[서울대학교 A+] 화학실험 결과보고서 - 이산화탄소의 헨리상수

소개

[서울대학교 A+] 화학실험 결과보고서 - 이산화탄소의 헨리상수

2023학년도 1학기에 수강한 서울대학교 "화학실험" 과목에서 최종 A+를 받은 보고서입니다.
해당 결과보고서는 50점 만점에 46점을 받았습니다.

목차

1. Data & Results
1) KHP 용액을 NaOH 용액으로 적정한 실험의 데이터 살펴보기
2) NaOH 용액의 농도 구하기(표준화)
3) 탄산수에 녹아 있는 탄산의 농도와 헨리 상수 계산하기

2. Discussion

3. Assignment
과제
1. 두 표준물질 NaOH 용액과 KHP 용액의 차이점은 무엇인가? (일차표준물질과 이차표준물질)
2. 헨리의 법칙이 적용될 때 실제 용액의 거동은 어떻게 일어나는가? 또한 헨리의 법칙이 완벽하게 적용되기 위한 조건은 무엇인가?
3. 종말점과 당량점의 차이는 무엇인가? 이를 통해 페놀프탈레인이 본 실험에서 적절한 지시약으로 사용될 수 있는 이유를 서술하여라.
연습문제

4. Reference

본문내용

[ Data & Results ]
I. KHP 용액을 NaOH 용액으로 적정한 실험의 데이터 살펴보기
KHP는 50mM 농도의 수용액 5.0mL가 사용되었다.
NaOH의 표준화 실험을 2회 진행하여 얻은 값을 평균내면, KHP 용액을 적정하기 위해 사용된 NaOH 용액의 부피는 (5.60mL+5.77mL)/2=5.685mL 이다.

II. NaOH 용액의 농도 구하기(표준화)
KHP(KHC8H4O4) 수용액과 NaOH 수용액의 반응식은 다음과 같다:
KHP(aq) + NaOH(aq) → KNaP(aq) + H2O(l)
본 실험에서의 산-염기 적정은, 강염기인 NaOH를 산인 KHP용액에 첨가했을 때 산이 내놓은 수소 이온 개수와 염기가 내놓은 수산화 이온이 같아져서, 중화 반응이 일어나는 것을 원리로 활용하는 방법이다. 이 때 두 물질이 수소 또는 수산화 이온을 내놓는 양상을 식으로 표현하면 다음과 같다:
KHC8H4O4(aq) → K^+(aq) + HC8H4O4-(aq), HC8H4O4-(aq) → H+(aq) + C8H4O42-(aq)
NaOH(aq) → Na+(aq) + OH-(aq)
KHP와 NaOH 모두 1몰당 1몰의 수소 또는 수산화 이온을 내놓는다. (둘은 각각 1가산, 1가염기이다.) KHP 수용액의 몰농도는 50mM 이므로, 이 용액의 5mL에는 KHP가 2.5×10^(-4)mol이 들어있다. KHP와 NaOH는 1:1의 몰수비로 반응하여 중화되므로, 5.685mL의 NaOH 수용액에도 KHP 만큼의 NaOH가 들어있어야 한다. 따라서 NaOH 수용액의 농도를 x(M)라 하면, x(M)=(2.5×10^(-4) mol)/5.685mL×1000ml/1L=0.0439753737⋯M이다.(유효숫자는 마지막에 헨리 상수를 계산할 때 적용한다.)

III. 탄산수에 녹아 있는 탄산의 농도와 헨리 상수 계산하기
NaOH 수용액으로 탄산수(H2CO3(aq))를 적정한 실험의 데이터는 다음과 같다:

참고자료

· 김희준, 일반화학실험, 자유 아카데미, 2010
· Atkins·Jones·Laverman, 화학의 원리 제7판, 자유아카데미, 2018