대동 과학과외

대동 생활권에서 확인한 앙금 생성 반응의 이온 변화

대동과외 수업에서 한 학생이 이온 모형 카드와 앙금 관찰 기록을 펼쳐 놓았습니다. 대동과학과외에서는 반응식을 외우기보다, 용액을 섞기 전과 섞은 뒤 각 이온이 어떻게 달라지는지 직접 표시하도록 했습니다. 한밭여자중학교와 대전여자고등학교가 있는 교육생활권에서도 이 자료를 읽을 때 핵심은 같은 이온이 모두 사라지는지, 일부만 앙금이 되는지를 구분하는 것입니다.

관찰 기록에서 시작된 한 줄의 문제

투명한 염화 나트륨 수용액과 질산 은 수용액을 섞자 흰색 앙금이 생겼다는 기록이 있었습니다. 학생은 먼저 이온 모형을 그렸습니다.

• 섞기 전 염화 나트륨: 나트륨 이온과 염화 이온
• 섞기 전 질산 은: 은 이온과 질산 이온
• 섞은 뒤 관찰: 흰색 앙금 생성

학생은 모형 옆에 화살표를 그어 은 이온과 염화 이온을 앙금으로 연결했고, 나트륨 이온과 질산 이온에도 사라짐 표시를 했습니다. 이어 “앙금이 생겼으므로 네 종류의 이온이 모두 없어졌다”고 답했습니다. 앙금이 만들어지는 이온을 찾으려 한 것과 이온 종류를 적어 둔 것은 정확했지만, 앙금이 생긴다는 사실에서 모든 이온이 반응한다고 바로 이어 붙인 것이 첫 번째 잘못된 판단이었습니다.

학생의 오류: 앙금 생성은 용액 속 모든 이온이 사라지는 현상이 아니라, 특정 이온끼리 고체 앙금을 이루고 나머지 이온은 용액에 남는 현상이다.

지운 것은 한 부분뿐이었다

풀이 전체를 다시 쓰지 않고, 학생이 그어 놓은 화살표 중 앙금과 직접 연결된 부분만 확인했습니다. 은 이온과 염화 이온을 한 쌍으로 묶어 흰색 염화 은 앙금으로 표시했습니다. 그다음 나트륨 이온과 질산 이온 옆에는 ‘용액에 남음’이라는 표시를 붙였습니다. 이미 적어 둔 네 이온의 종류와 앙금의 색 관찰은 그대로 유지했습니다.

이렇게 고치면 섞은 뒤 모형은 두 부분으로 나뉩니다. 은 이온과 염화 이온은 고체 앙금으로 관찰되고, 나트륨 이온과 질산 이온은 물속에 남습니다. 따라서 관찰된 흰색 물질만 보고 용액 속 이온 전체가 사라졌다고 판단해서는 안 됩니다. 답을 쓸 때도 “앙금을 만든 이온”과 “남은 이온”을 따로 적어야 이온 변화가 정확히 드러납니다.

표현을 바꾼 새 모형에 적용하기

다음 자료에서는 용액 이름 대신 이온 그림의 방향을 바꾸어 제시했습니다. 왼쪽 비커에는 바륨 이온 두 개와 염화 이온 네 개가 있고, 오른쪽 비커에는 황산 이온 두 개와 나트륨 이온 네 개가 있습니다. 두 비커를 섞은 뒤 그림에는 흰색 고체 덩어리 두 개와 물속의 염화 이온 네 개, 나트륨 이온 네 개가 남아 있습니다.

학생은 이번에는 먼저 고체 덩어리와 맞닿은 이온을 표시했습니다. 바륨 이온과 황산 이온이 앙금을 만든 이온이고, 염화 이온과 나트륨 이온은 남은 이온으로 분류했습니다. 단순히 숫자가 달라진 문제를 푸는 것이 아니라, 이번에는 이온 이름이 적힌 표가 아닌 그림의 위치와 고체 표시를 근거로 판단했습니다.

• 고체로 모인 이온: 바륨 이온, 황산 이온
• 섞은 뒤 용액에 남은 이온: 염화 이온, 나트륨 이온
• 판단 근거: 고체 앙금 그림에 포함된 이온과 물속에 따로 표시된 이온의 위치

힌트 없이 남은 이온을 설명하다

마지막에는 새로운 그림을 별도 안내 없이 제시했습니다. 섞기 전에는 칼슘 이온, 탄산 이온, 칼륨 이온, 질산 이온이 각각 모형으로 표시되어 있었고, 섞은 뒤에는 고체가 한 덩어리로 나타났으며 물속에 칼륨 이온과 질산 이온이 남아 있었습니다.

학생은 먼저 고체 덩어리에 들어간 칼슘 이온과 탄산 이온을 찾아 앙금 생성 이온으로 적었습니다. 이어 물속에 따로 남은 칼륨 이온과 질산 이온을 확인하고, “고체 그림에 포함되지 않았고 용액 안에 그대로 표시되어 있으므로 남은 이온이다”라고 설명했습니다. 마지막으로 섞기 전 네 종류의 이온이 섞은 뒤 ‘앙금으로 이동한 두 종류’와 ‘용액에 남은 두 종류’로 모두 확인되는지 다시 세어 검산했습니다. 이 확인까지 마친 뒤에야 답을 확정하여, 앙금 생성 반응의 이온 변화를 스스로 재현했습니다.