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산업위생관리기사 실기 9개년 기출 (계산문제 제외)

2015년 / 1회 .C5-dip 현상소음성 난청의 초기단계로 4000Hz에서 난청이 커지는 현상.전체환기 적용시 적용조건(고려사항) 5가지 (국소배기가 불가능한 경우는 제외)① 유해물질의 독성이 비교적 낮은 경우② 동일한 작업장에 오염원이 분산되어 있는 경우 ③ 유해물질이 시간에 따라 균일하게 발생될 경우④ 유해물질의 발생량이 적은 경우⑤ 배출원이 이동성인 경우.외부식 후드의 방해기류를 방지하고 송풍량을 절약하기 위한 기구(방법) 3가지 테이퍼 설치 분리날개 설치슬롯 사용 차폐막 사용.분자량이 92.13이고, 방향의 무색액체로 인화폭발의 위험성이 있으며, 대사산물이 뇨 중 o-크레졸인 물질 톨루엔.작업환경개선의 기본원칙 4가지를 쓰고, 각각의 방법 혹은 대상을 2가지씩 ① 대치 : 유해물질의 변경, 공정의 변경② 격리 : 저장물질의 격리, 시설의 격리③ 환기 : 국소배기장치 설치, 전체환기장치 설치④ 교육 : 근로자에게 작업방법에 대해 교육.활성탄관과는 달리 Tenax관은 앞층과 뒤층이 분리되어 있지 않다. 유해물질이 저농도로 발생할 경우 4L를 포집할 때 파과현상을 판단하는 기준은 무엇인가 튜브 2개를 연속을 연결하여 시료를 채취한 후 분선 결과 뒤쪽의 튜브에서 분석성분이 앞쪽의 튜브보다 5%이상이면 파과로 판단한다.

환경/안전/설비기사| 2024.12.05| 6페이지| 3,000원| 조회(156)

위생, 산업위생관리기사, 산업위생관리기사실기, 산위기

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용해도곱상수 결과보고서

실험 결과 보고서< 용해도곱 상수 >실험 제목 : 용해도곱 상수의 결정실험 날짜 : 12월 5일실험 목적 : Ca(OH)2 로 포화된 용액에 OH- 이온을 넣어주면 공통이온 효과에 따라 Ca2+ 의 농도가 된다. 이 원리를 이용하여 Ca(OH)2 의 용해도곱 상수를 결정하는 방법을 습득한다.실험 결과 :*용액 제조*용액계산식실제로 사용한 용질의 양0.10M NaOH 100ml0.4142g0.05M NaOH 100ml0.2090g0.025M NaOH 100ml0.1083g0.1M HCl 500ml(36.46g/mol, 35%, 1.18g/ml)45.5mlCa(OH)2 → Ca2++2OH-위의 화학반응식에서 NaOH를 이용해 수산화 이온을 더 넣어준다면 공통이온효과에 의해 역반응이 진행될 것이고. 수산화 칼슘이 석출된다. → 용해도가 감소한다.증류수0.1M NaOH0.05M NaOH0.025M NaOH1. 온도(°C)161717172. 0.10M HCl의 부피(mL)(적정)12.827.525.422.73. 용액 속의 [OH-] 몰농도0.0512M0.110M0.1016M0.0908M4. 초기 [OH-] 몰농도0 M5. 용액에 의해 생긴 [OH-] 몰농도0.0512M0.0096M0.0510M0.0645M6. [Ca2+] 몰농도0.0256M0.0048M0.0255M0.0454M7. Ksp6.7110-54.4210-76.6310-51.8810-4*［4-3］: 용액 속의 [OH-] 구하기몰 농도 계산식 MV=M'V' 에 의해 MV/V' = M' 식을 이용해서 위의 결과값을 구한다.증류수0.1M NaOH0.05M NaOH0.025M NaOH*［4-4］: 초기 [OH-] 구하기NaOH 몰징량 : 40.0g/mol, 97% , 사용한 용질의 양, 용액의 부피 등으로 구한다.증류수0M0.1M NaOH0.05M NaOH0.025M NaOH*［4-5］: 용액에 의해 생긴 [OH-] 구하기용액 속의 [OH-] – 용액 초기의 [OH-] = 용액에 의해 생긴 [OH-] → ［4-3］-［4-4］=［4-5］증류수0.0512M – 0M = 0.0512M0.1M NaOH0.110M - 0.1004M = 0.0096M0.05M NaOH0.1016M - 0.0506M = 0.0510M0.025M NaOH0.0908M - 0.0263M = 0.0645M*［4-6］: [Ca2+] 구하기[Ca2+]=1/2[OH-] 관련식을 이용해서 결과값을 구한다.증류수0.0512M / 2 = 0.0256M0.1M NaOH0.0096M / 2 = 0.0048M0.05M NaOH0.0510M / 2 = 0.0255M0.025M NaOH0.0908M / 2 = 0.0454M*［4-7］:KSP 값 구하기[Ca2+][OH-]2 관력식을 이용해서 결과값을 구한다.증류수0.02560.05122 = 6.7110-50.1M NaOH0.0048 0.00962 = 4.4210-70.05M NaOH0.0255 0.05102 = 6.6310-50.025M NaOH0.0454 0.06452 = 1.8810-45. 결론Ca(OH)2→ Ca2+ + 2OH- 반응식을 이용하였고, 반응에 NaOH를 넣음으로 수산화 이온이 추가되어 공통이온 효과가 생김을 확인할 수 있었다. 용해도 곱상수를 구하기 위해 [Ca2+][OH-]2 , [Ca+]=1/2[OH-] 관계식을 사용하여 용해도 곱상수를 구하였다.6. 고찰이번 실험은 Ca(OH)2로 포화된 용액에 OH-이온을 넣어주면 공통이온 효과에 따라 Ca2+의 농도가 되는데, 이 원리를 이용하여 Ca(OH)2의 용해도곱 상수를 결정하였다. 이번 실험에서 사용한 고체의 Ca(OH)2를 과량 넣어주면 용액은 포화상태가 될 것이고, 평형상태에 도달하게 된다. 이때 이 용해과정에서 평형상수를 다음과 같이 구할 수 있다.일정한 온도와 평형상태에서는 포화상태에 있는 Ca(OH)2용액의 농도는 일정 하므로 포화용액에서용해도곱 상수로 나타낼 수 있으며, 다음과 같이 구할 수 있다.수산화 칼슘으로 포화된 용액에 를 갖는 시약을 첨가하면 용해도곱 상수를 일정하게 유지하기 위해서 역반응이 진행되어 의 농도가 감소하게 되고 수산화 칼슘이 침전하게 된다. 이러한 효과를 ‘공통이온효과’라 하며 이번 실험의 주요 이론이다.본격적인 실험에 들어가기 전에 실험에 쓰일 용액들을 제조하고 잘 저어준다. 그 후 이론상으로는 감압여과기를 사용하여 침전물과 용액을 분리해야 하지만, 우리는 용액이 침전되기를 기다린 후에 스포이드로 용액을 분리하였다. 다음으로는 분리한 용액의 온도를 측정한다. 용해도 곱상수는 온도의 함수이므로 온도를 측정해주는 것이다. 그 후 용액의 종말점을 색변화로 알기 위해서 페놀프탈레인을 첨가해주고, HCl용액으로 적정을 한다. 이때 용액의 색이 급격히 변하므로, 소량씩 적정해야 하는 점을 주의해야한다.실험의 최종 결과 값인 를 구하기 위해서는 용액의 온도, 용액 속의 [OH-] , 초기 [OH-], 용액에 의해 생긴 [OH-], [Ca+]를 알아야 한다. 우선 용액 속의 [OH-]를 구하기 위해서는 몰 농도 계산식 MV=M'V' 에 의해 MV/V' = M' 식을 이용해서 위의 결과값을 구하였다. 두번째로 초기 [OH-]는 NaOH의 몰농도와 동일하므로 몰질량, 용액에 넣어준 용질의 양 등으로 사용하여 계산한다. 세번째로 용액에 의해 생긴 [OH-]는 나중의 용액 [OH-]에서 초기의 [OH-]를 빼서 실험값을 구하였다. 네번째로 [Ca2+]값을 구하기 위해서는 [Ca+]=1/2[OH-] 관계식을 사용하게 된다. 이 관계식은 반응식을 보면 Ca2+와 OH- 계수비가 1:2이다. 그러므로 위와 같은 관계식을 세울 수 있으며, 이 식을 사용하여 실험값을 구한다. 마지막으로 KSP(용해도곱 상수)는 위에 설명한 바와 같이 [Ca2+][OH-]2를 사용하여 최종 실험값을 구할 수 있다.용해도곱 상수는 온도의 함수로 온도가 일정하면 모든 구한 용해도곱 상수는 일정해야 한다. 하지만 계산한 실험결과 값을 보면, 다 다른 것을 볼 수 있고 이번 실험에서 오차가 크게 발생한 것을 확인 할 수 있다. 오차의 원인을 생각해보면 우선 증류수의 온도만 다른 용액과 비교했을 때 1°C 낮은 것이 오차의 원인으로 발생했을 것이고, 실험에서 감압여과기를 사용하지 않았기 때문에 용액의 부피, 적정부피 등의 오차가 발생했을 수 있다. 또한 용액의 부피를 측정할 때 메스실린더를 이용했지만 비커를 여러 번 옮겨 담아 부피가 약간 줄어 들었을 것이다. 이 외에도 HCl로 용액을 적정할 때 소량씩 적정해야 하지만 그렇게 하지 못하였고 모든 용액에 동일하게 페놀프탈레인을 첨가해야 되지만 특정 용액에만 페놀프탈레인을 더 많이 첨가하였다. 이러한 오차들이 합쳐져 큰 오차율을 발생한 것으로 보인다.7. 참고문헌강순희/우애자, 일반화학 탐구실험, 북스힐, 176-177p(용해도, 용해도곱, 공통이온효과) Hyperlink "https://en.wikipedia.org/wiki/Common_ion_effect" https://en.wikipedia.org/wiki/Common_ion_effect (공통이온효과)·John E. Mcmurry, Robert C.Fay, 일반화학(2판), 일반화학교재연구회, 자유아카데미, 2011, (p247, p420, p421, p639~p645)- (Ca(OH)2의 평형상수 식 , 용해도곱 상수 식) Hyperlink "https://en.wikipedia.org/wiki/Phenolphthalein" https://en.wikipedia.org/wiki/Phenolphthalein (페놀프탈레인)

자연과학| 2024.12.05| 6페이지| 2,000원| 조회(208)

결과보고서, 화학공학, 용해도곱상수, 화학전공실험

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아스피린 합성 결과보고서

실험 결과 보고서< 아스피린 합성 >실험제목 : 아스피린 합성실험날짜 : 11월 7일실험목적 : 방향족 알코올 화합물인 살리실산과 아세트산무수물을 이용하여 아스피린을 합성한다.실험결과반응식C7H6O3 + C9H8O3 H3PO4 C9H8O4 + CH3COOH살리실산 아세트산 무수물 아스피린 아세트산mol계산살리리산 2g(살리실산 분자량 : 138.12 g/mol)→ 한계반응물무수초산 10ml(무수초산 분자량 : 102.09 g/mol)아스피린 이론적 수득량 (아스피린 분자량 : 180.1574 g/mol)실험을 통해 합성된 아스피린 수득량1.86g-1.5201g(거름종이 무게)= 0.34g수득률= = 13.01오차율86%결론이번 실험은 살리실산 2g과 아세트산 무수물 10ml를 반응시켜 최종적으로 아스피린 수득량은 0.34g이며, 수득률은 13.01%이다. 하지만 합성된 아스피린에는 불순물이 포함되어 있으므로, 실제로 순수한 아스피린의 양은 이보다 더 적을 것으로 추측한다.고찰이번 실험은 방향족 알코올 화합물인 살리실산과 아세트산 무수물을 이용하여 아스피린을 합성하였다. 아스피린은 아세틸 살리실산로 최초로 합성된 해열, 소염 진통제이자 혈전예방약이다. 유래는 버드나무 속에 들어있던 살리실산 추출물이며 19세기 말 살리실산의 부작용을 줄이기위해 인공적으로 합성을 하고 우리가 아는 아스피린이 되었다.실험 반응식을 보면 살리실산의 알코올과 아세트산 무수물의 산이 반응하여 에스터화 반응이 진행되고 아스피린과 아세트산이 생성된다. 이때 반응물은 아세트산이 아니라 아세트산 무수물을 사용해야 한다. 왜냐하면 아세트산으로 아스피린을 합성하게 되면, 물을 생성하기 때문에 물이 생성된다. 그 물로 인해 아스피린이 가수분해될 위험이 있으므로, 가수분해를 막아 수득률을 높이기 위해서는 아세트산 무수물을 이용한다. 또한 반응식에서 인산을 첨가되는데, 에스테르 반응은 산성환경에서 빠르게 진행되므로 촉매로 산을 넣어준다. 이렇게 실험을 진행하게 된다. 둥근 바닥 플라스크에 준비된 물질들을 넣고 물중탕기로 온도를 조절해 주는데 이때 30분동안 60-70°C를 맞춰주는 것이 중요하다. 60-70°C 범위에 있어야 아스피린이 합성되기 적절한 온도이기 때문이다. 물중탕을 다 끝낸 후에는 물을 10ml 넣어준다. 그 이유는 용액에 남은 아세트산 무수물에 물을 첨가해주어 아세트산 무수물을 분해해주기 위해서 물을 첨가한다. 그 후, 또 물 30ml를 넣어주는데 그 이유는, 아스피린의 수득률를 높이기 위해서 물을 더 첨가해준다. 그 후, 생성된 침전물을 감압 여과하여 침전물을 건조시키고 무게를 측정한다.실험결과를 계산하기 전, 이론적인 수득량을 계산해보면, 이 반응에서 살리실산과 아세트산 무수물은 1:1로 반응하게 된다. 그러므로 두가지의 반응물의 mol을 계산한 결과, 살리실산이 더 적은 mol로 한계반응물임을 알 수 있다. 그러므로 수득량을 계산할 때 한계반응물의mol로 계산하였고 그 결과 이론적인 아스피린의 수득량은 2.612g이다. 실제로 진행한 실험의 결과로는 0.34g으로 이론적인 수득량과 계산하여 최종적인 실험값인 수득률은 13.01%나왔다. 하지만 이 값도 완전한 아스피린이 아니라 불순물이 포함된 무게이므로 실제로 순수한 아스피린의 수득량은 이보다 적을 것이다. 오차율은 86%로 생각보다 큰 오차율이 나왔다. 이러한 오차율의 원인을 생각해보았다.첫번째, 물 중탕을 할 때 60-70°C를 맞춰줘야 하는데 30분동안 계속 온도를 재면서 맞춰주는 것이 쉽지는 않았다. 우리 조는 최고 온도로 82°C까지 올라갔었다. 바로 중탕을 중단했지만, 이미 온도는 올랐고 바로 온도가 떨어지지는 않으므로, 이때 오차가 크게 발생했다고 생각한다.두번째로는 살리실산의 무게, 아세트산 무수물의 무게 등등 사람이 무게를 측정하고 실험을 진행하므로 작은 부분에서 오차들이 많이 발생했을 것이다.세번째로는 감압 여과 과정에서 여과기 주변에 미량의 아스피린이 붙어있었을 것이다. 또한 거름종이를 옮기면서 미량의 아스피린이 손실되었을 수 있다.이 외에도 예상하지 못한 곳에서 오차가 발생했을 수 있으며, 그러한 결과 오차율이 크게 발생했다고 생각한다. 이번 실험은 복잡하지 않은 실험임에도 불구하고 긴 시간동안 진행되는 실험인 만큼 그 시간동안 실험에 온전히 집중을 하지 못했다. 이러한 부분을 보충하여 다음실험에 임할 것이다.참고문헌차은희 일반화학실험, 자유아카데미(2012), 197~200p - 아스피린 합성경상대학교 화학교재편찬연구회 일반화학실험,녹문당(2005),177~179p–아세트산무수물과 아세트산 Hyperlink "https://en.wikipedia.org/wiki/Aspirin" https://en.wikipedia.org/wiki/Aspirin - 아스피린정평진, 유기합성화학실험, 동명사(2008), p280~284 – 에스터반응성기천·이진휘·김기준, 화학공학실험, 사이텍미디어(2000), -아스피린 합성 실험

자연과학| 2024.12.05| 4페이지| 2,000원| 조회(212)

결과보고서, 화학공학, 메틸오렌지, 화학전공실험

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메틸오렌지 합성 결과보고서

실험 결과 보고서< 메틸오렌지 합성 >실험 제목 : azo계 염료인 메틸오렌지 합성실험 날짜: 11월 21일실험 목적: azo계 염료인 메틸오렌지를 합성한다.실험 결과실험 결과 및 계산① 1단계 : 다이아조화 반응물 100ml + Sulfanilic acid 5.00g (0.026mol)+ Sodiumcarbonate 2.00g (0.024mol)이론값실제 사용값Sulfanilic acid monohydrate (C6H9NO4S)5.00g5.04g (0.0291mol)Sodium carbonate(Na2CO3)2.00g2.0127g (0.0189mol)→ 5ºC이하에서 용해 물15ml + sodium nitrate 2.00g이론값실제 시용값sodium nitrate (NaNO2)2.00g2.010g (0.0291mol)→ 물 25ml + 염산 4mL 첨가→ 색 변화 관찰 ② 2단계 : 커플링 반응물15mL + 진한 염산 5mL + N,N-dimethyl aniline 3.1mL 첨가→ 30 min 후→ 색 변화 관찰 < 그림2 – 커플링 반응 후 용액 >③ 3단계 : 주황색의 메틸 오렌지 생성3M NaOH 33mL 천천히 첨가 → 메틸 오렌지 생성 ④ 이론적 수득량 계산Na2CO3와 C6H9NO4S의 반응 몰수 비 = 1 : 2 → Na2CO3 의 몰수 =C6H9NO4S의 몰수 =Na2CO3와 C6H9NO4S은 1:2로 반응하므로 설파닐산이 한계반응물임을 알 수 있다.Na2CO3와 NaNO2의 반응 몰수 비 = 1 : 1 → NaNO2의 몰수 =한계반응물은 설파닐산나트륨 이고, NaNO2와 반응하여 다이아조늄염을 생성한다.1 : 1로 반응하므로 다이아조늄염은 0.0263mol이 생성된다.다이아조늄염과 N,N-dimethylaniline 반응 몰수 비= 1 : 1 → 다이아조늄염 몰수 = 0.0263molN,N-dimethylaniline의 몰수 = 3.1mL X 0.956g/mL /(121.18g/mol)=0.0245molN,N-dimethylaniline이 한계 반응물임을 알 수 있다.결론적으로 메틸오렌지의 이론적 수득량을 계산해 보면, 0.0245mol X 327.34g/mol =8.020g 이다.메틸오렌지의 이론적 수득량 = 8.020g화학반응식결과설파닐산과 탄산나트륨, 아질산 나트륨이 다이아조화반응을 하여 용액의 색이 주황색을 띠었으며, 그 용액에 다이메틸아닐렌을 첨가하면 커플링 반응을 하여 용액의 색이 붉은색을 띠는 것을 관찰할 수 있었다. 마지막으로 NaOH를 첨가하여 최종적인 주황색 띠는 메틸오렌지를 확인할 수 있었다.고찰이번 실험은 azo계 염료인 메틸오렌지를 합성해 보았다. 아조화합물이란 작용기 -N=N-를 가지고 있는 유기화합물을 뜻하며, 붉은색, 오렌지색, 황색 등을 띈다. 메틸오렌지는 이러한 아조화합물의 하나로, 염기성 용액 속에서는 아조기를 유지하고 있다가 산성 용액 속에서 수소이온(H+)이 달라붙으면서 구조가 바뀐다. 염기성 용액에서 아조기는 노란색을 띠고, 산성 용액에서는 구조가 바뀌면서 붉은색을 띤다. 더욱 자세히 설명하자면, pH 3.1∼4.4를 변색범위로 가지며 주황색을 띠고 pH 3.1 아래에서 붉은색을 띠고 pH 4.4보다 높은 pH에서는 노란색을 띤다. 이러한 메틸오렌지의 특성을 파악한 후 실험을 진행하였다.첫번째로는 설파닐산과 탄산 나트륨을 0~5°C에서 반응시켰다. 이때 마지막에 넣을 염산과 증류수를 같이 냉각시킨다. 반응물로는 설파닐산나트륨이 생성되었고 다음으로 아질산 나트륨을 첨가하여 다이아조늄염을 생성하였다. 다이아조늄염은 일반적으로 불안정하나 낮은 온도(0~5℃)나 산성, 약 염기성 용액에서는 비교적 안정하기 때문에 온도를 낮추어 반응을 진행하였다. 마지막으로 냉각시킨 염산 4ml와 증류수 25ml를 넣어준 후에 용액의 색깔을 관찰하였다. 용액의 색깔은 주황색을 띠었다. 첫번째 반응에서 마지막에 냉각한 염산과 증류수를 넣게 되는데 그 이유는 염산과 증류수은 발열반응을 하므로, 바로 용액에 넣어주면 반응온도범위보다 더 높게 온도가 높아질 수 있으므로 냉각시킨 염산과 증류수를 넣어 실험 오차를 줄일 수 있다. 또한 염산은 반응의 촉매로 사용되어 용액의 색변화를 빨리 관찰할 수 있다. 이와 같은 첫번째 반응을 다이아조화반응이라고 한다.두번째로는 위의 주황색 용액에 증류수15ml와 염산 5ml, 다이메틸아닐린 3.1ml를 넣어 얼음 중탕을 30분 동안 충분히 반응시킨다. 이때 일어나는 반응을 커플링 반응이라고 하며, 커플링 반응은 아조화합물을 형성하는 반응으로, 주로 P-위치에 반응이 일어난다. 또한 다이아조화합물은 고온에서 분해되기 쉬우므로 저온에서 산성 또는 알칼리성 용액에서 반응시켜야 한다. 이렇게 두번째 반응 후 용액의 색깔은 붉은색을 띠었다. 세번째로는 NaOH 33ml를 첨가하여 용액을 염기성으로 만들어 주었고, 용액의 색이 주황색으로 변한 것을 관찰할 수 있었으며 이는 주황색을 띠는 메틸오렌지임을 알 수 있다. 그 후, 이론적 실험에서는 NaCl을 첨가해 결정이 생길 때까지 끓여준 후 식힌 다음 감압여과를 하는데 시간 관계상 이후 실험은 진행하지 않았다. 이때 NaCl은 염석 현상으로 메틸오렌지를 추출하기 위해서 첨가하였고, 염석이란 용액에 염을 가해 단백질을 침전시키는 것으로 수용액에 무기염류 등을 가하여 용질을 석출시키는 일이다. 우리는 이러한 부분을 생략하였고 이론상 메틸오렌지의 수득률을 구해보면 8.01g이 나왔다.이번 실험은 용액의 온도를 0-5°C를 유지시켜주는 것이 매우 중요하므로, 계속 용액의 온도를 확인하며 관찰해야 하는 점을 주의해야한다. 유기화학 시간에 이론상으로 배운 메틸오렌지의 합성을 직접 실험을 해 봄으로써 더욱 이해가 쉬웠다.참고문헌- 정평진/유기합성화학실험/동명사/p159~162,302~303 (다이오조화반응,짝지음반응,실험 방법,메틸오렌지)- Hyperlink "https://en.wikipedia.org/wiki/Azo_dye" https://en.wikipedia.org/wiki/Azo_dye (아조염료)- 박정환, 유기합성 실험, 신광문화사(2011), p159 ~ 162, (메틸오렌지 합성 메커니즘)- 김홍범, 다시 쓴 유기화학 실험, 자유아카데미(2005), p214 ~ 215 (메틸오렌지 합성 메커니즘)

자연과학| 2024.12.05| 6페이지| 2,000원| 조회(125)

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기체상수결정 결과보고서

실험 결과 보고서< 기체상수 결정 >실험제목 : 기체상수 결정실험날짜 : 10월 10일실험목적 : 이상기체 방정식 PV=nRT의 의미를 알아보기 위하여 산소 기체를 발생시켜 기체상수 R의 값을 계산해 본다.실험결과실험계산과정실험1KClO3 1.0007g사용MnO4 0.2057g 사용빈 시험관 무게20.3969 gw1가열을 하기 전 시료를 넣은 시험관의 무게21.0531 gw2가열 후 실온으로 냉각된 시험관의 무게20.7245 gw1-w2생성된 산소 기체의 무게0.3286 g(w1-w2)/32생성된 산소 기체의 mol 수0.0103 molV생성된 산소 기체의 부피0.126 LT수조에 있는 물의 온도294KP1대기압1atm(가정)P2온도 T에서의 물의 증기압P=식에 온도를 대입하면 P2=18.73mmHg 이므로P2= 0.02465atm(P1-P2)산소 기체만의 압력0.9754 atmR기체상수R = = 0.0406atm *L/mol*K오차율실험2KClO3 0.5004g사용MnO4 0.2017g 사용빈 시험관 무게22.942 gw1가열을 하기 전 시료를 넣은 시험관의 무게23.6517 gw2가열 후 실온으로 냉각된 시험관의 무게23.5359 gw1-w2생성된 산소 기체의 무게0.1158 g(w1-w2)/32생성된 산소 기체의 mol 수0.003619 molV생성된 산소 기체의 부피0.064 LT수조에 있는 물의 온도294KP1대기압1atm(가정)P2온도 T에서의 물의 증기압P=식에 온도를 대입하면 P2=18.73mmHg 이므로P2= 0.02465atm(P1-P2)산소 기체만의 압력0.9754 atmR기체상수R = = 0.058671atm *L/mol*K오차율(2)화학 반응식2KClO3(s) + MnO4(s) → 3O2(g)↑+ 2KCl(s) + MnO2(s)촉매 산소기체 촉매결론이번 실험은 산소기체를 발생시켜서 산소기체의 P,V,W,T 값을 측정 한 뒤, 이상 기체상태방정식에 대입해서 기체상수 R을 구하였다. 2번의 실험을 한 결과, R=0.0406 atm *L/mol*K, R= 0.058671atm *L/mol*K 를 구할 수 있었다.고찰이번 실험은 이상기체 방정식 PV=nRT의 의미를 알아보기 위하여 산소 기체를 발생시켜 기체상수 R의 값을 계산해보았다. 이상기체방정식에서의 이상기체란 계를 구성하는 입자의 부피가 거의 0이고 입자간 상호 작용이 거의 없어 분자간 위치에너지가 중요하지 않으며 분자간 충돌이 완전 탄성충돌인 가상의 기체를 의미한다. 하지만 이번 실험에서 사용되는 산소기체는 실제기체이다. 그러므로 실제기체 상태방정식을 사용해야 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있지만 실험의 목적을 위해 이상기체로 가정하여 실험을 진행하였다.이번실험의 반응식은 다음과 같다. 2KClO3 (s)+ MnO2 (s) → 2KCl (s) + 3O2 ↑(g) + MnO2 (s) 여기 반응식에서 MnO2는 KClO3의 분해반응에 촉매로 작용하여 반응의 속도를 높여주었다. 이러한 반응을 하기 위하여 실험장치를 설치해야 하며 실험장치를 설치하는데 주의할 점들이 있다.첫번째로 U자관에 물을 꼭 채워야 한다. U자관에 물이 있어야 산소기체가 생성되어 물이 밀려서 나오게 되는데, 물이 아닌 공기가 채워져 있으면 공기가 밀려나오므로 산소기체의 부피에 오차가 발생한다.두번째로는 삼각플라스크에 증류수를 충분히 넣어준다. 증류수의 최소한 부피는 300ml이지만, U자관의 길이를 고려하여 넉넉히 증류수를 넣어줘야 실험을 원활하게 할 수 있다.세번째로는 시험관과 연결되어 있는 유리관이 삼각플라스크 안에 담겨 있는 증류수에 닿지 않도록 주의한다. 유리관이 증류수에 닿이게 되면 산소기체가 물을 바로 밀어내는데 장애를 발생시킬 수 있기 때문이다.이렇게 실험장치 준비를 다 끝낸 상태에서 알코올램프에 불을 켜서 실험을 진행하는데 MnO4 촉매가 있어서 산소기체가 빠르게 발생하여 물이 밀려나온 것을 볼 수 있었다. 이때 산소기체가 발생함에 따라 비이커에 물이 채워지면 삼각플라스크의 증류수의 높이와 비이커의 물의 높이를 계속 맞춰줘야 한다. 그 이유는 압력을 같게 하기위해서이다. 산소기체가 다 발생되고 난 후, 산소 기체의 P,V,W,T를 측정한다. 이때 W는 발생된 산소기체의 무게를 뜻하며 KCl3(s)의 중량 감소와 동일하다. n은 산소의 몰수로 n=W/M 식에 대입하여 n을 구한다. P는 산소기체의 압력으로 삼각플라스크 안의 압력은 산소기체의 압력과 수증기압이 더해져 있으므로 삼각플라스크 안의 압력에서 수증기압을 빼면 산소 기체의 압력을 구할 수 있다. 실험에서는 삼각플라스크 안의 압력을 대기압으로 가정하고 실험하므로 대기압에서 수증기압을 빼면 값을 수할 수 있다. 마지막으로 V는 발생된 산소 기체의 부피를 뜻하며 밀려나간 물의 부피와 동일하다. 이렇게 이상기체 방정식에 들어갈 변수의 값을 실험을 통해 구한 결과 실험1에서는 R=0.0406atm *L/mol*K, 실험2에서는 R=0.058671atm *L/mol*K 값이 나왔다. 이상기체상수의 값인 0.08206과 비교해 보았을 때, 실험1과 실험2 둘다 오차가 많이 발생한 것을 알 수 있다. 두번의 실험 다 오차율이 크지만 실험1과 실험2를 비교해보자면 실험1의 KClO3 질량은 실험2의 2배인 것을 통해 KClO3 몰수도 2배가 차이나는 것을 알 수 있다. 아보가드로 법칙에 의하면 몰수와 부피는 비례하는 하므로 발생한 물의 부피도 2배가 차이나야 한다. 실험결과 표를 보면 부피가 2배 차이나는 것을 알 수 있지만 최종 실험결과인 이상기체상수의 값을 통해 이미 실험에서 오차가 많이 발생한 것을 알 수 있었다. 그러므로 실험을 통해 계산한 값들에 대해 완전히 신뢰할 수 없다. 이렇게 실험에서 발생한 오차들의 원인을 추측해 보았다. 첫번째로는 시험관을 씻고 난 후 시험관 안에 물기가 남아 있는 상태에서 시약을 넣어 시약이 시험관의 바닥부분에 있지 않고 벽에 있는 물에 붙어서 시험관을 가열했을 때 시약이 벽에 붙어 가열되지 않아 산소가 적게 발생하였고 이에 따라서 물의 부피에 오차가 발생했을 것이다. 두번째로는 산소 기체가 발생하면서 물이 밀려나가 비이커와 시약병의 압력을 같게 하기 위해 물의 높이를 같게 맞추어야 하는데 정확하게 같게 하지는 못하므로 미세한 오차가 발생했을 것이다. 세번째로는 실험기구의 틈으로 산소공기가 세어 나가지 않도록 파라필름으로 잘 막아줘야 하는데 완벽하게 다 막을 수는 없으므로 조금의 틈이 오차로 발생했을 것이다. 네번째로는 산소기체는 실제기체이다. 그러므로 실제기체 상태방정식을 사용해야 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있다. 하지만 이상 기체 상태 방정식은 실제기체에 적합한 식이 아니므로 오차가 발생했을 수밖에 없을 것이다. 이 외에도 시약 무게를 측정할 때, 메스실린더로 부피를 측정할 때 등등 미세한 오차들이 실험 도중에 계속 발생했을 것이고 오차들이 합쳐져서 큰 오차율을 발생시킨 것으로 추측한다.참고 문헌- 안운선, 물리화학, 탐구당(2002), p.18~21 (이상기체법칙, 기체상수)- 세화, 화학대사전, 세화: 화학아카데미클럽 보급(2001), p.341 (이상기체),- Whitten, Kenneth W, 일반화학 = General Chemistry(2006), 사이플러스, 432-433(실제기체),

자연과학| 2024.12.05| 5페이지| 2,000원| 조회(156)

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