화학Ⅱ
- 그 외 교과나 5차 교육과정 이전의 내용은 여기를 참조할 것.
1. 개요
고등학교 과학 '''교과''' 화학Ⅱ에 대해서 다루는 문서이다. 이 교과 내용에 기반하여 출제되는 탐구 영역에 대해 다루는 문서는 본 문서와 성격이 구분되므로 대학수학능력시험/탐구 영역/화학Ⅱ 문서를 참조하기 바란다.
2. 2015 개정 교육과정 '화학Ⅱ'
- 2021학년도 대학수학능력시험과 그 이후에서도 상대평가 선택 과목으로 지정되었다. 원래 이 시기 교육 개편안에서는 과학Ⅱ와 기하를 진로선택과목로 분류한다는 명목으로 모조리 제외시키려고 했으나 이공계의 강력한 반발로 무산되었다.
- 과목에 대한 수요가 저조한 상황이라 거의 모든 출판사, 심지어 EBSi에서조차 수능시리즈 (수능개념, 수능특강, 수능완성)를 제외하고는 참고서 출판을 하지 않을듯 하였으나 2019년 5월 말에 완자에서 모든 Ⅱ 과목을 최초로 시판하기 시작했다. 미래엔 '1등급 만들기 문제집'에서도 모든 Ⅱ 과목을 시판하였다. 2019년 11월경엔 HIGH TOP에서도 모든 Ⅱ 과목을 내놓았다. 그리고 EBS에서도 뉴탐스런으로 개정이 되지 못한 탐스런을 개정한 '개념완성' II 과목을 시판하였으며 기출문제집도 마더텅에서 기존에 내던 생II에 2020년부터 지II, 21년부터 물II와 화II를 출간하며 17개 모든 탐구 기출문제집을 출판하기 시작했다. 그로 인해 이전 교육과정 세대보다 II 과목 내신 학습이 한결 수월해졌다. (특히 화학II)
- '기체 파트'랑 '물질의 세 가지 상태' 위치가 바뀌었다.
- 이전 교육과정에서 중요하게 다루던 자유 에너지를 비롯한 열화학 개념들이 대량으로 잘려서 기존에 화학Ⅱ의 개념을 설명하던 방식으로는 내용을 설명하기가 어려워졌다. 이젠 반응의 자발성을 설명하기가 어려워졌다. 다만 엔트로피와 깁스 자유 에너지 개념이 화학 II에 있을 때 교사조차도 원리를 잘 모르는 경우가 나타날 정도로 원리가 복잡해[1]삭제 의견이 있기도 했다.
- 기존의 화학 평형 단원은 둘로 쪼개져 전기화학을 제외한 부분은 반응 엔탈피와 함께 묶였는데, 현장에서는 단원 구성 자체가 비효율적이고 왜 묶어 놓았는지도 모르겠다는 평이 많다. 게다가 전기화학 파트도 열화학 내용이 잘리면서 기존의 자발성 관련 내용들이 잘려서 별 내용도 없는 것을 보면(표준 환원 전위, 표준 산화 전위 등을 모두 다루지 않는다.) 내용은 대폭 줄여놓고 마치 뭐라도 있는 것처럼 포장하려는 교육부의 위장이 아닌지 의심을 받고 있다.
- 이전 교육과정에서도 8과목 중 가장 내용이 없었는데, 그마저도 삭제하거나 Ⅰ과정으로 내려보내는 바람에 교과서가 거의 반쪽짜리가 됐다. 화학Ⅱ 교과서를 보면 알겠지만 내용이 많이 탈락되거나 내려가서 기존에 있던 내용을 일부러 길게 설명해 놓는 진풍경을 볼 수 있다. 참고서 뺨치는 수준으로 자세하게 설명하고 있다.
2.1. 물질의 세 가지 상태와 용액
- 보일 법칙, 샤를 법칙, 아보가드로 법칙, 이상 기체 방정식, 분압, 분자 간 상호 작용, 액체의 성질, 고체의 결정 구조, 용액의 농도, 묽은 용액의 총괄성
- 기체의 온도, 압력, 부피, 몰수 사이의 관계를 설명할 수 있다.
- 이상 기체 방정식을 활용하여 기체의 분자량을 구할 수 있다.
- 혼합 기체에서 몰 분율을 이용하여 분압의 의미를 설명할 수 있다.
- 분자 간 상호 작용을 이해하고, 분자 간 상호 작용의 크기와 끓는점의 관계를 설명할 수 있다.
- 물의 밀도, 열용량, 표면 장력 등의 성질을 수소 결합으로 설명할 수 있다.
- 액체의 증기압과 끓는점의 관계를 설명할 수 있다.
- 고체를 화학 결합의 종류에 따라 분류하고, 간단한 결정 구조를 설명할 수 있다.
- 퍼센트 농도, ppm, 농도, 몰랄 농도의 의미를 이해하고, 여러 가지 농도의 용액을 만들 수 있다.
- 묽은 용액의 증기압 내림, 끓는점 오름, 어는점 내림을 이해하고, 일상생활의 예를 들 수 있다.
- 삼투 현상을 관찰하고, 삼투압을 설명할 수 있다.
2.2. 반응 엔탈피와 화학 평형
- 엔탈피, 열화학 반응식, 헤스 법칙, 가역 반응, 화학 평형, 르샤틀리에 원리, 상평형 그림, 이온화 상수, 염의 가수 분해, 완충 용액
- 열화학 반응식을 엔탈피를 이용하여 표현할 수 있다.
- 엔탈피와 결합 에너지의 관계를 이해하고, 헤스 법칙을 설명할 수 있다.
- 가역 반응에서 동적 평형을 이해하고, 평형 상수를 이용해서 반응의 진행 방향을 예측할 수 있다.
- 농도, 압력, 온도 변화에 따른 화학 평형의 이동을 관찰하고 르샤틀리에 원리로 설명할 수 있다.
- 상평형 그림을 이용하여 물질의 상태 변화를 설명할 수 있다.
- 이온화 상수를 이용하여 산과 염기의 세기를 이해하고, 염의 가수 분해를 설명할 수 있다.
- 완충 용액이 생체 내 화학 반응에서 중요함을 설명할 수 있다.
2.3. 반응 속도와 촉매
- 반응 속도, 반응 속도식, 반감기, 활성화 에너지, 반응 속도에 영향을 미치는 요인, 촉매, 효소
- 화학 반응의 속도가 다양하다는 것을 알고, 화학 반응 속도를 계산할 수 있다.
- 자료 해석을 통하여 반응 속도식을 구할 수 있다.
- 1차 반응의 반감기를 구할 수 있다.
- 화학 반응에서 활성화 에너지의 의미를 설명할 수 있다.
- 농도에 따라 반응 속도가 달라짐을 설명할 수 있다.
- 온도에 따라 반응 속도가 달라짐을 설명할 수 있다.
- 촉매가 반응 속도를 변화시킬 수 있음을 설명할 수 있다.
- 촉매가 생명 현상이나 산업 현장에서 중요한 역할을 하는 예를 찾을 수 있다.
2.4. 전기 화학과 이용
- 화학 전지, 전기 분해, 수소 연료 전지
- 화학 전지의 작동 원리를 산화 환원 반응으로 설명할 수 있다.
- 전기 분해의 원리를 산화 환원 반응으로 설명할 수 있다.
- 수소 연료 전지가 활용되는 예를 조사하여 설명할 수 있다.
3. 2009 개정 교육과정 '화학Ⅱ'
3.1. 다양한 모습의 물질
- 여러 가지 분자 간 상호 작용을 이해하고, 분자 간 상호 작용의 크기와 끓는점의 관계를 안다.
- 기체의 온도, 압력, 부피 사이의 관계 및 기체 분압의 의미를 설명하고, 이상 기체 상태 방정식을 이해한다.
- 온도에 따른 기체 분자 운동의 특성을 이해하고, 확산 속도와 분자량의 관계를 설명할 수 있다.
- 물의 분자 구조와 수소 결합의 특성을 이용하여 물의 밀도, 열용량, 표면장력, 모세관 현상 등의 성질을 설명하고, 기상 현상, 식물의 물 흡수 등 자연 및 생명 현상을 설명할 수 있다.
- 고체의 종류를 설명하고, 금속의 결합 특성과 결정 구조를 설명할 수 있다.
- 고체, 액체, 기체 사이의 상변화를 설명한다.
- 용액의 다양한 농도의 개념을 이해하고, 실험 결과를 정량적으로 표현할 수 있다.
- 묽은 용액의 증기압 내림, 끓는점 오름, 어는점 내림, 삼투압 등 총괄성에 대해 설명할 수 있다.
3.2. 물질 변화와 에너지
- 화학 반응을 통해 열이 발생하거나 흡수됨을 설명할 수 있다.
- 엔탈피와 결합 에너지의 관계를 설명하고, 헤스의 법칙을 설명할 수 있다.
- 화학 반응에서 에너지가 보존됨을 설명할 수 있다.
- 엔트로피의 의미를 정성적으로 설명하고, 고립계에서 자발적 변화와 엔트로피의 관계를 설명할 수 있다.
- 일정한 온도, 압력에서 자유 에너지의 의미를 정성적으로 이해하고, 자유 에너지가 줄어드는 방향으로 자발적 변화가 일어남을 설명할 수 있다.
- 온도에 따라 자발적 변화의 방향이 달라질 수 있다는 사실을 통해서 온도에 따른 물질의 상변화를 설명할 수 있다.
3.3. 화학 평형
- 일정한 온도, 압력에서 화학 평형을 자유 에너지의 변화가 없는 상태로 설명할 수 있다.
- 가역 반응에서 동적 평형의 상태를 이해하고, 평형 상수를 이용해서 반응의 진행 방향을 예측할 수 있다.
- 농도, 압력, 온도가 변함에 따라 화학 평형이 이동함을 관찰하고 이를 설명할 수 있다.
- 고체, 액체, 기체 사이의 동적 평형과 증기압의 의미를 이해하고 온도와 압력에 따른 물질의 상태를 도표로 나타낼 수 있다.
- 용해 평형에서 용해도를 열역학적 관점에서 설명하고 온도와 압력에 따라 용해도가 변한다는 사실을 설명할 수 있다.
- 산-염기 중화 반응에서의 양적 관계를 설명할 수 있고, 공통이온 효과, 염의 가수 분해에 의해 만들어진 용액의 특성을 설명할 수 있다.
- 이온화도와 이온화 상수를 이용하여 산과 염기의 상대적 세기를 설명할 수 있다.
- 화학 전지, 연료 전지, 전기 분해의 원리를 산화-환원 반응으로 설명하고, 전기량과 반응의 진행 정도와의 관계를 설명할 수 있다.
- 자유 에너지를 통해 산화-환원 반응의 전위차를 설명할 수 있다.
3.4. 화학 반응 속도
- 실생활에서 경험하는 화학 반응의 속도가 매우 다양하다는 사실을 설명할 수 있다.
- 화학 반응 속도를 반응 물질의 농도로 표현할 수 있음을 설명할 수 있다.
- 반응 속도의 농도 의존도가 다양하다는 사실을 이해하고, 반감기를 정의할 수 있는 경우도 있음을 설명할 수 있다.
- 반응 속도가 온도에 따라 민감하게 변한다는 사실을 이해한다.
- 반응 속도가 반응 과정에서 극복해야 할 에너지 장벽에 따라 결정됨을 인식한다.
- 촉매를 이용해서 에너지 장벽의 크기를 변화시켜 반응 속도를 변화시킬 수 있음을 이해하고, 촉매의 종류를 설명할 수 있다.
- 촉매가 효소의 경우처럼 생명 현상뿐만 아니라 암모니아와 고분자 등의 산업적 합성에서도 중요한 역할을 한다는 사실을 설명할 수 있다.
3.5. 인류 복지와 화학
- 화학이 의약품 개발, 인간과 환경에 더 안전한 녹색 화학과 물의 광분해의 연구 등을 통해 인류의 복지와 미래를 위해 핵심적인 역할을 한다는 사실을 설명할 수 있다.
4. 7차 교육과정 '화학Ⅱ'
4.1. 물질의 상태와 용액
- 기체, 액체, 고체
- 몰 개념을 도입한 후 기체의 부피, 압력, 온도의 관계를 상태 방정식으로 나타내고, 기체 분자의 확산 속도와 분자량 사이의 정량적인 관계를 이해한다.
- 물질의 상 변화를 설명하며, 특히 액체의 증기압 곡선을 정량적으로 해석하고, 고체는 결정성과 비결정성으로 구분하는 수준에서 이해한다.
- 용액
- 용질 및 용매 입자간의 인력으로 용해 현상을 설명하고, 이것을 크로마토그래피의 원리와 관련짓는다. 또, 고체와 기체의 용해도에 영향을 미치는 요인을 알아보고, 용해도 곡선을 정량적으로 해석한다.
- 주어진 용액의 농도를 몰 농도와 몰랄 농도로 나타내고, 몰 농도와 몰랄 농도가 이용되는 사례를 든다.
- 묽은 용액에서 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림 현상을 정량적으로 이해하고, 이를 이용하여 비전해질의 분자량을 구한다.
4.2. 물질의 구조
- 원자 구조와 주기율
- 원자의 구성 입자를 확인하고, 각 입자의 발견 과정을 물리적 성질을 간단히 설명한다.
- 원자 모형의 변천을 원자 구성 입자의 발견과 관련지어 설명한다.
- 보어의 원자 모형에 따른 전자 배치를 나타내고, 오비탈 개념을 도입한 후 현대적 원자 모형에 따른 전자 배치를 이해한다.
- 여러 가지 원소의 성질에 대한 자료 해석을 통하여 원소의 주기적 성질을 이해한다.
- 화학 결합
- 입자 모형을 이용하여 이온 결합, 공유 결합, 금속 결합의 원리를 이해하고, 몇 가지 물질의 성질을 화학 결합과 관련지어 설명한다.
- 전기 음성도 개념을 도입하여 결합의 극성을 설명하고, 전자쌍 반발의 원리로 분자의 모양을 추리한다.
4.3. 화학 반응
- 화학 반응과 에너지
- 화학 반응에 수반되는 열의 흐름을 엔탈피 변화로 나타내고, 실험을 통하여 헤스의 법칙을 확인한다.
- 열화학 반응에서의 엔탈피 변화를 결합 에너지와 관련짓는다.
- 반응 속도와 화학 평형
- 실험을 통하여 얻은 자료로 화학 반응 속도식을 꾸미고, 간단한 화학 반응의 메케니즘을 설명한다.
- 반응 속도에 영향을 끼치는 요인과 반응 속도 사이의 관계를 입자론적 관점에서 설명한다.
- 가역 반응에서 화학 평형의 동적 상태를 이해하고, 자료 해석이나 문헌 고찰을 통하여 화학 평형의 법칙을 이끌어 낸다.
- 탐구 활동을 통하여 농도, 압력, 온도의 변화가 화학 평형에 미치는 영향을 확인하고, 일상 생활이나 산업 현장에서 이를 응용한 예를 찾는다.
- 산과 염기의 반응
- 브뢴스테드ㆍ로우리의 산ㆍ염기를 정의하고, 이온화도, 이온화 상수를 이용하여 산ㆍ염기의 상대적 세기를 나타낸다.
- 중화 반응에서 산ㆍ염기의 양적 관계를 설명하고, 중화, 적정 실험을 통하여 종말점 및 미지 용액의 농도를 결정한다.
- 염이 가수 분해될 때의 액성을 화학 평형 개념으로 설명한다.
- 완충 용액의 개념을 도입하여 체내에서의 산ㆍ염기 조절을 이해한다.
- 산화ㆍ환원 반응
- 산화ㆍ환원 반응을 전자의 이동과 산화수의 변화로 설명하고, 산화ㆍ환원 반응식을 완결한다.
- 화학 전지의 원리를 산화ㆍ환원 반응으로 이해하고, 전위차를 설명한다. 또한, 실용 전지와 전기 분해를 이해하고, 화학 반응과 전기 에너지 간의 상호 관계를 인식한다.
5. 6차 교육과정 '화학Ⅱ'
5.1. 물질의 과학
- (가) 지식 : 원자, 분자, 이온, 화학식, 원자량, 분자량, 몰, 화학 반응식
- (나) 탐구 활동 : 물질의 양적 관계에 관한 실험
- ‘원자량’에서는 상대적 원자량과 평균 원자량을 구별하여 다룬다. ‘몰’에서는 몰의 개념에 중점을 두어 다룬다.
5.2. 원자 구조와 주기율
- (가) 지식 : 원자의 구성, 원자 모형과 전자 배치, 주기율과 주기율표, 원소의 주기적 성질, 알칼리족 원소, 할로겐, 전이 원소
- (나) 탐구 활동 : 같은 족 원소의 성질에 관한 실험, 주기율표에서 물질의 주기적 성질 예측
- ‘원자 구조’에서는 전자 배치와 화학적 성질에 중점을 두어 다루고, ‘원자 모형과 전자 배치’에서는 보어의 원자 모형과 전형 원소의 오비탈을 다룬다. ‘원소의 주기적 성질’에서는 제 2, 3주기 원소의 주기적 성질을 다루고, ‘전이 원소’에서는 제 4주기 전이 원소와 실생활에 관련이 깊은 전이 원소를 다룬다.
5.3. 화학 결합과 화합물
- (가) 지식 : 이온 결합, 공유 결합, 금속 결합, 결합의 극성, 분자의 모양, 탄소 화합물
- (나) 탐구 활동 : 이온 결합 화합물과 공유 결합 화합물의 성질 관찰, 유기 화합물의 성질과 제법에 관한 실험
- ‘결합의 극성’에서는 극성, 전기 음성도를 다룬다. ‘분자의 모양’에서는 제 2주기 원소를 중심으로 다룬다. ‘탄소 화합물’에서는 실생활과 관계가 깊은 소재에 중점을 두어 다룬다.
5.4. 물질의 상태와 용액
- (가) 지식 : 기체 상태 방정식, 기체의 확산, 혼합 기체의 압력, 액체와 고체, 용액
- (나) 탐구 활동 : 기체의 분자량 측정, 용액의 성질에 관한 실험, 표준 용액의 제조
- ‘기체의 확산’에서는 그레이엄의 법칙을 다루고, ‘액체’에서는 증발열, 증기 압력과 증기 압력 곡선을 다룬다. ‘고체’에서는 결정과 비결정, 결정의 구조를 간단히 다룬다.
- 융해와 승화, 상평형을 이용하여 물질의 상태를 간단히 다룬다. ‘용액’에서는 용액의 농도와 묽은 용액의 성질을 다루고, 콜로이드 용액은 실생활과 관련지어 간단히 다룬다.
5.5. 화학 반응
- (가) 지식 : 반응열, 반응 속도, 화학 평형, 산과 염기, 중화 적정과 pH, 염, 산화수, 화학 전지, 전기 분해
- (나) 탐구 활동 : 평형 이동의 관찰, 산·염기의 중화 적정 실험, 전지의 기전력 측정
- ‘반응열’에서는 헤스의 법칙을 다룬다. ‘반응 속도’에서는 반응 메커니즘을 다룬다. ‘화학 평형’에서는 화학 평형의 법칙과 르 샤틀리에의 원리를 다룬다. ‘산과 염기’에서는 브뢴스 테드의 이론을 다룬다. ‘화학 전지’에서는 실용 전지를 다룬다. ‘전기 분해’에서는 패러데이의 법칙을 실생활과 관련지어 다룬다. ‘화학 평형’, ‘산과 염기’, ‘화학 전지’, ‘전기 분해’ 등이 과학 기술의 발전과 인류 복지 향상에 공헌해 왔음을 다룬다.
6. 여담
6.1. 공대생에겐 중요한 기초
제대로 공부한다면, 대학에서 ''''실험 깡패'''', 물리학Ⅱ까지 하고 왔다면 ''''학점 깡패''''라는 칭호(!)를 얻게 된다. 화학과 관련된 모든 과제를 혼자 하드캐리하는 것쯤은 일도 아니다. 과목이 전방위 내용을 빠짐없이 다루고 있기 때문이며, 이런 메리트는 상위권이 많이 모이는 이유이기도 하다. 특히 이전 교육과정 때보다 물리화학 파트를 강화했기 때문에 화학공학, 재료공학 학생에게 있어서는 더할 나위 없이 중요해졌다.[2]
화학 관련 학과는 고학년으로 올라갈수록 실험도 많이 하므로, 성질 관계나 양적 관계를 직관적으로 파악하는 것이 능숙해야 한다. 수능을 준비하는 동안 화학적 개념을 활용하는 능력이 길러지며 계산에도 익숙해지기 때문에 공부에 많은 도움이 된다.
화학Ⅱ는 시간이 갈수록 기피 과목이 되어가고 있고, 개정 후 내용이 많이 경감되어 예전보다는 덜 하나 여전히 기피되는 과목 중 하나이다. 화학Ⅱ가 기피돼 이공계 학생들의 기초 과학 학습이 부실해지면 장기적으로 국가경쟁력에 문제가 될 것이라며 우려의 목소리가 나오고 있다. 화학Ⅱ를 제대로 안 배우고 이공계, 특히 화학·생명 관련 학과로 진학하면 대학 공부가 더 힘들어진다. 실제로 EBSi 강사 양진석은 고등학교 때 화학을 안하고 화학과에 입학했다가 주말에 쉬지도 못하고 도서관에서 화학만 공부했다고 한다.
3등급 정도만 가능해도 학부에 쉽게 녹아들 수 있다. 3등급이 나온 수험생은 개념이 부족한 게 아니라 문제풀이에 약해서 그렇다고 보면 된다.[3] 기본개념은 잡아뒀기 때문에 대학교 가서도 수월하게 적응할 수 있다. 그 외에 MEET나 PEET 등을 준비하는 학생들이나 각종 기사 자격증 시험에서 두고 두고 도움이 된다. 특히 화공직 공무원을 준비하는 사람에게도 큰 도움이 될 수 있다. 일단 개념이 된 상태에서 문제를 정확하고 빠르게 푸는 연습을 했기 때문.
간호학과 또한 중요하게 다루는데, 입학전 1개월간 생명 과학Ⅱ와 화학Ⅱ를 끝내오라는 곳도 있으며 수업에 생화학이 있기 때문.[4]선택자나 수업을 들은 이과 출신 학생은 괜찮지만 문과 출신 학생은... 그나마 1학년때 공통으로 화학Ⅰ을 배웠다면 좀 덜하다.
또 여담으로 7차교육과정의 화학 II 와 2015 교육과정의 화학 II를 비교해보자. 1단원은 몰과 몰 농도 개념이, 2단원은 전체가, 3단원은 화학평형, 브륀스테드ㆍ로리 산ㆍ염기, 중화적정, 산화수 관련 산화환원 내용이 화학 I로 내려갔다. 이는 화학 I 헬난이도의 원인이자 화 I 기피 현상의 이유이다.
7. 관련 문서
[1] 교사는 기본적으로 교과서보다 한 단계 더 높은 지식을 가지고 있어야 하고, 실제로 교사용 지도서는 이를 상정하고 부가 설명을 달아두었다. 문제는 엔트로피와 깁스 자유 에너지 개념(단순히 공식을 외워 계산하는 것을 말하는 것이 아니다.)은 일반화학 중에서도 까다로운 축에 속한다는 것.[2] 기계공학이나 전자공학은 화학의 비중이 적기 때문에 화공과 재공보다는 사정이 나은 편이다.[3] 수능문제는 당연히 변별력을 위해서 헷갈리기 쉬운 표현이나 가짜 단서를 넣어둔다. 시간 또한 빠듯하다[4] 왜냐하면 생리학에서 '''산소-혈색소 해리곡선, 산소와 이산화탄소의 기체교환과정, 산-염기 평형''' 등이 매우매우 중요하게 나오는데, 이걸 모르면 고생한다. 특히 그 중 압권은 '''삼투압'''