일반화학실험 - 화학반응속도 예비, 결과 리포트

소개

일반화학 및 실험1에서 실험한는 화학반응속도 측정 실험(과산화수소 분해 반응: 촉매 KI-요오드화칼륨)에 대한 예비 결과 보고서입니다

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 주의 및 참고사항
6. 실험 결과
7. 토의

본문내용

1. 실험 목적
화학 반응의 속도식을 나타내는 데에 필요한 속도 상수와 반응 차수를 실험적으로 결정한다.
2. 실험 이론
일반적으로 반응속도는 반응 물질의 농도에 의존하기 때문에 다음과 같은 속도식으로 표현한다.
aA + bB -> cC + dD
k= Rate constant (온도에 의존)
m ,n = Reaction order (실험을 통해서만 결정)
이 실험에서는 과산화수소(H2O2)가 물과 산소 기체로 분해되는 반응 속도를 측정한다.
이 분해 반응의 속도는 상온에서 매우 느리지만 KI를 촉매로 넣어주면 반응 속도가 상당히 빨라진다.
따라서 첫 번째 단계가 속도결정단계가 되며 전체 반응 속도는 다음과 같다.
과산화수소의 분해 반응은 인 자발적인 반응이고 대기압에서는 Ea = 76kj/mol 인 상당히 느린 반응이다. 반응물이 생성물로 가기 위해서 분자들은 활성화 에너지를 넘을 수 있는 충분한 열에너지를 가져야 한다. 주어진 온도에서 분자들은 확정 에너지 분포를 보이는데 모든 분자들의 평균 열에너지는 RT에 비례한다. 분자들 중에서 Ea 이상의 에너지를 가지는 분자들의 분율은 활성화에너지와 열에너지의 비(Ea/RT)에 지수적으로 의존하고 이러한 수학적 관례는 다음 식으로 표현한다.
요오드 이온은 반응물과 같은 상을 갖는 균일 촉매로 활성화 에너지를 76kj/mol에서 57kj/mol 로 낮추어 줌으로써 물과 산소의 생성을 촉진한다,
실험은 시간에 따른 산소 기체의 발생량을 그래프로 나타내어서 그 기울기로부터 반응 속도를 알아낸다.

----------중략---------4. 실험 방법
1. 반응용기와 기체의 부피를 측정하는 장치를 준비한다
2. 기체 부피 측정관의 고무 마개를 열고 물을 채운다.
수위 조절 용기의 높이를 조절해서 물 높이가 측정관에 새겨진 눈금의 가장 높은 곳에 오도록 한 후에 마개를 완전히 닫는다. 측정관의 연결 부위에서 공기 혹은 물이 새지 않는지를 확인한다.
3. 반응용기에 0.15M KI 10mL의 증류수 15mL를 넣고 3% H2O2 용액 5mL를 재빨리 넣고 마개를 막은 다음 수위조절 용기를 이용해 뷰렛의 수위와 맟춰가면서 흔들어준다.
4. 약 2mL의 산소가 발생될 때부터 시간을 재기 시작하고 발생된 산소의 양이 2mL가 될 때마다 시간을 측정해 14-16mL가 될 때까지 측정한다.
5. 0.15M KI 10mL와 증류수 10mL에 3% H2O2 10mL 를 첨가해서 위의 실험을 반복한다.
6. 0.15M KI 20mL와 증류수 5mL에 3% H2O2 5mL 를 첨가해서 위의 실험을 반복한다.
5. 주의 및 참고 사항
①체온 때문에 반응 요기의 온도가 올라가지 않도록 반응용기의 끝부분을 잡고 흔든다.
②반응 용기와 뷰렛을 연결한 고무관에 물이 차지 않도록 한다.
③공기가 새거나 물이 새면 조교에게 알린다.
④측정하는 동안 수위조절 용기의 수위와 뷰렛의 수위가 일치하도록 한다.
⑤과산화수소나 KI 용액을 다룰 때는 반드시 폴리글러브를 착용한다.

참고자료

· 표준일반화학실험. 대한화학회. 천문각