소개글
"연세대학교 산화환원"에 대한 내용입니다.
목차
1. 일반화학실험
1.1. 산화-환원 적정
1.1.1. 과망간산칼륨 표준화
1.1.2. 과산화수소 농도 측정
1.1.3. 실험결과에 대한 정리
1.1.4. 오차 원인 분석
2. 연료전지
2.1. 연료전지의 정의와 기본 원리
2.2. PEMFC의 구조와 특징
2.3. 연료전지의 성능 개선 방법
2.4. 연료전지의 최근 동향과 응용 분야
3. 슈퍼캐패시터
3.1. 슈퍼캐패시터의 정의와 특징
3.2. 슈퍼캐패시터의 구조
3.3. 국내외 기술개발 현황
3.4. 기술개발 과제 및 해결방안
3.5. 향후 전망
4. 참고 문헌
본문내용
1. 일반화학실험
1.1. 산화-환원 적정
1.1.1. 과망간산칼륨 표준화
전자저울로 측정한 옥살산나트륨의 무게는 0.706 g이다. 이 옥살산나트륨을 100ml 부피플라스크에 담고 표시선까지 증류수를 채워 옥살산나트륨의 몰농도를 구해보자. 몰수부터 구하면 0.0052mol이고, 이를 토대로 몰농도를 구하면 0.052M이 된다. 옥살산나트륨 수용액에서 10ml만 덜어내어 60ml 증류수와 황산 5ml를 첨가한 후, 이 용액을 뷰렛에 담긴 과망간산칼륨 수용액으로 적정해준다. 이때 붉은색이 사라지는 시간이 점점 길어지면 한 방울씩 용액이 떨어지게 한다. 부피 플라스크에서 붉은색이 30초 이상 지속된다면 이를 종말점으로 간주하고, 사용된 과망간산칼륨 수용액의 부피는 9.8ml이다. 따라서 산화-환원 반응에 의하면 옥살산나트륨의 당량수는 2당량이고 과망간산칼륨의 당량수는 5당량이므로 nMV=n'M'V를 계산해보면 0.02M이 나오기에 과망간산칼륨 용액의 몰농도는 대략 0.02M이다.
1.1.2. 과산화수소 농도 측정
과산화수소 농도 측정은 실험 B에서 진행되었다. 3% 과산화수소 수용액을 5ml 취하여 100ml로 묽힌 후 그 중 10ml를 사용하였다. 과산화수소 수용액의 비중은 대략 1.01 g/ml로 가정하였으므로, 10ml의 과산화수소 수용액의 질량은 10.1g이다. 이 과산화수소 수용액은 과망간산칼륨 표준 용액 35.5ml로 적정되었다. 산화-환원 반응식에 따르면 과망간산칼륨의 당량수는 5이고 과산화수소의 당량수는 2이므로, 이를 이용하여 계산하면 과산화수소 수용액의 몰농도는 약 0.1775M이다. 따라서 10ml 취한 과산화수소의 퍼센트 농도는 약 0.59%이며, 처음 과산화수소 5ml의 퍼센트 농도는 약 11.95%이다.
1.1.3. 실험결과에 대한 정리
실험 결과에 대한 정리
이번 실험에서는 과망간산 칼륨과 과산화수소 용액의 산화-환원 적정 반응을 진행하였다. 먼저 표준 물질 옥살산나트륨으로 과망간산 칼륨 용액의 표준화를 진행하여 과망간산 칼륨 용액이 0.02M이 되게 한 후, 이 표준화한 용액을 이용하여 과산화수소 용액의 농도를 결정하였다.
실험 A에서는 사용한 옥살산나트륨의 질량이 0.706g이었고, 옥살산나트륨의 몰수는 0.0052mol이 되었다. 이를 100ml 부피플라스크에 담아 제조한 옥살산나트륨 수용액의 몰농도는 0.052M이 되었다. 과망간산칼륨 수용액은 0.797g을 사용하여 250ml 수용액을 제조하였다. 옥살산나트륨 수용액 10ml를 취하여 증류수 60ml와 황산 5ml를 첨가한 후, 이 용액을 뷰렛에 담긴 과망간산칼륨 수용액으로 적정한 결과 9.8ml의 과망간산칼륨 용액이 소비되었다. 이를 바탕으로 계산한 결과 과망간산칼륨 용액의 몰농도는 0.02M이 되었다.
실험 B에서는 앞서 제조한 0.02M 과망간산칼륨 표준용액을 이용하여 과산화수소 용액을 적정하였다. 3% 과산화수소 용액 5ml를 100ml로 희석한 후 10ml를 취해 사용하였는데, 이때 과산화수소의 무게는 10.1g이었다. 취한 10ml 과산화수소 용액에 증류수와 황산을 첨가한 후 표준화한 과망간산칼륨 용액으로 적정한 결과 35.5ml가 소비되었다. 이를 바탕으로 계산한 결과 과산화수소 용액의 몰농도는 0.1775M이었고, 10ml 취한 과산화수소의 퍼센트 농도는 0.59%였다. 이 10ml 과산화수소 용액은 3% 과산화수소를 0.2배 희석한 것이므로, 초기 3% 과산화수소 용액 5ml의 퍼센트 농도는 11.95%로 계산되었다.
1.1.4. 오차 원인 분석
이번 실험에서 발생한 오차의 원인은 다음과 같다.
첫째, 과망간산칼륨의 용해도가 완전하지 않았다는 점이다. 과망간산칼륨은 자주색의 강한 색상을 띄고 있어서 용해 여부를 육안으로 확인하기 어려웠다. 따라서 과망간산칼륨이 완전히 용해되지 않고 일부 고체로 남아있었을 가능성이 있다. 이를 해결하기 위해서는 용액을 충분히 저어주거나 유리막대를 이용하여 교반해주어야 한다.
둘째, 황산 수용액의 제조 시 물과 황산의 비율이 완벽하게 맞지 않았을 수 있다. 적정 과정에서 황산 수용액의 균형이 이루어지지 않아 오차가 발생하였다. 이를 해결하기 위해서는 황산과 물을 정확한 부피비로 제조하여 사용해야 한다.
셋째, 과망간산칼륨 용액의 적정 시 수욕의 온도 유지가 제대로 이루어지지 않았을 수 있다. 수욕의 온도가 적정 온도 범위(70-80도)를 벗어나면 산화환원 반응이 제대로 일어나지 않아 오차가 발생할 수 있다. 따라서 적정 실험 중 수욕의 온도를 지속적으로 관찰하고 유지해야 한다.
넷째, 과산화수소 용액...
참고 자료
http://www.riss.kr/link?id=T10511221
google ‘potassium permanganate in base’검색→ 영상 click [4]
https://www.youtube.com/watch?v=IK6aSz2qfjs
google ‘potassium permanganate sunlight ‘검색→ 관련 질문 중 첫번째 검색 [2]
https://www.vedantu.com/question-answer/kmno4-is-kept-in-dark-bottles-because-kmno4-is-class-12-chemistry-cbse-5f44d9217367fe538fe1b7f4
시약출처
Google ‘Potassium permanganate’ 검색
https://www.chemsrc.com/en/cas/7722-64-7_895917.html
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google ‘Sodium oxalate’ 검색
https://www.chemsrc.com/en/cas/62-76-0_951442.html
google ‘sulfuric acid’ 검색
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Sulfuric-acid#section=Melting-Point
https://www.chemsrc.com/en/cas/7664-93-9_392126.html
google ‘Hydrogen peroxide’ 검색
https://www.chemsrc.com/en/cas/7722-84-1_584358.html
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나희수,황형권,이찬민,설용건/연세대학교화공생명공학과/전기방사를 이용한 SiO2/nano lonomer 복합 막의 제조 및 고온 PEMFC에의 응용/한국수소 및 신에너지학회 논문집(2011.10)/제 22권 제 5호/PP569-578
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이동호, 김영환, 송진동, 김성일/집광에 의한 GaAs/AlGaAs태양전지의 출력 증대 연구/ 2009-09-PV-004/신재생에너지/PP.27
