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[ 일반 화학 실험 ] 알코올의 증류 평가A+최고예요

알코올의 증류실험일시: 2006년 3월 30일 목요일작성자: 05-029 김지나공동실험자: 05-001 강미선Ⅰ. 실험목적불순물을 포함한 알코올을 증류하여 순수하게 분리한다.Ⅱ. 이론적 배경? 순수한 액체를 충분한 열로 가열하면 액체의 온도와 함께 증기압도 증가한다. 증기압이 대기압과 같아지면 액체의 내부에서 기포가 발생하면서 끓는 현상이 나타나고, 액체가 모두 기화할 때까지 액체의 온도는 일정하게 유지된다. 액체의 끓는점은 압력에 따라 달라지며, 대기압이 1기압 일 때의 끓는점을 정상 끓는점 이라고 한다.? 끓는점이 서로 다른 두 가지 액체를 혼합한 용액을 가열하면 대부분의 경우 끓는 현상이 나타나더라도 용액의 온도는 계속 증가한다. 따라서 가열하면서 액체의 온도의 변화를 관찰하면 혼합물과 순물질을 쉽게 구별할 수 있다.? 증류(distillation):끓는점 차이를 이용해서 액체혼합물을 정제하는 중요한 실험 방법이다.? 불변 끓음 혼합물(azeotrope):마치 순물질과 마차나지로 일정한 온도에서 끓는 현상을 나타내는 혼합물이다.? 증류㉠단순증류: 끓는점의 차이가 큰 액체 혼합물을 분리하는 가장 간단한 증류 방법으로 플라스크에서 기화된 기체를 냉각기에서 액화시켜 분리하는 방법이다.㉡분별증류: 작은 유리알을 채운 플라스크 위에 장치한 분별 증류관의 높이에 따른 온도 변화를 이용해서 혼합물의 기화와 액화가 반복되도록 함으로써 분리의 효율을 높인 증류 방법으로 정유 공장 등에서 많이 사용한다.㉢감압증류: 끓는점이 비교적 높은 액체 혼합물을 분리하기 위하여 액체에 작용하는 압력을 감소시켜 증류 속도를 빠르게 하는 방법이다.Ⅲ. 실험 방법1) 250mL 가지 달린 삼각플라스크에 10mL의 고체를 포함한 불순한 에탄올을 넣는다.2) 온도계와 피펫을 이용한 공기 냉각기를 장치한다. 액화가 효과적으로 일어나게 하기 위해서 에탄올을 수집하는 시험관을 얼음통에 넣는 것이 필수적이다.3) 물중탕의 온도를 서서해 높이면서 40~50분간 증류되는 아코올을 긴 시험관에 수집한다.Ⅳ. 실험 기구 및 시약, 주의사항가지 달린 삼각 플라스크피펫시험관클램프물중탕가열기색깔이 짙은 불순물을 포함한 에탄올얼음? 석유화학 공정으로 생산된 공업용 에탄올은 인체에 유독한 메탄올과 아이소프로판 등을 혼합한 변성 에탄올(Denaturated Ethanol)의 형태로 판매된다. 따라서 절대 마시면 안된다.? 에탄올은 인화성이 있으므로 불꽃으로 직접 가열해서는 안된다.Ⅴ. 실험결과 및 분석1) 실험결과- 알코올 램프를 일정한 온도로 가열하는 시간에 따른 온도의 변화는 다음과 같았다.- 알코올을 가열하는 과정에서 갑작스러운 온도의 증가는 에탄올이 본격적으로 끓기 시작한 시간을 나타낸다. 알코올이 끓기 전에는 물을 통한 간접적인 공기의 가열되는 정도를 온도계가 나타내고 있었지만, 알코올의 끓기 시작하면 직접 가열된 뜨거운 알코올 기체의 온도를 측정한 것이다. 같은 까닭으로 어느정도 알코올이 다 증류되면서 올라오는 알코올 기체의 양이 적어지며서 온도가 떨어지는 것을 볼 수 있다.- 이 때, 증류된 알코올은 6.22g이었고, 남아있는 불순물은 1.72g이었다. 따라서 다음과 같이 개략적인 초기 알코올의 농도를 알 수 있다.2) 실험결과 분석① 오차- 실제 알코올의 농도는 80%이므로 오차를 계산해 보면 다음과 같다.② 오차원인 분석- 알코올이 충분히 다 증류되지 않았다(더 오랜시간동안 가열했었어야 한다)- 플라스크와 유리관 등에서의 연결부위에서 기체가 새어나갔다.Ⅵ. 생각해보기1) 이 실험에서 사용한 증류 장치는 초기에 사용되던 증류 장치인 레토르트(retort)와 비슷한 매우 간단한 것이다. 증류의 효율을 향상시키기 위해서는 어떤 점을 개선해야 하겠는가?

자연과학| 2008.06.24| 3페이지| 1,000원| 조회(3,866)

알코올, 화학 실험, 일반 화학 실험, 알코올 증류, 생각해보기

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[ 일반 화학 실험] 기체 상수의 결정 평가C아쉬워요

기체상수의 측정Ⅰ. 실험목적일정한 양의 산소와 이산화탄소를 발생시켜서 기체 상수의 값을 결정한다.Ⅱ. 이론적 배경1. 실험 원리기체의 양과 온도, 부피, 압력 사이의 관계는 기체 상태방정식으로 주어진다. 대부분의 기체는 온도가 충분히 높고, 압력이 충분히 낮은 상태에서 이상기체 상태방정식()을 잘 만족한다. 이상기체 상태방정식에서 R은 “기체상수”라고 하는 기본 상수이다. 이실험에서는 산소 또는 이산화탄소 기체의 압력(p), 부피(V), 몰수(n) 와 온도(T)를 측정하여 기체 상수를 결정한다.를 가열하면 산소 기체가 발생하고고체가 남게 된다.는의 분해 반응에 촉매로 작용하여 산소 발생속도를 증가시키는 역할을 한다. 이 반응에서 발생한 산소 기체의 부피는 그림 6-1과 같은 기체 발생 장치에서 밀려나간 물의 부피로부터 계산할 수 있다. 그러나 시약병의 위쪽에는 산소 기체와 함께 수증기도 포함되어 있으므로 산소 기체의 압력을 정확하게 알아내기 위해서는 부록의 표를 이용해서 수증기의 부분압력을 보정해주어야 한다.한편를 가열하면 이산화탄소가 발생하고고체가 남는다. 이 경우에도 그림 6-1과 같은 장치를 이용해서 발생한 이산화탄소의 부피를 알아낼 수 있다. 가열하기 전과 후의고체 시료의 무게가 얼마나 감소했는가를 측정해서 발생한 기체의 양을 알아낼 수도 있다.2. 실험에 사용된 시료1) 산화망간 [manganese oxide, MnO2] : 이산화망간이라고도 한다. 회색 또는 회흑색 분말로 비중 5.026이다. 가열하면 산소를 방출하고 분해한다. 그 분해온도는 제조법에 따라 다르며, 대략 200∼530 ℃이다. 물에는 아주 잘 녹지는 않지만, 묽은 산 이 존재하면 쉽게 반응한다. 예를 들 면, MnO2 +4HCl → MnCl2+2H2O MnO2+2H2SO3 → MnSO6+2H2O 등이다. 망간 및 망간염의 원료, 산화제, 건전지의 감극제(減極劑), 페인트 및 니스의 건조제, 염료 ·도료 ·요업 ·유리공업 등에서 널리 사용된다.2) 염소산칼륨 [potassium chlorate, KClO3] : 녹는점 368℃, 비중 2.326(39℃)이다. 가열하면 400℃에서 분해하여 과염소산칼륨과 염화칼륨이 된다. 4KClO3 → 3KClO4＋KCl 더 가열하면 산소를 방출하고 전부 염화칼륨이 된다. 이 반응은 이산화망간 MnO2와 같은 금속산화물을 가하면 촉진되어 70℃에서 산소를 발생하기 시작하므로, 실험실 등 에서 산소를 얻기 위해 이용된다. 단, 유기물 ·황 ·탄소 등이 혼입되면 폭발하므로 주의해야 한 다. 흡습성은 없다. 물에 녹고, 알코올에도 소량 녹는다. 중성 및 알칼리성용액에서는 산화작용이 없으나, 산성용액에서는 강한 산화제가 된다. 염화칼륨 수용액을 뜨거울 때 전기분해하여 만든다. 산화제로서 성냥· 연화· 폭약 등의 원료가 되고, 표백 제· 염료· 의약품 등의 제조에도 사용된다. 장기간 보존한 것은 아염소산칼륨을 함유하여, 건조 상태에서는 유기물· 인· 황 등 가연성 물질과 접촉하기만 해도 폭발한다. 마찰· 충격 등에 예민하여, 폭발사고를 잘 일으키며, 진한 황산· 진한 질산과 접촉해도 잘 폭발한다. 혼합폭약으로 쓰이기도 하며, 극약 이다. 빛이 차단되는 밀폐된 용기에 보관한다.3) 탄산수소나트륨 [sodium hydrogen carbonate, NaHCo3] : 탄산의 일수소나트륨염. 중탄산나트륨· 중탄산소다라고 도 한다. 무색의 결정성(結晶性) 분말로, 비중 2.20이다. 가열하면 이산화탄소 CO2와 물 H2O를 발생하고, 탄산나트륨 무수물(無水物) Na2CO3로 변한다. 2NaHCO3 → Na2CO3 ＋ H2O ＋ CO2 수용액은 가수분해에 의해서 약한 알칼리성을 보이는데, 이것은 메틸오렌지에 대해서는 변색하지만, 페놀프탈레인에 대해서는 중성(中性)을 보일 정도이다. 또, 수용액을 가열하면 65℃ 이상에서 탄산가스를 방출하며 탄산나트륨 용액으로 변한다. 염산 ·황산 등의 산과 작용시켜도 이산화탄소가 발생한다. 순수한 것은 탄산나트륨 용액에 이산화탄소를 통하면 생기는 침전을 여과하여, 이산화탄소의 기류 속에서 건조시킨다. 불순물로 염화암모늄 ·염화나트륨 등이 함유되어 나오므로, 필요에 따라 65℃ 이하의 수용액으로부터 재결정시킨다. 제산제(制酸劑) ·알칼리제 ·술파제(劑) 복용시의 부작용 억제제 등 의약품으로 사용되고, 나트륨염의 제조원료 ·베이킹파우더 ·가루비누의 배합제 ·양털 등의 세척제· 거품소화제(消火劑) ·청량음료의 탄산가스 발생제 등 용도가 매우 다양하다3. 이론적 배경1) 시험관과 연결관을 단단히 고정시킨다. (그렇지 않으면, 반응 중 생성된 기체에 의해서 시험관이 터질 가능성이 있다.)2) 모든 연결부분을 테플론 테잎 또는 그리스 등으로 꼭꼭 막아야 발생하는 기체가 새지않으며, 오차를 줄일 수 있다.3) 시료가 시험관 내에서 전체적으로 넓게 퍼지도록 한다. (한 곳에 뭉쳐있으면, 기체가 갑자기 한꺼번에 다량 발생한다.)4) 버너의 불꽃의 세기를 약하게 조절한다.Ⅲ. 실험 방법1. 실험 A: 산소기체1) 기체 발생 장치를 만든다. 마개와 유리관의 연결 부분으로 기체가 새어 나가지 않도록 조심한다. 비커에 연결된 유리관은 시약병의 바닥에 닿을 정도로 충분히 길어야 한다.2) 시약병에 물을 가득 채우고 시험관으로 연결된 유리관에서 입김을 불어넣어 비커쪽으로 연결된 유리관에 물이 채워지게 만든 다음에 조임클램프로 고무관을 막아두고, 다시 시약병에 물을 가득 채운다.3) 비커의 물을 버린 다음에 제 위치에 다시 놓고 클램프를 열어둔다4) 약 2g의와 0.2g의를 시험관에 넣고 무게를 측정한다5) 시험관을 거의 수평이 되도록 고정시킨다. 시료가 시험관의 벽을 따라 넓게 퍼지도록 해야 하지만 시료가 고무 마개에 닿아서는 안 된다.6) 가열기를 사용해서 시험관 전체를 서서히 가열한다. 산소가 발생하면서 시약병의 물이 비커로 밀려나오게 된다. 산소 기체가 너무 급격하게 발생하지 않도록 시험관을 서서히 가열해야 한다.7) 비커로 밀려나온 물의 양이 500~600mL가 되면 가열하는 것을 멈추고 시험관이 식을 때 까지 기다린다.8) 비커의 높이를 조절해서 비커와 시약병에 담긴 물의 수면 높이를 같도록 하고 고무관을 조임클램프로 막는다.9) 눈금실린더를 사용해서 비커 속의 물의 양을 측정하고, 시험관의 무게를 측정한다.10) 대기압을 기록하고, 시약병에 담긴 물의 온도를 측정한다.2. 실험 B: 이산화탄소 기체1) 실험 A와 같은 장치의 시험관에 1.2g 정도의를 넣고 서서히 가열하면서 같은 방법으로 실험을 반복한다. 다만, 시험관을 식힐 때에는 생성된에 의한 물의 흡수를 방지하기 위하여 시약병과의 연결관을 제거하고 고무마개로 시험관의 입구를 다시 막은 다음 식히도록 한다.Ⅳ. 실험 기구 및 시약스탠드시험관 2개조임클램프가열기와 저울시약병(1L)과 비커(1L)Ⅴ. 실험결과 및 분석1) 실험결과- 실험실에서 실험 기구 및 시간관계로 실험 B만 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다.데이터 목록실험결과데이터 목록실험결과가열하기 전 시료를 넣은 시험관의 무게40.597g대기압1atm가열한 후 시료를 넣은 시험관의 무게40.43g물의 온도288K발생한 기체의 무게0.167g물의 증기압0.0168atm발생한 기체의 몰수0.0038기체의 부분압력0.9832atm발생한 기체의 부피168mL기체상수0.151- 실험에서 축정한 기체의 양(몰수), 부피, 압력, 온도를 다음 식에 넣어서 기체 상수를 계산하였다2) 실험결과 분석① 오차- 실제 기체상수는 0.082임으로 이 값에 대한 오차를 계산해보면 다음과 같다..② 오차원인 분석

자연과학| 2008.06.24| 4페이지| 1,000원| 조회(3,076)

기체상수, 화학 실험, 일반 화학 실험, 생각해보기, 기체 상수 결정

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[일반화학]몰 질량의 측정 평가A+최고예요

몰질량의 측정실험일시: 2006년 3월 16일 목요일Ⅰ. 실험목적실험을 통해 미지의 액체시료의 몰질량을 측정해봄으로써 이상기체 상태방정식 및 물질의 상변화에 대한 이해를 높인다.Ⅱ. 이론적 배경원자나 분자는 매우 작은 입자이기 때문에 질량을 직접 측정하는 것은 매우 어렵다. 그래서 원자나 분자의 질량을 나타내기 위해서 상대적인 방법을 사용한다. 즉, 질량수 12인 탄소의 원자 몰질량을 12라고 정의하고, 이 동위원서 12g에 들어있는 탄소 원자의 수를 아보가드로수()라고 하며, 아보가드로 두 만큼의 원자 또는 분자를 1몰이라고 정의한다. 따라서 분자의 몰질량도 1몰에 해당하는 분자의 질량을 탄소원자 1몰의 질량과 비교하여 결정한다.분자의 몰질량을 측정하는 방법은 여러 가지가 있다. 그 중에서도 가장 간단하게 몰질량을 측정하는 방법은 기체의 상태방정식을 이용하는 것이다. 대부분의 기체는 상온, 상압에서 이상기체 상태방정식을 만족하기 때문에 기체의 부피, 온도, 압력과 함께 용기를 가득 채우는 데에 필요한 물질의 질량 w을 측정하면 이상기체 상태방정식으로부터 몰질량 M을 계산할 수 있다.이 실험에서는 액체를 가열해서 일정한 부피를 가진 플라스크의 내부를 기체로 채운 다음에 플라스크를 다시 냉각시켜 액체로 만든 다음에 질량을 측정하는 방법을 사용한다. 정밀한 측정을 위해서는 피크노미터(pycnometer)라고 하는 특별하게 만든 작은 플라스크를 사용하지만 이 실험에서는 100mL 둥근 플라스크를 사용한다.Ⅲ. 실험 방법1) 깨끗하게 씻어서 말린 100mL 둥근 플라스크에 알루미늄박으로 뚜껑을 만들어 씌우고, 바늘로 작은 구멍을 뚫는다. 구멍의 크기는 작을수록 좋다.2) 뚜껑을 덮은 플라스크에 무게를 화학저울을 사용해서 정확하게 측정한다.3) 플라스크에 약 3mL의 액체 시료를 넣고 뚜껑을 다시 막고 스탠드에 고정시킨다.4) 500mL 비커에 물을 절반 정도 채우고 끓을 때까지 가열한다.5) 플라스크를 비커의 바닥에 닿지 않을 정도로 물 속에 깊이 넣는다.6) 끓는 물의 온도와 대기압을 측정하고, 플라스크 속의 액체가 모두 기화할 때까지 기다린다. 플라스크를 비커에서 꺼내면 안 된다. 뚜껑에 뚫린 구멍을 옆에서 자세히 관찰하면 빛의 산란 때문에 기체가 새어 나오는 것을 관찰할 수 있다.(휴대용 전지를 사용하면 좋다.)7) 플라스크의 액체가 모두 기화하면 잠시 기다린 후에 플라스크를 끓는 물에서 꺼내 식힌다. 플라스크는 매우 뜨거우므로 손으로 만지지 않는다.8) 플라스크 바깥에 묻은 물을 거름종이를 사용해서 완전히 닦아낸다.9) 완전히 말린 플라스크와 뚜껑의 무게를 다시 측정한다.10) 플라스크를 깨끗하게 씻은 후에 증류수를 가득 채우고, 눈금실린더를 사용해서 증류수의 부피를 측정하고 이 값을 이용하여 플라스크의 부피를 꼐산한다.11) 시간이 허용되면 위의 실험을 한 번 더 반복한다.Ⅳ. 실험 기구 및 시약100mL 둥근 플라스크가열기알루미늄 박500mL 비커스탠드와 클램프, 링거름종이바늘석면판50mL 눈금 실린더온도계화학저울액체시료※ 액체시료는 끓는점이 너무 높지 않고, 냄새와 독성이 강하지 않은 것이 좋다.Ⅴ. 실험결과 및 분석1) 실험결과데이터 목록실험결과1.플라스크와 알루미늄 뚜껑의 무게67.08 g2.냉각된 플라스크+뚜껑+액체시료의 무게67.40 g3.응축된 시료의 무게0.32 g4.끊는 물의 온도98 ℃5.대기압1 atm6.플라스크의 부피119.5 ml- 액체시료의 몰질량이론적 배경에 기술한 것과 같이 액체시료의 몰질량은로 계산할 수 있으므로 실험 결과값을 이 식에 대입하면,2) 실험결과 분석① 오차- 실험에 사용된 액체시료는 몰질량 60의 isopropanol이었으므로 실험 오차는 다음과 같다.② 오차원인 분석- 실험도중 실험조건의 문제로 전기가 수회 끊겼다 다시 들어옴을 반복했다. 이 과정에서 플라스크 내 시료는 한번에 가열되어 냉각된 것이 아니라 가열과 냉각을 반복되었고 이로 인해 오차가 발행하였을 것이다.- 실험에 사용한 실험기기상에 붙어있는 불순물이 시료의 질량이 원래의 양보다 크게 측정되게 하여 오차가 발행하였을 것이다- 플라스크의 냉각 과정에서 공기중에 퍼져있던 끓는점이 낮은 기체(수증기 등)가 플라스크 안으로 들어와 함께 냉각되어 오차가 발생하였을 것이다.- 온도계의 눈금등을 읽는 과정에서 오차가 발생하였을 것이다.Ⅵ. 생각해보기1) 이 실험에 사용하는 액체 시료는 어떠한 성질을 가지고 있어야 실험 목적에 가장 적합하겠는지 생각해보자.- 액체 시료는 우선 기화성이 좋고 끓는점이 높지 않아야 한다. 즉, 물의 끓는점인 100℃를 넘지 않고, 100℃에서 완전히 기화해야 한다. 또한 단일 물질아며 분자구조가 간단해야 한다. 냄새와 독성이 강하지 않아야 기화시 우리에게 영향을 주지 않을 것이다.

자연과학| 2006.09.25| 3페이지| 1,000원| 조회(4,896)

분자량, 몰질량 측정, 몰 질량, 일반 화학 실험, 생각해보기

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