소개글
"전기화학반응"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
2. 실험 목적
3. 실험 이론
3.1. 산화 환원 반응
3.2. 금속의 반응성
3.3. 알짜이온 반응식
4. 실험 방법
4.1. 금속 치환 반응
4.2. 금속과 금속염의 반응
5. 실험 결과
5.1. 금속 치환 반응
5.2. 금속과 금속염의 반응
6. 고찰
7. 결론
8. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
전기화학반응은 전기 에너지와 화학 변화의 관계를 다루는 화학 반응이다. 이 반응에는 반드시 전자의 이동이 수반되며, 전기화학적 현상을 바탕으로 다양한 응용분야에 활용된다. 금속의 산화 환원 반응성은 표준환원전위에 따라 결정되며, 이를 활용하여 금속의 반응성 순서를 비교할 수 있다. 또한 전기분해를 통해 원하는 물질을 얻는 기술도 전기화학반응의 대표적인 예이다. 이번 실험에서는 금속의 산화 환원 반응성과 전기분해를 통한 구리 석출 실험을 통해 전기화학반응의 원리와 응용을 다루고자 한다.
2. 실험 목적
전기화학반응 실험 보고서
본 실험에서는 금속의 종류에 따른 전기 화학적인 산화, 환원 반응의 반응성과 전기분해를 통해 석출된 구리의 양과 전하량의 상관관계, 석출되는 구리 양의 이론값과 실험값을 비교하여 오차를 확인하고자 한다.
전자의 이동이 있는 화학 반응을 말하며, 모든 화학 반응은 이 전자의 이동을 포함하기 때문에 산화 환원으로 나타낼 수 있다. 전자를 얻는 것을 환원이라 하고, 전자를 잃는 것을 산화라 한다. 모든 산화 환원 반응은 하나만 일어나는 것 없이 동시에 일어나며, 산화된 물질이 잃은 전자 수와 환원된 물질이 얻은 전자 수는 같다. 전자를 주며 산화되는 물질을 환원제, 전자를 받으며 환원되는 물질을 산화제라 한다. 강한 환원제일수록 전자를 잘 내어놓으므로 전자 친화도가 작은 금속류이고, 표준환원전위가 작다.
금속이 전자를 잃고 양이온이 되려는 경향을 금속의 이온화 경향이라 하며, 이온화 경향이 큰 금속부터 상대적 세기의 순으로 나열한 것을 이온화 서열이라 한다. 이온화 경향이 큰 금속일수록 산화가 잘 되어 반응성이 크고, 이온화 경향이 작은 금속일수록 환원이 잘 되어 금속 상태로 존재하려 한다. 한 금속을 다른 금속 이온의 수용액에 넣었을 때 반응 발생 여부에 따라 금속의 반응성을 비교할 수 있다. 금속을 다른 금속 이온 수용액에 넣었을 때 반응이 일어나면, 넣은 금속의 반응성이 크다고 할 수 있다. 만약 반응이 일어나지 않으면, 수용액 속에 이온 상태로 있는 금속의 반응성이 크다는 뜻이다. 금속을 동일 금속 이온 수용액에 넣었을 때는 반응이 일어나지 않는다.
화학 반응 시 실제 반응에 참여하는 이온만을 고려한 반응식을 알짜이온 반응식이라 한다. 구경꾼 이온은 실제 반응에 참여하지 않아 반응 전후 변화가 없는 이온이다. 알짜이온 반응식을 통해 화학 반응의 본질을 쉽게 이해할 수 있다.
a. 알루미늄 호일과 거름종이의 무게를 측정한다.
b. 0.5M 염화구리(II) 용액 20mL를 비커에 담고 색을 관찰한다.
c. 알루미늄 호일을 염화구리(II) 용액에 담그고 발생하는 현상을 기록한다.
d. 5분 후 반응이 끝나면 남아있는 고체를 감압 여과한다.
e. 거른 고체를 120℃에서 5분간 건조시킨 후 무게를 측정한다.
a. 구리(Cu), 아연(Zn), 납(Pb) 금속판을 각 3개씩 준비한다.
b. 질산구리(II), 질산아연(II), 질산납(II) 용액을 100mL 비커에 약 10mL씩 나누어 담는다.
c. 각 비커의 용액을 3개의 시험관에 나누어 담는다.
d. 각 금속판을 시험관에 약 2분간 담가두고 변화를 관찰한다.
e. 실험한 금속들의 반응성 순서를 추렸고, 알짜이온 반응식을 작성한다.
알루미늄 호일의 초기 무게는 0.100g이었다. 감압 여과 후 거른 고체의 무게는 0.622g으로, 이론적으로 석출되는 구리의 양 0.353g 대비 176.2%의 수득률을 나타냈다. 수득률이 높은 이유는 거름종이에 남아있던 수분이 충분히 제거되지 않은 것으로 보인다.
각 금속과 금속염 용액의 반응 결과는 다음과 같다.
Pb(s) | Zn(s) | Cu(s)
Pb(NO3)2(aq) | × | ○ | ×
Zn(NO3)2(aq) | × | × | ×
Cu(NO3)2(aq) | ○ | ○ | ×
이에 따른 알짜이온 반응식은 다음과 같다.
Pb(NO3)2(aq) + Zn(s) → Pb(s) + Zn(NO3)2(aq)
Cu(NO3)2(aq) + Pb(s) → Cu(s) + Pb(NO3)2(aq)
Cu(NO...
참고 자료
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