[일반화학실험 A+ 1등 자료] 실험 11. 화학반응과 에너지 실험 결과 보고서

소개글

"[일반화학실험 A+ 1등 자료] 실험 11. 화학반응과 에너지 실험 결과 보고서"에 대한 자료입니다

이공계열 4.5 만점 수석 학생의 보고서입니다.
각 실험에 대한 결과와 실험 후에 생각해 보아야 하는 결과 보고서의 문제에 대한 답안이 자세하게 적혀있습니다.
두 장의 실험에 대한 고찰이 작성되어 있습니다.

목차

1. 실험 데이터 및 처리
1) Part I: 발열반응/흡열반응
2) Part II: 스티로폼 열량계의 열용량
3) Part III: Heat of Solution

2. 실험 결과에 대한 고찰

3. 다음의 질문에 답하시오.
1) 이번 실험에서 관찰한 것처럼 어떤 고체 화합물은 물에 용해될 때 열을 발생하고, 또 어떤 화합물은 용해될 때 열을 흡수한다. 이러한 차이는 무엇 때문에 생기는가?
2) 일정 부피(예를 들어, 100 mL)의 물에 CaCl2를 용해시켜 최대의 열량을 얻으려 한다면 얼마의 CaCl2를 용해시켜야 할 것인가?
3) 겨울철 많이 사용하는 손난로는 화학반응 동안 방출되는 열을 이용한 것이다. 손난로에 이용되는 반응은 CaCl2의 용해 이외에 어떠한 발열반응들이 이용되고 있는지 알아보자.
4) 22.5 g의 금속 조각을 100.0 ℃로 가열한 후 20.0 ℃의 물 100.0 mL에 넣었다. 열평형에 도달한 후 온도를 재어보니 26.9 ℃이었다. 이 금속의 열용량은 얼마인가?

본문내용

실험 결과에 대한 고찰

이번 실험은 몇 가지 고체 화합물을 물 또는 식초와 반응시키며 각 반응이 흡열반응인지 발열반응인지 관찰하고 정량적으로 열량계를 사용하여 고체의 또는 이 물에 용해될 때 흡수 또는 발생되는 열량, 즉 용해열(heat of solution)을 정확히 측정해 보겠다는 목표를 갖고 진행하였다. 첫 번째로 베이킹소다, .. <중 략>

1. 이번 실험에서 관찰한 것처럼 어떤 고체 화합물은 물에 용해될 때 열을 발생하고, 또 어떤 화합물은 용해될 때 열을 흡수한다. 이러한 차이는 무엇 때문에 생기는가?

일반적으로 화학 결합이 끊어지는 경우에는 입자들 사이의 인력을 끊을 수 있는 만큼의 에너지가 필요하기 때문에 열을 흡수하고 화학 결합이 형성될 때에는 에너지를 방출한다. 고체 화합물이 물에 용해될 때, 용질이 각 성분으로 분리되고 용매 분자 사이의 인력을 극복하여 용질이 들어갈 수 있는 공간을 만든다. 그런 다음 용질과 용매 사이에 상호작용이 발생하여 용액이 형성되는 과정이 진행된다.
어떤 고체 화합물이 물에 용해 될 때 열이 발생하는 현상은 새로운 화학 결합을 형성할 때 방출하는 에너지의 양이 화학 결합이 끊어질 때 흡수되는 에너지의 양보다 더 크기 때문에 최종적으로 에너지를 방출하는 것이며, 이때 에너지가 열의 형태로 전환되어 방출되는 것이다. 즉, 용해 시 용질이 각 성분으로 분리될 .. <중 략>

2. 일정 부피(예를 들어, 100 mL)의 물에 CaCl2를 용해시켜 최대의 열량을 얻으려 한다면 얼마의 CaCl2를 용해시켜야 할 것인가?

화합물이 물에 용해될 때 흡수 또는 방출되는 열량은 다음 식을 통해 계산할 수 있다.

참고 자료

일반화학, Steven S. Zumdahl, Cengage, 2018, 541쪽