[화학 반응의 세계] 내용 체계 및 성취기준 (2022개정 교육과정, 온라인암기장)

가. 내용 체계

핵심 아이디어		• 산과 염기, 중화 반응은 화학 평형의 원리로 설명할 수 있으며, 이는 생명의 항상성과 지구 생태의 지속가능성에 영향을 미친다. • 물질의 산화/환원 반응의 경향성은 정량적으로 측정 가능하며, 이는 산화/환원 반응의 조절 및 화학 전지 개발의 기본 원리가 된다. • 탄소 화합물의 성질은 작용기를 기준으로 분류되고 이해될 수 있으며, 탄소 화합물의 변화는 고분자 재료 및 신약 개발 등 최신 과학/기술/사회 발달에 중요한 축이 된다.
구분 범주		내용 요소
지식/이해	산 염기 평형	• 산과 염기의 정의와 성질 • 이온화 상수와 산 염기의 세기 • 약산과 약염기 수용액의 pH • 중화 적정 곡선 • 염의 가수 분해 • 완충 작용
	산화/환원 반응	• 산화/환원 반응과 산화수 • 산화/환원 반응식 • 표준 환원 전위 • 화학 전지 • 전기 분해 • 화학 전지의 유용성
	탄소 화합물과 반응	• 작용기와 반응 • 고분자 물질 • 신물질 개발
과정/기능		• 물질 현상에서 문제 발견 및 가설 설정하기 • 변인을 조작적으로 정의하고, 탐구 설계하기 • 디지털 탐구 도구와 수학적 사고를 활용하여 정보를 수집/변환/해석하기 • 증거와 과학적 사고에 근거하여 자료를 분석/평가/추론하기 • 결론을 도출하고 물질 현상을 설명/예측하기 • 모형을 만들어 물질 현상을 해석하기 • 도출된 결론을 바탕으로 해결 방안에 대한 합리적 의사 결정하기 • 매체를 활용하여 의사소통/협업하기
가치/태도		• 과학의 심미적 가치 • 과학 유용성 • 자연과 과학에 대한 감수성 • 과학 창의성 • 과학 활동의 윤리성 • 과학 문제해결에 대한 개방성 • 안전/지속가능 사회에 기여 • 과학 문화 향유

 

 

나. 성취기준

(1) 산 염기 평형

[12반응01-01] 브뢴스테드-라우리 산과 염기의 정의를 이해하고, 이에 따라 산과 염기를 구별할 수 있다. [12반응01-02] 이온화 상수를 이용하여 산과 염기의 상대적인 세기를 추론하고, 약산과 약염기 수용액의 pH를 구할 수 있다. [12반응01-03] 중화 적정 실험의 pH 변화를 데이터에 근거하여 해석할 수 있다. [12반응01-04] 이온화 상수를 이용하여 염의 가수 분해를 설명할 수 있다. [12반응01-05] 화학 평형으로 생체 내 완충 작용을 설명하고, 화학 원리의 신비로움을 느낄 수 있다.

<탐구 활동> • 0.1M의 강산, 강염기, 약산, 약염기 수용액의 pH를 측정하고 이론값과 비교하기 • 실험 데이터에 근거하여 중화 적정 곡선 시각화하기 • 짝산 짝염기의 이온화 상수를 바탕으로 염 수용액의 액성을 예측하고 실험 결과와 비교하기 • 강산이나 강염기를 첨가할 때 물과 완충 용액의 pH 변화 비교하기

(가) 성취기준 해설

[12반응01-01] 브뢴스테드-라우리 산과 염기 정의의 확장성과 유용성을 다룬다.

[12반응01-05] 완충 작용을 설명할 때 복잡한 pH 계산은 지양하고, 생체 내 화학 반응에서 완충 용액의 중요성을 중심으로 다룬다.

(나) 성취기준 적용 시 고려 사항

중학교 1~3학년군의 '물질의 구성', '화학 반응의 규칙성', 고등학교 '통합과학2'의 변화와 다양성, '화학'의 화학 평형, 역동적인 화학 반응과 연계된다.

브뢴스테드-라우리 정의에서부터 약산, 약염기 수용액의 pH를 구하기까지 화학 평형의 개념이 바탕이 됨을 인지하도록 지도한다.

중화 적정 곡선을 다룰 때 학생들이 수학적 사고에 기반한 컴퓨팅 사고력과 디지털 소양을 함양하도록 수업을 구성하여 지도할 수 있다.

산과 염기 수용액을 다룰 때는 개인 보호 장구를 착용한 후 실험실 안전 수칙에 따라 실험하고, 실험이 끝난 뒤 남은 물질은 화학 실험실 폐수 및 폐기물 처리 기준과 방법에 따라 처리할 수 있도록 한다.

(2) 산화/환원 반응

[12반응02-01] 전자의 이동과 산화수 변화로 산화/환원 반응을 이해하고, 반쪽 반응식을 활용하여 산화/환원 반응식을 완성할 수 있다. [12반응02-02] 화학 전지의 발전 과정을 조사하여 실용 전지의 구조적 공통점을 추론할 수 있다. [12반응02-03] 화학 전지의 원리를 산화/환원 반응으로 설명하고, 표준 환원 전위를 이용하여 전위차를 구할 수 있다. [12반응02-04] 전기 분해의 원리를 산화/환원 반응으로 설명하고, 산업 현장에서 활용되는 전기 분해의 예를 조사하여 발표할 수 있다. [12반응02-05] 생명 현상 및 화학 전지에서 이용되는 다양한 산화/환원 반응과 그 반응에 이용된 물질의 역할을 조사하여 화학의 신비로움을 느낄 수 있다.

<탐구 활동> • 금속판과 전해질을 이용하여 전지를 구성하고, 효율적인 전지가 갖추어야 하는 조건 탐색하기 • 염 수용액과 전원 장치를 이용하여 금속 제품 표면에 도금하기 • 지속가능한 발전을 위한 미래 전지 설계하기

(가) 성취기준 해설

[12반응02-01] 산화/환원 반응은 동시에 일어남을 다룬다. 산화제와 환원제가 따로 정해져 있는 것이 아니라 특정 산화/환원 반응에서 상대적 세기에 의해 결정되는 것임을 강조한다.

[12반응02-03] 산화/환원 반응을 통하여 화학 에너지가 전기 에너지로 전환되는 원리를 다룬다.

(나) 성취기준 적용 시 고려 사항

중학교 1~3학년군의 '화학 반응의 규칙성', 고등학교 '통합과학2'의 변화와 다양성, '화학'의 화학의 언어와 연계된다.

학생들이 조사한 과제를 발표하는 과정에서 다양한 의견들을 서로 검토하도록 동료 평가를 실시할 수 있다.

화학 전지 만들기 및 도금 실험을 수행할 때 개인 보호 장구를 착용한 후 실험실 안전 수칙에 따라 실험하고, 실험이 끝난 뒤 남은 물질은 화학 실험실 폐수 및 폐기물 처리 기준과 방법에 따라 처리할 수 있도록 한다.

(3) 탄소 화합물과 반응

[12반응03-01] 일상생활에 유용한 탄소 화합물을 작용기에 따라 분류할 수 있다. [12반응03-02] 간단한 탄소 화합물의 화학 반응 예를 찾아 작용기의 변화로 설명할 수 있다. [12반응03-03] 단위체의 중합 반응으로 다양한 고분자가 합성되는 것을 이해하여 화학 반응의 유용성을 인식할 수 있다. [12반응03-04] 탄소 화합물의 반응을 통해 합성된 새로운 물질이 과학/기술/사회 발전에 끼친 영향을 조사하여 화학의 유용성을 깨달을 수 있다.

<탐구 활동> • 간단한 알코올, 알데하이드, 카복실산 분자를 화학식으로 표현하고 성질 탐구하기 • 음주 측정기 만들기, 은거울 반응 등 실험을 통해 작용기의 변화 탐구하기 • 탄소 화합물의 반응을 이용하여 의약품, 인공 향, 고분자 등 새로운 물질 만들기

(가) 성취기준 해설

[12반응03-01~02] 작용기는 알코올, 알데하이드, 카복실산만 다루고 작용기가 바뀌면 화합물의 성질도 바뀐다는 수준으로 다룬다.

[12반응03-03] 단백질, 핵산과 같은 천연 고분자뿐만 아니라 합성 고분자도 단위체의 반복적 결합으로 만들어진다는 것을 이해하는 수준으로 다룬다.

(나) 성취기준 적용 시 고려 사항

중학교 1~3학년군의 '물질의 구성', 고등학교 '통합과학1, 2'의 물질과 규칙성, 과학과 미래 사회, '화학'의 물질의 구조와 성질과 연계된다.

탄소 화합물의 반응의 종류를 학습하기보다는 탄소 화합물의 반응을 활용하여 인간의 삶을 윤택하게 하는 화합물을 개발할 수 있다는 점을 중점으로 지도한다.

탄소 화합물의 반응 관련 실험을 수행할 때 개인 보호 장구를 착용한 후 실험실 안전 수칙에 따라 실험하고, 실험이 끝난 뒤 남은 물질은 화학 실험실 폐수 및 폐기물 처리 기준과 방법에 따라 처리할 수 있도록 한다.