중학교 3학년 (14-15세)

기체 반응 법칙

Gay-Lussac's Law of Combining Volumes

온도와 압력이 같을 때 기체끼리 반응하면, 반응하는 기체와 새로 생기는 기체의 부피 사이에 1 : 1 : 2나 2 : 1 : 2 같은 간단한 정수비가 성립해요. 이것을 기체 반응 법칙이라고 해요. 수소 기체 2부피와 산소 기체 1부피가 반응하면 수증기 2부피가 생기는데, 반응 전 3부피가 반응 후 2부피로 줄어드는 걸 보면 부피는 질량과 달리 보존되지 않는다는 것도 알 수 있어요. 아보가드로는 같은 부피의 기체에는 종류와 상관없이 같은 수의 분자가 들어 있다고 보았고, 그렇다면 부피 비는 곧 분자 수 비이고 화학 반응식의 계수 비와 같아져요. 아래 그림의 상자에는 같은 부피마다 같은 수의 분자 모형이 들어 있어서, 반응 전후로 원자가 어떻게 다시 짝지어지는지 셀 수 있어요.

기체가 반응할 때의 부피 비

🎈 부피가 간단한 정수비로 맞아떨어진다

①게이뤼삭은 1808년, 같은 온도와 압력에서 기체끼리 반응할 때 부피가 늘 간단한 정수비를 이룬다는 것을 발견했다

②수소 2부피와 산소 1부피가 반응하면 수증기 2부피가 생긴다(2 : 1 : 2)

③반응 전 부피의 합과 반응 후 부피는 같지 않을 수 있다. 질량은 보존되지만 부피는 보존되지 않는다

반응 고르기H₂ + Cl₂

📝 세 반응의 부피 비

①수소 + 염소 → 염화 수소: H₂ + Cl₂ → 2HCl, 1 : 1 : 2

②수소 + 산소 → 수증기: 2H₂ + O₂ → 2H₂O, 2 : 1 : 2

③질소 + 수소 → 암모니아: N₂ + 3H₂ → 2NH₃, 1 : 3 : 2

④그림에서 상자마다 분자 모형의 원자를 세어 보면 반응 전후로 원자의 종류와 수가 같다

아보가드로 법칙

🔬 같은 부피에는 같은 수의 분자

①온도와 압력이 같으면

②기체의 종류와 상관없이

③같은 부피 속에 같은 수의 분자가 들어 있다

④분자의 크기가 달라도 기체에서는 분자 사이 거리가 훨씬 커서, 부피를 정하는 것은 분자의 크기가 아니라 분자의 수다

기체의 부피22.4 L

부피 비가 곧 분자 수 비인 까닭

💡 기체 반응 법칙과 아보가드로 법칙 잇기

①돌턴처럼 수소와 염소를 원자 하나씩으로 보면, 수소 1부피와 염소 1부피에서 염화 수소는 1부피만 생겨야 한다

②그런데 실제로는 염화 수소가 2부피 생긴다

③아보가드로는 수소와 염소가 원자 두 개로 된 분자(H₂, Cl₂)라고 보아 이 결과를 설명했다

④같은 부피에 같은 수의 분자가 있으므로 부피 비 1 : 1 : 2는 분자 수 비 1 : 1 : 2이고, 이는 반응식 H₂ + Cl₂ → 2HCl의 계수 비와 같다

정리

기체 반응 법칙

반응하는 기체와 생기는 기체의 부피 비 = 간단한 정수비

같은 온도와 압력에서 잰 부피끼리 비교한다

아보가드로 법칙

같은 온도와 압력, 같은 부피 → 같은 분자 수

0 °C, 1기압에서 기체 1몰의 부피는 약 22.4 L이다(고등학교에서 더 다룬다)

핵심 관계

부피 비 = 분자 수 비 = 반응식의 계수 비

반응에 참여하는 물질이 모두 기체이고 온도와 압력이 같을 때 성립한다

🎯 시험에 자주 나오는 것

①같은 온도와 압력에서 기체 반응의 부피 비는 간단한 정수비다

②같은 부피의 기체에는 종류와 관계없이 같은 수의 분자가 들어 있다

③기체 반응에서 부피 비는 분자 수 비, 반응식의 계수 비와 같다

④반응 전후 부피의 합은 달라질 수 있지만 질량과 원자의 종류와 수는 변하지 않는다

⑤수증기처럼 생성물이 기체일 때만 부피 비를 그대로 쓸 수 있다

예제와 단원평가

예제 1

같은 온도와 압력에서 수소 기체와 산소 기체가 반응해 수증기가 된다(2H₂ + O₂ → 2H₂O). 수소 20 mL가 모두 반응하려면 산소가 몇 mL 필요하고, 수증기는 몇 mL 생기는가?

모두 기체이므로 부피 비는 반응식의 계수 비와 같아 H₂ : O₂ : H₂O = 2 : 1 : 2이다.

수소가 20 mL이면 산소는 그 절반인 10 mL, 수증기는 수소와 같은 20 mL이다.

▸ 산소 10 mL가 필요하고, 수증기 20 mL가 생긴다

반응 전에는 30 mL였던 기체가 반응 후 20 mL가 된다. 부피는 줄었지만 원자의 수와 질량은 그대로다.

예제 2

같은 온도와 압력에서 같은 부피의 수소와 산소에 들어 있는 분자 수를 비교하면 어떠한가? 이 사실은 기체 반응의 부피 비와 어떻게 이어지는가?

아보가드로 법칙에 따라, 같은 온도와 압력에서 같은 부피의 기체에는 종류와 관계없이 같은 수의 분자가 들어 있다.

그러므로 기체끼리 반응할 때 부피 비는 분자 수 비와 같고, 반응식의 계수 비와도 같다.

▸ 분자 수가 같다. 그래서 부피 비 = 분자 수 비 = 계수 비가 된다

아보가드로 법칙이 있기에, 눈에 보이지 않는 분자의 수를 부피를 재는 것으로 비교할 수 있다.

단원평가 유형

기체 반응 법칙과 아보가드로 법칙에 대한 설명으로 옳은 것은?

①기체 반응에서 부피 비는 항상 복잡한 소수비이다

②같은 부피의 기체에는 종류에 따라 분자 수가 다르다

③기체 반응에서 부피 비는 화학 반응식의 계수 비와 같다

④아보가드로 법칙은 고체에서만 성립한다

⑤0°C, 1기압에서 기체 1몰의 부피는 11.2 L이다

▸ ③ 기체 반응에서 부피 비는 화학 반응식의 계수 비와 같다

기체 반응의 부피 비는 간단한 정수비이고(①X), 같은 부피의 기체에는 종류와 관계없이 같은 수의 분자가 있다(②X·아보가드로).

아보가드로 법칙은 기체에서 성립하며(④X), 0°C·1기압에서 기체 1몰 = 22.4 L이다(⑤X). 기체 반응에서 부피 비 = 계수 비이다(③O).

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마지막 수정 2026-10-17

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