[연세대 A+] 공학화학 및 실험 (2) 결과레포트 7. 화학전지와 전기화학적 서열

소개

"[연세대 A+] 공학화학 및 실험 (2) 결과레포트 7. 화학전지와 전기화학적 서열"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 배경 (이론의 자세한 내용은 교과서와 실험교재를 참고하세요.)
1) 산화-환원반응 (oxidation-reduction reaction)
2) 전기화학적 서열 : 금속의 이온화 경향을 상대적 세기 순으로 나열 한 것
3) 화학전지
4) 산화, 환원전극 (oxidation, reduction electrode)
5) 표준수소전극 (Standard hydrogen electrode)
6) 표준환원전위 (Standard reduction potential)
7) 전극의 반응과 전지 전위 계산
8) Nernst equation
9) 염다리 (Salt bridge)

3. 실험 기구 및 시약
1) 실험 기구
2) 시약
3) 염다리 제조

4. 실험 방법
1) (실험A) 전기화학적 서열
2) (실험B) 화학전지

5. 실험 결과 (실험실의 온도는 25 °C 를 가정합니다.)
1) 실험 A, 실험 동영상을 시청한 후, 표를 완성하고 경향을 부등호로 나타내시오. (0.5점)
2) 실험 B
3) 실험 B, 각각의 반쪽 반응식을 쓰고 전지 전체의 전위를 계산하시오. (1점)
4) 다음 문제를 풀이하시오.

6. 생각해 볼 사항
1) 화학전지에서 용액의 농도와 전압간의 관계
2) 농도차 전지는 무엇이고, 그 원리(성립되는 이유)에 대해 생각해보자.(2점)

7. 주의사항

본문내용

1. 실험 목적

화합물들 사이에 자발적으로 일어나는 전자 이동반응을 이용하여 전기에너지를 얻는 전지의 원리를 알아보고 Pb, Zn, Cu 금속의 전기화학적 서열과 화학전지에서의 반응을 확인한다.

2. 실험 배경 (이론의 자세한 내용은 교과서와 실험교재를 참고하세요.)

1) 산화-환원반응 (oxidation-reduction reaction)
물질 사이의 전자 이동으로 인해 발생되는 산화와 환원 반응은 동시에 일어난다. 전자를 잃은 쪽은 산화(산화수 증가)되며, 전자를 얻은 쪽은 환원(산화수 감소)된다. 이 때 잃은 전자 수와 얻은 전자 수는 항상 같다.

<중 략>

2) 전기화학적 서열 : 금속의 이온화 경향을 상대적 세기 순으로 나열 한 것
(금속의 이온화 경향 : 금속이 전자를 잃고 양이온이 되려는 경향)
- 금속이 전자를 잘 내어놓고 산화가 잘 된다 → 이온화 경향이 크다
- 금속 이온이 전자를 잃기 어렵고 산화가 잘 되지 않는다. → 이온화 경향이 작다
금속의 산화환원 반응성 비교 실험을 통해 전기화학적 서열을 찾을 수 있다.

3) 화학전지
화학전지란 화학 반응을 통하여 전류를 만들어 전기 에너지원으로 사용하기 위한 전지를 말하며 대표적으로 볼타전지, 다니엘전지 등이 있다. 화학전지를 구성하는 2개의 반쪽전지는 전해질 용액(용매에 녹였을 때 이온화 되어 전류를 흐르게 하는 용액)과 전극으로 구성되며, 금속의 전기화학적 서열에 따라 산화전극(anode)과 환원전극(cathode)이 결정된다. 전자는 산화전극에서 환원전극 쪽으로 흘러가고 전류는 환원전극에서 산화전극 쪽으로 흘러간다.

4) 산화, 환원전극 (oxidation, reduction electrode)
전기화학전지에서 두 개의 반쪽반응은 금속판으로 이루어진 두 개의 다른 전극(electrode)에서 일어난다. 환원 반쪽반응은 환원전극(cathode)에서 일어나며 산화 반쪽반응은 산화전극(anode)에서 일어난다.

참고자료

· Brown, 『Chemistry the Central Science』, 일반화학교재연구회, 자유아카데미(2009), p.911-930.