, 생성물은 계수비에 따라 생성된다.

¶ 화학 반응식의 의미 예시

다음은 $\mathrm{N_{2}}(g)$ 와 $\mathrm{H_{2}}(g)$ 가 반응하여 $\mathrm{NH_{3}}(g)$ 가 생성되는 반응의 화학 반응식이다.
이 화학 반응식의 의미를 알아보자.

$\mathrm{N_{2}}(g) + 3\mathrm{H_{2}}(g) \rightarrow 2\mathrm{NH_{3}}(g)$

화학 반응식에서 계수비 $\mathrm{N_{2}}:\mathrm{H_{2}}:\mathrm{NH_{3}} = 1:3:2$ 이므로
$\mathrm{N_{2}}(g)$ $1\,\mathrm{mol}$ 과 $\mathrm{H_{2}}(g)$ $3\,\mathrm{mol}$ 이 반응하여 $\mathrm{NH_{3}}(g)$ $2\,\mathrm{mol}$ 이 생성됨을 알 수 있다.

예를 들어 아래 그림과 같이 강철 용기에 $\mathrm{N_{2}}(g)$ $2\,\mathrm{mol}$ 과 $\mathrm{H_{2}}(g)$ $3\,\mathrm{mol}$ 을 넣고 $\mathrm{NH_{3}}(g)$ 를 생성하는 반응을 완결시키면
$\mathrm{N_{2}}(g)$ $1\,\mathrm{mol}$ 과 $\mathrm{H_{2}}(g)$ $3\,\mathrm{mol}$ 이 반응하여 $\mathrm{NH_{3}}(g)$ $2\,\mathrm{mol}$ 이 생성되고, $\mathrm{N_{2}}(g)$ $1\,\mathrm{mol}$ 이 남는다.

따라서 반응을 정리하면 아래 표와 같다.

반응식	$\mathrm{N_{2}}(g)$	$3\mathrm{H_{2}}(g)$	$2\mathrm{NH_{3}}(g)$
반응 전 몰 수	$2$	$3$	$0$
반응 몰 수	$-1$	$-3$	$+2$
반응 후 몰 수	$1$	$0$	$2$

¶ 적용 문항

¶ 1번 문항

1번 문항 정답 및 해설 보기

¶ 2번 문항

2번 문항 정답 및 해설 보기

정답: $5$

ㄱ. 반응물은 $\mathrm{H_{2}S}$ , $\mathrm{Cl_{2}}$ , 생성물은 $\mathrm{HCl}$ , $\mathrm{S}$ 이므로 반응식을 세우면 아래와 같다.

$a\mathrm{H_{2}S}(g) + b\mathrm{Cl_{2}}(g) \rightarrow c\mathrm{HCl}(g) + d\mathrm{S}(s)$

반응 전후 각 원소의 원자 개수는 같음을 이용하여 식을 세운다.

$\mathrm{H}$ 의 개수 맞추기: $2 a = c$
$\mathrm{S}$ 의 개수 맞추기: $a = d$
$\mathrm{Cl}$ 의 개수 맞추기: $2 b = c$

이를 연립하여 $b$ , $c$ , $d$ 를 $a$ 로 나타내면 $b = a$ , $c = 2 a$ , $d = a$ 이므로
가장 간단한 정수비는 $a : b : c : d = a : a : 2 a : a = 1 : 1 : 2 : 1$ 이다.

따라서 반응식을 완성하면 아래와 같다.

$\mathrm{H_{2}S}(g) + \mathrm{Cl_{2}}(g) \rightarrow 2\mathrm{HCl}(g) + \mathrm{S}(s)$

이를 통해 $\mathrm{H_{2}S}(g)$ 와 $\mathrm{Cl_{2}}(g)$ 는 같은 몰 수 비로 반응함을 알 수 있다. (O)

ㄴ. ㄱ에서 구한 반응식 $\mathrm{H_{2}S}(g) + \mathrm{Cl_{2}}(g) \rightarrow 2\mathrm{HCl}(g) + \mathrm{S}(s)$ 를 통해 $\mathrm{H_{2}S}(g)$ 와 $\mathrm{Cl_{2}}(g)$ 는 $1 : 1$ 의 몰 수 비로 반응하여 $\mathrm{HCl}(g)$ 과 $\mathrm{S}(s)$ 가 생성됨을 알 수 있다.

따라서 $\mathrm{H_{2}S}(g)$ $2\,\mathrm{mol}$ 과 $\mathrm{Cl_{2}}(g)$ $2\,\mathrm{mol}$ 이 반응하여 $\mathrm{HCl}(g)$ $4\,\mathrm{mol}$ 과 $\mathrm{S}(s)$ $2\,\mathrm{mol}$ 이 생성되므로 반응을 정리하면 아래 표와 같다.

반응식	$\mathrm{H_{2}S}(g)$	$\mathrm{Cl_{2}}(g)$	$2\mathrm{HCl}(g)$	$\mathrm{S}(s)$
반응 전 몰 수	$2$	$4$	$0$	$0$
반응 몰 수	$-2$	$-2$	$+4$	$+2$
반응 후 몰 수	$0$	$2$	$4$	$2$

그러므로 $x = 2$ 이다. (O)

ㄷ. 위에서 구한 표를 통해 $y = 4$ 임을 알 수 있다. (O)

따라서 답은 $5$ 번이다.