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2020 일반화학실험 알코올증류실험 예비보고서

[일반화학실험I] 예비 보고서알코올 증류1. 실험 목표□ 실험목적○ 혼합물을 분리하는 여러 가지 방법 중 물리적 성질을 이용하는 증류법을 이용해 불순물을 포함한 알코올을 증류하여 순수하게 분리한다.2. 배경이론 및 과제 조사□ 배경이론○ 혼합물- 두 가지 이상의 물질이 각각의 화학적 성질을 잃지 않고 물리적으로 섞여 있는 것을 말한다.- 혼합되어 있는 물질들이 균일하게 섞여 있는 균일 혼합물과 암석이나 흙탕물과 같이 고르지 못한 형태로 섞여 있는 불균일 혼합물로 나뉜다.○ 물질의 성질- 물리적 성질: 색깔, 냄새, 밀도, 녹는점, 끓는점, 자성, 전기 전도, 굴절 등을 말하며 변화 시 물질의 상태만 변화하고 그 조성은 변하지 않는다.- 화학적 성질: 화학반응에서 보이는 성질로 산성, 염기성, 가연성, 폭발선, 산화성, 환원성 등으로 변화 시 물질의 성질과 조성이 다른 새로운 물질로 변한다.○ 혼합물의 분리- 밀도 차이에 의한 분리: 혼합되어 있는 액체의 밀도가 서로 다른 경우 사용한다.- 끓는점 차이에 의한 분리: 끓는점이 다른 물질들이 혼합된 경우 사용한다.- 용해도 차이에 의한 분리: 용매에 대한 용질의 용해도 차이를 이용하여 분리한다.- 크로마토그래피를 이용한 분리: 고체 또는 액체와 친화도 차이를 이용하여 분리한다.○ 끓음- 액체의 온도를 높이면 증기 압력이 점점 커진다. 증기 압력이 외부 압력과 같아지면 액체 표면뿐망 아니라 액체 내부에서 생성된 기포가 수면까지 올라와 외부로 빠져나가는데, 이 현항을 끓음이라고 한다.○ 끓는점- 액체의 증기 압력이 외부압력과 같아 액체가 끓고 있을 때의 온도이며, 대기압이 1기압일 때 끓는점을 기준 끓는점이라고 한다.- 끓는점은 외부압력이 커지면 높아지고 외부압력이 작아지면 낮아진다.- 분자 간의 인력이 작을수록 증기압력이 크므로 끓는점이 낮다.○ 증기압- 액체와 그 액체의 증기가 동적 평형을 이룬 상태에서 증기가 나타내는 압력이다.- 온도가 높을수록 분자 간의 인력이 작을수록 증기 압력이 크다.○ 증류- 단순증류: 끓는점의 차이가 큰 액체 혼합물을 분리하는 가장 간단한 증류 방법이다.- 분별증류: 증류 조작을 몇 차례 반복하여 끓는 점의 차가 작은 액체 혼합물을 분리하는 증류 방법이다.- 감압증류: 상압에서 끓는점까지 가열하면 분해될 우려가 있는 물질의 종류를 감압 하에서 물질의 끓는점이 내려가는 현상을 이용하는 분리법이다.○ 온도-조성 상평형-- ①의 조성을 가지는 혼합물을 승온시켜 liquid곡선과 만나는 ②의 온도 T1 이 혼합물의 끓는점이 된다. 그리고 이때 생성된 증기는 T1이 vapor 곡선과 만나는 지점인 ③ 증기와 평형을 이룬다.- 이 증기를 모아서 응축하면 ④ 조성의 액체를 얻게 된다. 이렇게 하여 단순증류(Simple Distillation)가 이루어 진다.- ③의 증기를 liquid 곡선과 만나는 ⑤까지 냉각시키면 이때의 온도 T2는 이 용액의 끓는점이 되고 이때의 증기는 T2 가 vapor 곡선과 만나는 지점 ⑥의 증기와 평형을 이룬다. 이렇게 증기를 다시 응축하고 끓이기를 반복하면, 보다 순수한 액체를 얻을 수 있다. 이러한 과정을 분별증류(Fractional Distillation)라 한다..○ 기화- 액체 상태의 물질이 기체 상태의 물질로 되는 현상을 말한다.○ 액화- 기체가 응축하여 액체가 되는 변화, 또는 고체가 녹아 액체가 되는 변화를 말한다. 그러나 일반적으로는 앞의 것을 가리킨다.- 일반적으로 어떤 기체든 그 기체에 특유한 임계온도 이하로 냉각시키고 가압하면 액화한다.○ 불변 끓음 혼합물- 끓는점에서 액체의 조성과 증기의 조성이 같아 끓을 때 남아 있는 액체의 조성이 변하지 않는 액체 혼합물이다. 불변 끓음 혼합물이 생성되면 혼합물을 증류를 통해서는 완전하게 분리해 낼 수 없다.- 물 4%, 에탄올 96%로 조성된 혼합물은 78.17°C에서 일정한 끓는점을 가지며, 이 상태에서 증류를 통해서 더 이상의 물을 분리해 내는 것은 불가능하다.3. 실험기구 및 시약□ 실험기구- 가지달린 둥근바닥 플라스크- 메스실린더- 200ml 비커- stirring bar- 시험관- 온도계- 고무관- 피펫- 가열교반기- 얼음- 호일- water bath□ 시약○ 증류수○ 메틸오렌지- 분자량: 327.34g/mol- pH 3.1 이하에서는 연한 적색을 띠고 pH 4.5 이상에서는 연한 오렌지색을 띤다.○ 에탄올- 분자량: 46.07g/mol- 비중: 0.789g/ml (at 20℃)- 끓는점: 78.32℃- 녹는점: -114.1℃- 고인화성 물질이다.- 증기는 공기와 잘 혼합되어 폭발성 혼합물의 형성한다.- 강산화제와 격렬하게 반응 하여 화재 및 폭발을 일으킬 위험이 있다..▲ 에탄올 구조식4. 실험방법 및 주의사항□ 실험방법① 250mL 가지 달린 플라스크에 에탄올10mL와 증류수10mL, 메틸오렌지 용액 한 두 방울, stirring bar를 넣는다. (이때 메틸오렌지 용액은 얻은 알코올이 증류가 잘 되었는지 확인하는 용도로 사용된다.)② 고무관과 피펫을 이용한 공기냉각기를 장치한다.③ 온도계를 플라스크의 가지부근에 오도록 위치한다

공학/기술| 2020.07.14| 5페이지| 1,000원| 조회(230)

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2020 일반화학실험 산화환원적정실험 예비보고서

[일반화학실험I] 예비 보고서산화-환원 적정1. 실험 목표□ 실험목적○ KMnO4와 H2O2의 산화-환원 반응을 이용하여 H2O2의 농도를 결정한다.2. 배경이론 및 과제 조사□ 배경이론○ 산화-환원- 산화: 전자를 잃는 반응, 산화수 증가- 환원: 전자를 얻는 반응, 산화수 감소- 산화제: 다른 물질을 산화시키는 물질로 자신은 환원되는 물질이다. 전자를 얻는 성질이 강할수록 강한 산화력을 갖는다. 따라서 전기음성도가 큰 대부분의 비금속 원소(F2, Cl2, O2, O3 등)는 산화제가 될 수 있다.- 환원제: 다른 물질을 환원시키는 물질로 자신은 산화되는 물질이다. 전자를 내놓는 성질이 강할수록 강한 환원력을 가지므로 이온화 에너지가 작은 대부분의 금속원소(Li, Na, K, Mg 등)는 환원제가 될 수 있다.- 산화 환원 반응에서 전자를 앓거나 얻으려는 경향은 서로 상대적이므로 어떤 반응에서 산화제로 작용하는 물질이 다른 문질과 반응 할 때는 환원제로 작용할 수 있다,- 물질 간의 전자 이동으로 산화와 환원 반응이 동시에 일어난다.- 잃은 전자 수와 얻은 전자 수는 항상 같다.○ 산화수: 하나의 물질 내에서 전자의 교환이 완전히 일어났다고 가정할 때, 물질을 이루는 특정한 원자가 전자를 잃거나 얻은 가상의 전하수를 말한다.▷산화수 결정규칙1. 홑원소 물질의 구성하는 원자의 산화수는 0이다.2. 단원자 이온의 산화수는 그 이온의 전하수와 같다.3. 비금속의 산화수- 전기음성도가 가장 큰 F는 화합물에서 항상 ?1의 산화수를 갖는다.- 공유결합 시 H는+1의 산화수를 가지며, 금속과 결합 시 ?1의 산화수를 가진다.- O는 일반적으로 이온과 분자에서 ?2의 산화수를 가지지만 과산화물에서 O22- 는 -1의 산화수를 갖는다.4. 중성 분자 또는 화합물 원자를 구성하는 원자들의 산화수의 합은 0이다.5. 다원자 이온에서 원자들의 산화수 총합은 다원자 이온의 전하수와 같다.○ 산화수법: 산화-환원 반응식의 계수를 완성하는 방법① 산화 환원 되는 대상을 알고, 반쪽반응식을 만든다 (산화수 결정규칙)② 반응 전후의 원자 개수를 일치시킨다. (질량보존의 법칙)ⅰ) H, O를 제외한 원자 개수를 일치ⅱ) O 개수 일치 : 부족한 부분에 H2O 추가ⅲ) H 개수 일치 : 부족한 부분에 H+ 추가③ 반응 전후의 전하량을 e-를 추가하여 일치시킨다. (전하량 보존 법칙)○ 산화-환원 적정- 산화제 또는 환원제의 표준용액을 이용하여, 환원성/산화성을 지닌 물질을 적정 하는 방법○ 중화점- 당량점: 적정에서 분석물질과 반응하여 이론적으로 중화가 되는 점이다.- 종말점: 실험자가 당량점에 도달했다고 판단하는 지점으로 실험을 통해 얻는 값이다.▷종말점 결정방법- 지시약 사용하는 경우 : 요오드 적정법요오드를 산화제로 사용하여 낮은 산화 전위물질을 요오드 표준용액으로 직접 적정 하는 직접법과 산화성 시료에 요오드이온(주로 요오드화칼륨 형태)을 환원제로 넣어 생성된 요오드를 적정 하는 방법인 간접법이 있다.- 지시약 사용하지 않는 경우 : 과망간산법산성용액에서 MnO4-(보라색) 이온이 Mn2+(무색) 이온으로 환원되면서 색의 변화로 확인할 수 있다.- 전기적인 방법 : 전위차 적정법시료 용액 속에 담가진 두 전극 간의 전위차 변화를 통해 종말점 확인한다.○ 과망간산 포타슘에 (KMnO4) 의한 산화KMnO4 는 진한 보라색을 띤 산화제이며, 용액의 pH에 따라 다음과 같이 환원된다.강산성 용액 (pH≤1)MnO4-(보라색) + 8H+ + 5e- ↔ Mn2+(무색) + 4H2O중성, 약 염기성 용액MnO4-(보라색) + 4H+ + 3e- ↔ MnO2(s)(무색) + 4H2O강염기성 용액 (2M NaOH)MnO4-(보라색) + e- ↔ MnO42-(무색)산성조건에서 이루어지며 대부분의 경우 황산이 사용된다. 부득이 한 경우 염산을 사용할 수 있으나 이 경우 과망간산포타슘 일부와 염산이 반응하여 염소(Cl2)를 생성하기 때문에 적정오차를 유발하므로 잘 사용하지 않는다. 과망간산 칼륨은 강력한 산화제이고 반응에 참가하는 MnO4-이온의 강한 보라색으로 인해 지시약의 역할을 할 수 있어 유용하게 사용되나 주의할 점이 몇 가지 존재한다.과망간산 칼륨의 종말점은 오래 지속되지 않는다. 적정 과정에서 생성된 과량의 Mn2+와 MnO4-가 비가역적인 침전을 형성하기 때문이다. 반응속도는 매우 느린 편이기에 일반적인 적정과정을 방해하지는 않는다. 이러한 침전반응 때문에 종말점 도달 이후 색이 점점 옅어 진다. 따라서 과망간산포타슘을 계속해서 추가하게 되면 적정오차의 원인이 될 수 있으므로 주의해야 한다.과망간산포타슘은 표준품이 없으며 감광분해로 생성된 MnO2가 항상 혼재한다. 따라서 표준용액을 만들 때 대략적인 농도의 용액을 만든 뒤 수산(oxalic acid) 등을 이용하여 표정 하는 과정이 필요하다.유기물이 혼입될 경우 적정오차가 발생할 수 있다. 과망간산포타슘은 유기물에 의해 환원되기 때문이다. 따라서 고무가 달린 뷰렛 역시 사용하지 않은 것이 좋다.3. 실험기구 및 시약□ 실험기구- 100ml, 250ml 삼각플라스크- 피펫- 온도계- 뷰렛- 스탠드- 클램프- water bath- 핫플레이트- stirring bar- 10ml, 100ml 메스실린더□ 시약○ Na2C2O4 (Sodium Oxalate)- 분자량: 134.01- 용해도: 3.7g/100ml- 흰색의 결정성 가루- 상온상압 조건에서 안정하다.- 가열 시 용기가 폭발할 수 있다.- 쉽게 점화하지는 않는다.▲ Na2C2O4 분자구조○ KMnO4 (Potassium Permangnate)- 분자량: 158.03- 무취, 진한 보라색- 공기 내에서는 안정된 결정- 가장 강력한 산화제 중 하나이며 수용액 중에서 비교적 안정하여 많은 환원성 물질의 적정에 사용된다.- 격렬하게 중합반응하여 화재와 폭발을 일으킬 수 있다.▲ KMnO4 분자구조○ Sulfuric acidsolution황산 : 물 = 1 : 10 (부피비)▷ 황산(Sulfuric acid)- 분자량: 98.07- 물과 접촉하면 발열반응 할수도 있다.- 피부에 대한 부식성을 갖는다.- 위험한 가스가 축적될 수 있는 밀폐된 공간을 피한다▲ Sulfuric acid 분자구조○ H2O2 (Hydrogen peroxide)- 밀도: 1.11g/ml- 자극적인 냄새- 빛의 영향으로 인한 열에 의해 분해되고 산소를 생성하며 화재 위험성이 증가한다.- 과망간산포타슘 등을 환원하여 환원제로써 작용하는 경우도 있다.▲ H2O2 분자구조4. 실험방법 및 주의사항□ 실험개요○ KMnO4 용액의 표정2MnO _{4}^{-} +5C _{2} O _{4}^{2-} +16H ^{+} rarrow 2Mn ^{2+} +10CO _{2} +8H _{2} O`○ 과망간산적정법에 의한 H2O2 용액의 적정2MnO _{4}^{-} +5H _{2} O _{2} +6H ^{+} rarrow 2Mn ^{2+} +5O _{2} +8H _{2} O`□ 실험방법○ KMnO4 용액의 표정① 물중탕 장치를 설치 하고, 물의 온도가 70℃~80℃ 가 되게 한다. (변색에 도움)② 0.05 M Na2C2O4 용액 10ml를 100 ml 삼각플라스크에 넣고, 묽은 황산용액 65ml을 넣는다.③ 삼각플라스크를 중탕장치에 설치 후 3~4분간 기다린다.④ KMnO4 표준용액을 뷰렛에 담은 뒤 KMnO4 용액 한 방울을 넣으면서 적정한다. 연한 보라색이 30초 이상 남아 있으면 종말점으로 한다.○ 과망간산적정법에 의한 H2O2 용액의 적정

공학/기술| 2020.07.14| 6페이지| 1,000원| 조회(251)

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2020_일반화학실험_카페인의 추출과 분리실험_예비보고서

[일반화학실험I] 예비 보고서카페인의 추출과 분리1. 실험 목표□ 실험목적○ 화합물의 분리와 정제에 사용되는 추출법을 이용해서 녹차 잎으로부터 카페인을 추출한다. 본 실험에서는 녹차 잎에 포함되어 있는 카페인을 뜨거운 물로 추출해낸 다음 물과 섞이지 않는 유기용매를 사용하여 물에 녹아있는 카페인을 순수한 상태로 분리한다.2. 배경이론 및 과제 조사□ 배경이론○ 혼합물- 두 가지 이상의 물질이 각각의 화학적 성질을 잃지 않고 물리적으로 섞여 있는 것을 말한다.- 혼합되어 있는 물질들이 균일하게 섞여 있는 균일 혼합물과 암석이나 흙탕물과 같이 고르지 못한 형태로 섞여 있는 불균일 혼합물로 나뉜다.○ 물질의 성질- 물리적 성질: 색깔, 냄새, 밀도, 녹는점, 끓는점, 자성, 전기 전도, 굴절 등을 말하며 변화 시 물질의 상태만 변화하고 그 조성은 변하지 않는다.- 화학적 성질: 화학반응에서 보이는 성질로 산성, 염기성, 가연성, 폭발선, 산화성, 환원성 등으로 변화 시 물질의 성질과 조성이 다른 새로운 물질로 변한다.○ 혼합물의 분리- 밀도 차이에 의한 분리: 혼합되어 있는 액체의 밀도가 서로 다른 경우 사용한다.- 끓는점 차이에 의한 분리: 끓는점이 다른 물질들이 혼합된 경우 사용한다.- 용해도 차이에 의한 분리: 용매에 대한 용질의 용해도 차이를 이용하여 분리한다.- 크로마토그래피를 이용한 분리: 고체 또는 액체와 친화도 차이를 이용하여 분리한다.○ 용해도- 일정한 온도에서 일정량의 용매에 최대로 녹을 수 있는 용질의 양으로, 포화상태에서 용해된 용질의 양이다.- 보통 고체의 용해도는 용매 100g 속의 용질의 g수로 표시하며 용매의 종류 및 온도의 영향을 받는다.- 기체의 용해도는 용매 1mL에 녹는 기체의 부피를 mL로 표시하며 용매의 종류, 온도, 압력의영향을 받는다.- 기체의 부분 압력이 커지면 기체의 용해도가 증가한다.▲용해도 곡선○ 분배계수(K)- 두 용매에 녹아 들어간 용질의 상대적인 비이다.- 평형상수 K를 분배계수라고 한다.- K는 일정한 온도에서 용질의 양에 관계없이 일정한 값을 가진다.- 서로 섞이지 않는 두 액체 A 와 B가 두 액체 층을 이루고 있을 때, 두 액체에서 다 녹을 수 있는 용질을 넣어주면 이 용질은 두 액체 층에 분배되어 평형을 이루게 된다. 용해되어있는 A,B 용질분자의 농도(=용해도) 를 각각Ca, Cb 라 할 때K= {Ca} over {Cb} 와 같은 관계가 성립하는데, 이와 같이 정의되는 분배계수가 1보다 큰 경우, 같은 부피의 용매A와 용매B를 사용할 때 처음에 B(물)에 있던 용질의 절반이상이 용매 A(유기용매)로 옮겨가고, 용매A를 분리해서 용매를 제거하면 순수한 용질을 얻을 수 있다.○ 추출- 주로 액체 상태의 용매를 사용하여 고체 또는 액체 상태의 혼합물?속에서 어떤 특정한 성분만을 용해하 여 분리하는 조작이다.- 두 가지 이상의 물질이 섞여 있는 혼합물속에서 특정한 물질을 용해할 수 있는 용매를 사용하여 성분을 분리해 내는 방법이다.○ 분리- 반응이 끝난 후, 반응 혼합물 중에서 목적 화합물을 적출하는 것이다.- 미 반응 원료, 부 생성물, 남은 시료 등을 제외하고 목적하는 생성물을 분리한 후 정제하여 목적물을 얻는 것을 말한다.○ 염석효과- 수용액 층에 염을 넣어 주면 수용액에 녹아있는 유기물이 유기용매 층으로 더 많이 옮아가는 현상이다.- 수용액 층에 염을 녹여 수용액 층을 포화시켜 줌으로써, 수용액 층과 유기용매 층에 분배되어 있는 물질이 유기용매 층으로 더욱 많이 이동하도록 하는 것.○ 카페인- 분자량: 194g/mol- 녹는점: 234~239℃- 끓는점: 178℃에서 승화- 심장과 중추신경계통의 흥분 자극작용을 가진 물질- 고체상태에서는 흰색의 바늘모양 가루이다.- 피로를 풀어주고 감각기능을 높여주고 졸음을 막아주는 효과가 있지만 신경과민이나 두통, 불면증을 일으키기도 한다.- 주로 차나 커피에 함유 되어있다.- 카페인의 온도에 따른 용해도· 25℃: 2.179g/100ml· 80℃: 18g/100ml· 100℃: 67g/100ml▲ 카페인 구조식▲ 카페인 용해도 곡선3. 실험기구 및 시약□ 실험기구- 녹차티백- 100ml 비커- 감압 플라스크- 스탠드- 유리막대- 메스실린더- 온도계- 호일- 가열교반기- 분별 깔대기- 감압장치□ 시약○ NaCl (Sodium Chloride)- 몰질량: 58.45g/mol- 녹는점: 800.4℃- 끓는점: 1400℃- 용해도: 359g/L (at 20℃)- 이 실험에서는 염석 효과로 인해 카페인이 CH2Cl2용액에 더 잘 녹도록 도와준다.○ CaCO3 (시약-Sodium Chloride(NaCl)M.W: 58.45g/molM.P : 800.4℃B.P : 1,400℃Solubility in water : 359g / L (RT)-Calcium carbonate(CaCO3)M.W: 100.09g/molM.P: 825℃Calcium carbonate)- 분자량: 100.09g/mol- 끓는점: 825℃- 용해도: 0.014g/L (at 20℃)- 수용성 불순물인 갈릭산이나 탄닌산과 반응하여 불용성인 칼슘염을 생성한다.- 이 실험에서 녹차 잎의 셀룰로오스를 파괴하여 안에 있는 카페인을 나오게한다.- 고온에서 분해되어 독성가스를 생성할 수 있다.○ CH2Cl2 (Methylene Chloride)- 분자량: 84.93g/mol- 녹는점: -97℃- 끓는점: 40℃- 용해도: 13.2g/L(at 25℃)- 끓는점이 낮아 용질을 쉽게 분리할 수 있는 특징이 있다.- 무색의 휘발성 액체, 공기 중에서 인화성은 없으며 클로로포름과 비슷한 냄새가 난다.- Li, Na, K 과 같은 활성 경금속에 닿으면 불이 나고 폭발 한다.- 연소 될 때 유독가스와 증기를 형성한다.- 중주신경계의 억제제이고 눈,피부 및 호흡기를 자극한다.- 증기를 흡입하면 정신착란, 두통이 일어나고 계속 노출되면 사망 할 수 도 있다.- 유기물인 카페인의 유기용매이다.▲ CH2Cl2 구조식○ MgSO4 (Magnesium Sulfate)- 분자량: 120.37g/mol- 끓는점: 1185℃- 용해도: 26.9g/100g(at 0℃, water), 68.3g/100g (at 100℃, water)- 흡습성 물질로 유기용매에 섞여 있을 물을 제거하는 건조제역할을 한다.- 가열되면 에톡시에티닐 알코올류와 폭발성 반응을 일으킬 가능성이 있다.▲ MgSO4 구조식4. 실험방법 및 주의사항□ 실험방법① 100mL 비커 두 개에 각각 60.0mL 와 30.0mL 의 물을 넣고 50~60 ℃로 가열한다.② 60.0mL의 물이 담긴 비커에 녹차(티백4개)와 CaCO30.40g 을 넣은 후 호일로 덮은 상태로 10분간 가열한다.③ 유리 막대를 사용해 녹차봉지를 눌러 짜낸 후, 30.0mL의 물이 담긴 비커에 넣어 10분간 가열하고 봉지를 눌러 짠다. (티백안에 녹차 고형물이 나오지 않도록 조심한다.)④ 위 60.0mL 용액과 30.0mL 용액을 함께 분별 깔대기에넣는다.⑤ CH2Cl2 6.0mL 와 포화 NaCl용액 3.0mL를 함께 넣고 분별 깔대기를가볍게 흔들어 준다. (세게 흔들면 에멀젼이형성되어 분리효과가 떨어지며, 가스가 발생하므로 유의한다.)⑥ 분별 깔대기의아래쪽 CH2Cl2용액을 비커에 받는다.? 위쪽의 남은 수용액 층에 다시 CH2Cl2 6.0mL 와 포화 NaCl용액 10.0mL를 가한다.? 모두 모은 CH2Cl2용액에 건조제 MgSO4를 작은 수저로 두수저 넣고 유리막대를 이용하여 저어준다.? 감압 플라스크 무게를 재고 아스피레이터를사용하여 건조제를 걸러낸다.⑩ 가열 교반기를사용해 CH2Cl2 용액을 증발 시킨 후,감압 플라스크의 무게를 측정한다.□ 실험 시 주의사항

공학/기술| 2020.07.14| 7페이지| 1,000원| 조회(636)

일반화학실험, 예비보고서, 카페인의 추출과 분리, 카페인의 추출과 분리실험

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물의 증기압과 증발열실험 토의사항 평가A+최고예요

[일반화학실험I] 토의사항물의 증기압과 증발열1. 오차 원인 고찰① 실제기체와 이상기체의 차이로 인하여 오차가 발생한다.② 물 속에서 메스실린더를 꺼내는 순간 온도의 변화로 인하여 오차가 발생한다.③ 온도계값을 읽을 때 오차가 발생할 수 있다.④ 메스실린더의 눈금을 읽을 때 오차가 발생할 수 있다.⑤ 실험실의 기압을 대기압과 같은 1atm으로 계산하였으나 실험실의 기압이 1atm이 아닐 경우 오차가 발생한다.2. 주어진 측정 값에 대한 풀이과정 및 결과값 계산□ 결과값온도(℃)온도별 물의 증기압 이론값(mmHg)실험에서 공기의 부피(ml)실험에서 측정한 물의 증기압(mmHg)80℃355.16.4144.475℃289.16.0106.470℃233.75.783.665℃187.55.568.460℃149.45.353.255℃118.05.138.050℃92.55.038.0□ 풀이 과정○ 실험의 공기의 몰수초기온도 10℃, 초기부피 4.2ml이고 메스실린더 내 수면과 비커 수면을 같게 하였으므로 내부압력은 대기압(1atm)과 같다. 따라서 실험의 공기의 몰수는n _{air} = {PV} over {RT} = {1atm TIMES 4.2 TIMES 10 ^{-3} L} over {0.082atmㆍLㆍmol ^{-1} ㆍK ^{-1} TIMES 283.15K} =1.8 TIMES 10 ^{-4} mol 이다.○ 증기압 구하기공기의 압력은P _{air} = {nRT} over {V}이고 물의 증기압은P _{H _{2} O} =1atm-P _{air}이다.80℃, 6.4mlP _{air} = {nRT} over {V} = {(1.8 TIMES 10 ^{-4} ) TIMES (0.082atm BULLET Lㆍmol ^{-1} ㆍK ^{-1} )(353.15K)} over {6.4 TIMES 10 ^{-3} L} =0.81atmTHEREFORE P _{H _{2} O} =1atm-0.81atm=0.19atm=144.4mmHg75℃, 6.0mlP _{air} = {nRT} over {V} = {(1.8 TIMES 10 ^{-4} ) TIMES (0.082atm BULLET Lㆍmol ^{-1} ㆍK ^{-1} )(348.15K)} over {6.0 TIMES 10 ^{-3} L} =0.86atmTHEREFORE P _{H _{2} O} =1atm-0.86atm=0.14atm=106.4mmHg70℃, 5.7mlP _{air} = {nRT} over {V} = {(1.8 TIMES 10 ^{-4} ) TIMES (0.082atm BULLET Lㆍmol ^{-1} ㆍK ^{-1} )(343.15K)} over {5.7 TIMES 10 ^{-3} L} =0.89atmTHEREFORE P _{H _{2} O} =1atm-0.89atm=0.11atm=83.6mmHg65℃, 5.5mlP _{air} = {nRT} over {V} = {(1.8 TIMES 10 ^{-4} ) TIMES (0.082atm BULLET Lㆍmol ^{-1} ㆍK ^{-1} )(338.15K)} over {5.5 TIMES 10 ^{-3} L} =0.91atmTHEREFORE P _{H _{2} O} =1atm-0.91atm=0.09atm=68.4mmHg60℃, 5.3mlP _{air} = {nRT} over {V} = {(1.8 TIMES 10 ^{-4} ) TIMES (0.082atm BULLET Lㆍmol ^{-1} ㆍK ^{-1} )(333.15K)} over {5.3 TIMES 10 ^{-3} L} =0.93atmTHEREFORE P _{H _{2} O} =1atm-0.93atm=0.07atm=53.2mmHg55℃, 5.1mlP _{air} = {nRT} over {V} = {(1.8 TIMES 10 ^{-4} ) TIMES (0.082atm BULLET Lㆍmol ^{-1} ㆍK ^{-1} )(328.15K)} over {5.1 TIMES 10 ^{-3} L} =0.95atmTHEREFORE P _{H _{2} O} =1atm-0.95atm=0.05atm=38.0mmHg50℃, 5.0mlP _{air} = {nRT} over {V} = {(1.8 TIMES 10 ^{-4} ) TIMES (0.082atm BULLET Lㆍmol ^{-1} ㆍK ^{-1} )(323.15K)} over {5.0 TIMES 10 ^{-3} L} =0.95atmTHEREFORE P _{H _{2} O} =1atm-0.95atm=0.05atm=38.0mmHglog(Pvap)1/T(K-1)온도별 물의 증기압 이론값의 log값실험에서 측정한 물의 증기압의 log 값0.002832.552.160.002872.462.030.002922.361.920.002962.271.840.003002.171.730.003052.071.580.003101.971.58○ 증기압○ 증발열DELTA H _{vap} =? {2.303R BULLET log LEFT ( {P _{2}} over {P _{1}} RIGHT )} over {LEFT ( 1/T _{1} -1/T _{2} RIGHT )}DELTA H _{vap} =? {2.303R BULLET DELTA log LEFT ( P _{vap} RIGHT )} over {DELTA LEFT ( 1?/?T RIGHT )}따라서 기울기는Slope= {TRIANGLE `log(P _{vap} )} over {TRIANGLE (1/T)} = {H _{vap}} over {2.303R} 이다.R=8.314J/K BULLET mol이므로Ref(이론값)의 기울기는 ?2165.9이고Exp(측정값)의 기울기는 ?2255.4이다.Ref(이론값)의 증발열은 l-2165.9l x 2.303R=41.47kJ 이고Exp(측정값)의 증발열은 l-2255.4l x 2.303R=43.18kJ 이다.○ 상대오차

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산-염기 적정실험 토의사항

[일반화학실험I] 토의사항기체상수 결정1. 오차 원인 고찰① 측정의 부정확성으로 인해 오차가 발생한다.② 당량점과 종말점이 일치하지 않으므로 오차가 발생한다.③ 탄산나트륨을 용해시키는 과정에서 약포지에 묻어 남아있는 탄산나트륨이 존재한다. 따라서 탄산나트륨이 정확히 0.26g이 취해지지 않았으며 이로 인해 탄산나트륨 수용액의 몰농도의 오차가 생긴다.④ 탄산나트륨을 넣은 뒤 증류수 50ml를 부었으므로 탄산나트륨 용액의 부피를 정확히 50ml라고 할 수 없다. 따라서 이로 인해 탄산나트륨 수용액의 몰농도의 오차가 생긴다.⑤ 용액의 부피를 메스실린더로 잰 뒤 삼각플라스크로 붓는 과정에서 메스실린더에 소량의 증류수가 남아있게 되므로 용액의 부피가 메스실린더로 측정한 값과 달라지게 된다.2. 주어진 측정 값에 대한 풀이과정 및 결과값 계산□ 결과값Na2CO3를 적정한 1차 HCl 의 volume (ml)2.4 mlNa2CO3를 적정한 2차 HCl 의 volume (ml)2.5 ml1) Na2CO3를 적정한 HCl 의 총 volume (ml)4.9ml2) Na2CO3의 몰 농도 (M)0.49M3) HCl의 몰 농도 (M)1M사용한 NaOH의 양 (g)0.08 g4) NaOH의 이론적 몰 농도 (M)0.1MNaOH를 적정한 HCl 의 총 volume (mL)2.2 ml5) 미지시료 NaOH 몰 농도 (M)0.11M6) 오차 (%)10 %Na2CO3 분자량: 105.9888g/molNa2CO3 당량수: 2HCl 당량수: 1NaOH 분자량: 39.997g/molNaOH 당량수: 1□ 풀이 과정1) Na2CO3를 적정한 HCl 의 총 volume(Na2CO3를 적정한 1차 HCl 의 volume) + (Na2CO3를 적정한 2차 HCl 의 volume)=2.4ml+2.5ml=4.9ml2) Na2CO3의 몰 농도 (M)몰`농도(M)= {용질의`몰수(mol)} over {용액의`부피(L)}Na _{2} CO _{3} 의`몰농도(M)= {{0.26g} over {105.9888g/mol}} over {0.05L} =0.04906...M APPROX 0.49M3) HCl의 몰 농도 (M)n _{HCl} TIMES M _{HCl} TIMES V _{HCl} =n _{Na _{2} CO _{3}} TIMES M _{Na _{2} CO _{3}} TIMES V _{Na _{2} CO _{3}}이므로 해당 값들을 대입하여 HCl의 몰농도를 구해보면 다음과 같다.1 TIMES M _{HCl} TIMES 4.9ml=2 TIMES 0.049M TIMES 50ml##THEREFORE M _{HCl} = {2 TIMES 0.049M TIMES 50ml} over {4.9ml} =1(M)4) NaOH의 이론적 몰 농도 (M)몰`농도(M)= {용질의`몰수(mol)} over {용액의`부피(L)}이므로 NaOH의 몰농도는 다음과 같다.NaOH의`몰농도(M)= {0.08g} over {39.997 TIMES 0.02L} =0.100...(M) APPROX 0.1(M)5) 미지시료 NaOH 몰 농도 (M)n _{NaOH} TIMES M _{NaOH} TIMES V _{NaOH} =n _{HCl} TIMES M _{HCl} TIMES V _{HCl}이므로 해당 값들을 대입하여 NaOH의 몰농도를 구해보면 다음과 같다.

공학/기술| 2020.07.14| 4페이지| 1,000원| 조회(1,158)

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