(결과보고서) 4. 화학양론과 한계반응물

소개

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목차

1. 실험 데이터 및 처리
1) 실험 데이터

2. 실험 결과에 대한 고찰

3. 다음의 질문에 답하시오.
1) 그래프 I에서 같은 질량의 Mg와 Zn이 반응하였을 때 생성되는 기체의 부피들 사이에는 어떠한 관계가 있는가? 그래프 II에서 같은 몰수의 Mg와 Zn이 반응하였을 때 생성되는 기체의 부피들 사이에는 어떠한 관계가 있는가?
2) 금속 Mg와 Zn이 각각 염산과 반응할 때의 화학반응식을 적어라. 이 반응식에서 양론계수들은 그래프 II에서 관찰된 것과 일치하는가?
3) 만약 알루미늄(Al)을 가지고 실험을 하였다면, 같은 부피의 수소 기체를 생성하는데 필요한 Mg과 Al의 질량비와 두 금속의 원자량 비에는 어떠한 관계가 있을 것으로 예상되는가? 그리고 이 관계는 무엇을 말해주는가?
4) 실험 Part I의 Mg와 HCl의 반응에서 한계반응물(limiting reagent)은 어느 것인가? 또한 Part II의 Zn와 HCl의 반응에서 한계반응물은 어느 것인가? 이 실험에서 한계반응물은 항상 같은 반응물인가?
5) 이 실험에서 Mg의 경우에는 1.0 M의 염산 용액을 사용하고, Zn의 경우에는 8.0 M의 염산을 사용한 이유는 무엇인가?

4. 참고문헌

본문내용

실험 결과에 대한 고찰
이번 실험에서는 두 가지 금속(Mg, Zn)을 염산과 반응시켜 반응물과 생성물 사이의 양적 관계를 측정하고 금속이 염산과 반응할 때 발생하는 수소 기체의 부피가 금속의 질량과 몰수에 따라 변화하는 양상을 측정하여 반응이 화학 반응식의 양론계수와 일치하는지 알아보았다.
먼저 마그네슘과 염산의 반응에서는 마그네슘 리본을 질량이 0.03g가 되도록 잘라 1.0M의 염산 용액 12.0ml와 반응시켰다. 1회 반응 실험 이후 마그네슘의 질량을 0.05g, 0.07g, 0.10g,
0.13g, 0.16g, 0.20g으로 변화시키며 발생하는 수소 기체의 부피를 측정하였다.

<중 략>

이 그래프에서 같은 질량의 Mg과 Zn이 반응할 때의 수소 기체를 비교해 볼 수 있는데, Mg과 Zn 0.03g이 염산과 반응하였을 때 수소 기체는 각각 13ml, 26ml 발생했음을 확인할 수 있다. 두 금속이 0.10g 염산과 반응하였을 때는 수소 기체가 각각 35ml, 90ml 발생하였다. 이렇게 같은 질량의 Mg과 Zn이 염산과 반응할 때 발생하는 수소 기체의 부피는 Mg이 Zn보다 더 많다. 이것은 두 금속이 같은 질량으로 존재할 때 Zn보다 원자량이 작은 Mg이 더 많은 원자 수를 보유하기 때문이다.

두 번째 그래프는 두 가지 금속과 염산의 반응 시 금속의 몰수에 따른 수소 기체의 부피를 한 그래프에 나타낸 것이다.

참고자료

· 대학기초화학실험 / 김현주, 이주운 / p. 74
· 새로운 화학 / 서형석 / p. 24
· 일반화학 8판 / John Mcmurry / 자유아카데미 / 2020 / p. 98~102,143~146
· 유기화학실험 / 김정문 외 /청문당 / p. 27
· 현대일반화학 / 박영동 / 자유아카데미 / p. 264~266
· 화학반응의 기초 / 후지다니 마사가즈 외 2명 / p. 15