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질산포타슘의 용해도 (예비레포트+결과레포트) 평가C아쉬워요

1.실험제목질산포타슘의 용해도2.실험목적온도에 따른 용해도의 변화를 이용해서 물질의 순도를 높이는 방법으로 활용한다.3.실험 기구 및 시약①큰 시험관 ②100ml비커③깔때기 ④거름종이⑤가열기⑥질산칼륨(potassium nitrate):의 화학식을 가지며 무색의 기둥모양결정 또는백색의 결정성 분말로 존재하는 칼륨의 질산염이다.질산칼륨은 녹는점이 333℃이고, 비중이 2.11, 굴절률이1.5038인 사방정계결정이다.사방정계결정이라 함은 그림과 같이 세 개의 결정축이 서로수직으로 만나면서 그 길이가 각각 다른 결정을 말한다.질산칼륨은 짠 맛과 청량미가 느껴지며 냄새가 없는물질로서 소시지, 햄, 그 밖의 식육가공품에 식품첨가물로많이 쓰여 육류의 색을 보존하는 역할을 하며 식물에 질소를 공급하여 생장을 돕는 비료로사용하기도 한다. 또 산소를 많이 포함하고 있어 황, 유기물 등과 혼합하면 폭발을일으키기 때문에 화약의 재료로도 쓰인다.물에 대한 용해도가 높으며 특히 온도가 올라갈수록 용해도가 급격하게 증가한다. 따라서질산칼륨용액의 온도를 조절하면 많은 양의 질산칼륨을 석출할 수 있다.염화칼륨과 질산나트륨을 반응시키면 질산칼륨을 얻을 수 있으며 탄산칼륨이나수산화칼륨을 질산에 녹여 만들기도 한다.⑦로 오염된(무게로 70~80%)질산구리(copper nitrate) :화학식. 분자량 187.56이다. 2가의 구리인질산구리(Ⅱ)만이 알려져 있다. 20.5℃ 이하에서는 구수화물이, 20.5∼24.5℃에서는육수화물, 24.5℃ 이상에서는 삼수화물이 얻어진다.육수화물·삼수화물은 모두 조해성(潮解性)이 있는 청색 결정이다. 물·에탄올에 잘녹는다. 삼수화물에 진한 질산과 오산화이질소를 가하면 백색 또는 녹백색을 띤무수물이 얻어진다. 산화구리 또는 탄산구리를 묽은 질산에 인 용액에서 결정시키면수화물이 얻어진다. 수화물은 청색이며 가열하면 질산을 잃고 염기성으로 된다.4.이론?용해도 : 같은 용매에 녹이더라도 용질의 종류에 따라 녹을 수 있는 양은 서로 다르다.또한 같은 용질이라도 용매의 종류에 따라 녹을 수 있는 양도 다르다. 또온도에 따라서도 달라진다.따라서 용해도를 알기 위해서는 '어떤 용매에', '어떤 용질을', '몇 도의온도에서' 녹였는지를 고려해야 한다. 보통은 용매로서 물을 사용한다.용해도는 보통 용매 100g에 대해 최대로 녹을 수 있는 용질의 그람수(g)로나타낸다.예를 들어, 용질 A를 20℃에서 물 150g에 녹였더니 15g까지 녹고 그 이상을넣으면 가라앉았다고 할 때, 용질 A의 20℃에서15 : 150 = x : 100,∴ x=10,따라서 용해도는 10이다.또 만약 20℃에서 용해도가 20인 용질 B를, 20˚C에서 물에 최대한 많이 녹여180g의 용액을 만들었다고 할 때, 물과 용질 B는 전체 용액 속에 각각 몇그람씩 섞여 있는 것인지 알아보자.물의 양을 x, 용질 B의 양을 y라 하면,x + y = 180 -> x = 180 - y, (물의 양과 용질 B의 양을 합하면 180g)20 : 100 = y : x -> 20 : 100 = y : 180 - y,100y = 3600 - 20y,∴ y = 30따라서 물 150g에 용질 B 30g이 녹아있는 용액임을 알 수 있다.이와 같이 용질을 용매에 직접 녹여가면서 용질의 용해도를 알아낼 수 있으며, 용해도를 알고 있는 용질의 경우 포화 용액 속에 용질이 몇 그람 포함되어 있는지도 계산할 수 있다.일반적으로 극성 용질은 극성 용매에 대한 용해도가 높고, 비극성 용질은 비극성 용매에 대한 용해도가 높다. 또 온도 뿐 아니라 압력에 의해서도 용해도가 달라질 수 있다. 그러나 일반적으로는 대기압에서의 용해도를 말한다.?화학평형(chemical equilibrium) : 가역반응에서 정반응의 속도와 역반응의 속도가평형인 상태로, 외부 조건이 변화하지 않는 한 변화하지 않는데, 외부 조건의변화에 따른 평형의 이동은 "평형상태에 있는 계에 압력을 가하면 평형은 이압력을 감소시키는 방향으로 이동한다."는 르샤틀리에의 원리로 예측할 수 있다.많은 반응을 통해서 볼때 반응물이 100% 생성물로 전환되지 않고 생성물과반응물이 일정한 비율로 존재하는 상태의 경우, 외부에서 관찰했을 때 반응이정지된 것처럼 보인다. 이러한 경우 화학반응이 평형에 도달하였다고 한다.이러한 현상이 나타나는 이유는 반응물이 생성물로 전환되는 속도와 생성물이반응물로 전환되는 속도가 같기 때문이다. 따라서 평형 상태는 정지된 것이아니고 정반응과 역반응이 계속 진행되는 상태이지만 두 반응의 속도가 같은상태이다.예를 들면 질소와 수소는 500℃에서 촉매를 통해 반응하여 암모니아를 만들고동일한 조건 하에서 암모니아는 역반응에 의하여 질소와 수소로 분해된다.＋→반응 초기에는 정반응에 의하여 암모니아 생성이 우세할것이다. 그러나 반응 시간이 경과함에 따라 생성된 암모니아의 양이 증가하여역반응의 속도가 점점 빨라지게 되며, 결국 정반응과 역반응의 속도가 같아져외관상 아무런 변화가 일어나지 않게 된다. 이러한 상황을 화학평형이라고 한다.반응계가 일단 평형 상태에 도달하면 외부 조건이 변화하지 않는 한 그 이상변화하지 않는데, 외부 조건의 변화에 따른 평형의 이동은 르샤틀리에의 원리를적용하여 예측할 수 있다.“평형상태에 있는 계에 압력을 가하면 평형은 이 압력을 감소시키는 방향으로이동한다.” 암모니아 생성 반응에서 반응계에 압력을 증가시키면 평형은 압력을감소시키는 방향인 분자수를 감소시키는 방향으로 이동된다. 그러므로 새로운평형은 종전에 비해 질소와 수소는 감소하고, 암모니아는 증가한 상태에서이루어진다. 이 상태에서 평형상수는 온도에 의해서만 변화한다.?엔탈피(enthalpy) :열역학적 계에서 계의 압력과 부피를 서로 곱한 값에 내부 에너지를더한 값이다.엔탈피는 에너지와 유사한 성질의 상태함수이다. 엔탈피는 에너지의차원을 가지고 있는데 계가 지나온 과정에 관계없이 온도, 압력,그 계의 조성에 의해서만 결정되는 값이다. 기호로 표시해보면H=E＋PV 이다. 엔탈피 H는 내부 에너지 E에 압력 P와 부피 V의곱을 더한 값이다. 에너지 보존법칙에 의하면 내부 에너지의 변화량은계에 가해진 열량에서 계에 의해서 수행된 일의 양을 뺀 것과 같은값이다.만일 일정한 압력하에서 부피의 변화에 의해서만 일이 수행되었다면엔탈피의 변화는 계에 가해진 열량과 같은 값이 된다. 다른 에너지함수에서와 같이 엔탈피의 절대값을 아는 것은 쉬운 일이 아니며 꼭필요한 것도 아니다. 각 물질에서 엔탈피가 0인 상태를 기준상태로 하여편리하게 이용할 수 있다.?엔트로피(entropy) : 어떤 물리계 내에서 일하는 데 사용할 수 없는 에너지를 나타내는하나의 척도.일은 질서로부터 얻어지기 때문에 엔트로피의 양은 그 계의 무질서나무작위의 정도를 나타내는 것이기도 하다. 일정한 온도 T를 가진계에 dQ라는 열의 형태로 에너지를 더해줄 때, 엔트로피의 변화dS는 다음 식으로 주어진다.dS=(dU+pdV)/T≥dQ/T여기서 dU는 에너지의 변화, p는 압력, dV는 부피의 변화를나타낸다. 가역적(可逆的)인 과정에서는 dS=dQ/T이며, S는 계의 현재상태에 따라 결정되기 때문에(현재 상태에 이르기 위해 어떤 경로를택하느냐에 상관없이) 가변적인 상태이다.모든 자연과정은 비가역적(非可逆的)이며, 반드시 엔트로피가 증가하게되어 있다. 즉, dS>dQ/T. 엔트로피는 매우 넓은 범위를 가진성질이다. 다시 말해서, 그 크기는 어떤 계 내에서 0에서 전체에너지까지 변할 수 있다.엔트로피라는 개념은 1850년에 독일의 물리학자인 루돌프클라우지우스에 의해서 처음 제안되었는데 때때로 열역학 제2법칙의형태로 표현된다. 이 법칙에 따르면 고온과 저온의 기체가 저절로혼합될 때나 기체가 진공내로 확산하여 갈 때 또는 연료가 연소할 때와같은 비가역 과정에서는 엔트로피는 증가한다.엔트로피의 통계적인 해석방법에서는 열역학적인 평형상태에 있는 매우거대한 계에서 엔트로피 S는 S에 해당하는 거시적 상태를 실현하는미시적 방법의 최대 개수 W의 자연로그에 비례한다. 즉 S=kln W이다.여기서 k는 볼츠만 상수이다.모든 자발적인 반응은 비가역적이다. 따라서 우주의 엔트로피는증가하고 있다. 즉 역학적인 일로 변환할 수 있는 에너지가 점차감소하고 있는데 이때문에 우주가 '쇠퇴하고 있다'라고 말하기도 한다.?깁스에너지 : 화학 반응의 자발성을 표현하기 위해 Williard Gibbs가 세운 이론이다.G=H-TSG는 깁스에너지, H는 엔탈피, T는 칼빈온도, S는 엔트로피를 말하며G의 크기에 따른 반응은 다음과 같다.G>0 :정반응이 자발적이다.G

자연과학| 2010.03.19| 7페이지| 1,000원| 조회(3,416)

일반화학실험, 질산포타슘, 질산포타슘의 용해도

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전기분해와 도금 (예비레포트, 결과레포트) 평가A+최고예요

1.실험제목전기분해와 도금2.실험목적전기에너지를 이용해서 일어나는 화학반응에 대하여 알아본다.3.실험 시약 및 기구①구리전극(가로세로 1cm×7cm)②탄소전극(건전지를 분해하면 얻을수 있다.)③100ml 비커 1개④유리관(직경 약 10mm, 길이 약 5cm로 양쪽이 뚫린것):탄소전극을 집어넣을 것⑤출력이 3.0V이상인 직류전원⑥직류전압계:직류전압을 측정하는 계기⑦직류전류계:직류 전류의 세기를 측정하는 계기*1Ω 저항의 양단을 전압계를 이용해 전압을 측정하면가 되어 전압계에 나타난 전압이 그대로전류를 표시하게 된다.⑧0.1M용액 100ml황산구리(Ⅱ)(황산제이구리):화학식은이며 청색의 투명한 결정으로 비중은 2.286이다.건조한 공기중에 두면 서서히 수분을 잃고 가루가 된다.가열하면 45℃에서 2분자의 물, 11℃에서 4분자의 물, 다시 250℃에서 모든 물 분자를잃고 무색의 무수물이 된다. 황산구리(Ⅱ)에 수산화 나트륨을 넣고 가열하면 염기성산화구리가 되어 흑색으로 바뀐다.황산구리는 조류를 죽일 정도의 농도에서 인간이나 어류에는 비교적 특성이 적지만공업용도로나 쓰이는 경우가 많으므로 조심하여야 한다.농약으로도 쓰이고 표백제,살균제에도 쓰인다.섬유나 플라스틱에 색깔이 곱게 들수 있도록 도와주는 역할을 한다.4.실험 이론전극을 통해서 전원에서 공급되는 전류에 의해서 일어나는 화학 반응을전기분해(electrolysis)라고 한다. 자발적인 화학 반응에서 전류가 발생하는 화학 전지의 경우와 반대가 된다고 생각할 수 있다. 전기 분해 반응을 이용하면 다른 방법으로는 일어나지 않는 화학 반응을 일으킬 수 있기 때문에 여러 산업 분야에서 활용되고있다. 염소 가스나 알루미늄을 생산하는 공정이 대표적인 전기 분해 반응이다.전기 분해 반응을 일으키기 위해서는 화학 전지와 마찬가지로 염다리로 연결된 두 개의반쪽 전지로 구성된 전기 분해 전지(electrolytic cell)를 만들어야 한다.외부에서 전류를 흘려주지 않으면 환원력이 큰 물질이 들어있는 전극에서 산화력이 큰물질이 들어있는 전극으로 전류가 흐르겠지만, 반대 방향으로 전류가 흐르도록 외부에서전류를 강제로 흘려주면 환원력이 더 큰 물질이 오히려 환원되고, 산화력이 더 큰 물질은산화되는 반응이 비자발적으로 일어나게 된다. 이런 반응이 일어나도록 하기 위해서는자발적인 반응에 의하여 두 전극에 만들어지는 전위차보다 더 큰 전위차를 가진 전류를흘려주어야 하고, 반응이 진행된 정도는 흘려주는 전류의 양에 의해서 결정된다.이런 반응을 이용하면 용액 속의 금속 이온이 환원되어서 전극의 표면에 코팅이 되거나,전기 활성 물질(electroactive substance)이 환원되어 용액 속에 녹아 있거나, 기체 상태가되어서 용액 밖으로 빠져 나오기도 한다. 금속을 전극 표면에 코팅하는 전기도금(electroplating)은 산업적으로 유용할 뿐만 아니라 생활용품의 품질을 향상시키는 데에도많이 사용된다.실험에서 확인할 수 있듯이 구리 이온이 녹아 있는 용액에아연 조각을 넣으면 구리 이온은 환원되고 아연이 산화되는 반응이 자발적으로 일어난다.그러나 아연 용액에 구리 조각을 넣으면 아무런 반응이 일어나지 않는다.이 때 용액에 흑연 막대기를 담그고, 충분히 높은 전압의 직류 전원의 (-)극을 구리조각에 연결하고, (+)극을 흑연 막대에 연결하면 구리 조각으로 전자가 흘러가기 때문에용액 속의 아연이 환원되어 구리 표면에 석출된다. 이때 흑연 막대에서는 전자가 직류전원으로 흘러가야 하기 때문에 물이 산화되어 산소가 발생하게 되고, 용액 속에는 수소이온(H+)이 남게 된다. 구리 조각과 흑연막대를 두 개의 서로 떨어진 용액에 담그고 두전극을 염다리로 연결해도 같은반응이 진행된다.이 때 구리 조각에 석출되는 아연의 무게는 패러데이의 법칙에 따라 전극을 통하여 흘려준전하량에 비례한다. 전하량은 흔히 전자 1몰이 가지고 있는 전하량인96,485.31 Cmol-1(쿨롱)을 나타내는 ?(패러데이 상수)를 이용해서 나타낸다.따라서 1?만큼의 전하량을 흘려주면 1당량1)에 해당하는 물질이 석출된다. 예를 들어서+2가의 이온인 아연 이온의 경우에서 1?의 전하량을 흘려주면 0.5몰에 해당하는 아연이석출된다.?전기분해:자발적으로 산화-환원 반응이 일어나지 않는 경우 전기에너지를 이용하여 비자발적인 반응을 일으키는 것을 전기분해라고 한다.전기분해시에 (-)극에서는 (+)이온이 환원되고 (+)극에서는 (-)이온이 산화된다.공업적으로는 금속의 도금,알루미늄의 제련,구리의 정제, 다운스(downs) 공정(용융 암염의전기분해)등에 널리 이용된다.?황산구리 수용액의 전기분해황산구리()수용액은 대부분 물 속에서 이온화 되어 구리이온 ()과 황산이온()이 된다. 이를 전기분해 하면 (+)극 주위에는이 산화되지 않고 이온화경향이 더 큰 물 ()이 대신 산화된다.황산이온()외에도등의 음이온도 물보다 산화되기 어렵다.(-)극 주위에는 구리이온()이 환원되어 붉은 구리가 석출된다.(-)극 :+ 2→(+)극 :→++ 2전체반응:+→++?산화-환원 반응서로 다른 종류의 분자들이 서로 가까이 다가가게 되면 한 분자로부터 다른 분자로 전자가 옮겨가는 화학반응이 일어날 수 있다. 이처럼 분자사이에 전자의 이동이 있는 반응을 산화-환원 반응이라 한다.5.실험방법①100ml 비커에 0.1M 황산구리() 용액 약 80ml를 채운다.②구리전극과 탄소전극의 표면을 고운 사포로 닦아서 표면을 깨끗하게 만들고 구리전극의무게를 mg까지 정확하게 잰 후에 두 전극을 모두 용액에 담근다.두 전극이 모두 용액에 5cm정도 잠기도록 한다.탄소전극은 유리관에 넣어서 사용하는것이 좋고 두 전극이 서로 닿지 않도록 한다.③3.0V이상의 직류 전원의 (-)극은 구리전극에 연결하고 (+)극은 탄소 전극에 연결한다.④전압계를 병렬로 연결하고 전류계는 직렬로 연결한다.⑤스위치를 켜서 전류를 흘려주면서 정확하게 30분동안 반응을 진행시키면서 1분 간격으로전류와 전압을 기록한다.⑥구리 전극을 꺼내서 말린 후에 무게를 잰다.6.실험결과?전기분해 전 구리판의 무게: 2.403g?전기분해 후의 구리판의 무게 :2.423g?석출된 구리의 무게: 2.423g -2.403g = 0.020g(실험값)?전압과 전류의 변화시간(분)전압(V)전류(mA)시간(분)전압(V)전류(mA)시간(분)전압(V)전류(mA)18.930.8118.936218.93428.929.8128.936228.93338.932138.937238.93248.933148.937248.93158.929158.936.5258.929.568.9531168.936268.92878.932178.936279.02788.933.5188.936288.925.598.934.5198.935299.024108.935208.935309.022?시간에 따른 전류의 변화를 그래프를 그려서 흘려준 전기량을 구한다.세로값(분마다 잰 mA)의 합 ×1min × (60sec) ×967.1mA × 1 × 60 ×= 58.026C?두 전극에서 일어나는 반응을 써라.(구리전극) : 전지를 받아 구리가 환원된다.+→ 2Cu(탄소전극) : 물의 산화가 일어난다.→?위에서 계산한 전기량으로 석출되어야 할 구리의 무게를 계산하고 실제 석출된 양과비교한다.*패러데이의 법칙 이용이므로이론값 (0.019g)보다 실험값(0.020g)이 0.001g 더 나왔다.7.논의 및 고찰두 전극에 만들어지는 전위차보다 큰 전위차를 가지는 전류를 흘려주면 각 전극의 산화력의 상대적인 크기에 상관없이 의도적으로 각 전극에서 일어나는 반응(산화 or 환원)을 제어할수 있다.이를 전기분해라 하고 이를 이용하여 도금을 하거나 알루미늄의 정제,구리의 정제를 할수 있다.

자연과학| 2009.11.02| 5페이지| 1,000원| 조회(3,678)

일반화학실험, 도금, 전기분해, 패러데이 법칙, 전기분해와 도금

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화학전지와 전기화학적 서열 (예비레포트, 결과레포트)

1.실험제목화학전지와 전기화학적 서열2.실험목적화합물들 사이에 자발적으로 일어나는 전자 이동반응을 이용하여 전기에너지를 얻는 전지의원리를 알아보고 몇가지 금속 이온의 전기화학적 서열을 확인한다.3.시약 및 기구①구리판,아연판,납판(가로 1.00cm 세로 7.00cm 크기)②구리판,아연판,납판(가로 0.50cm 세로 0.50cm 크기)③100ml 비커3개 ④직류전압계⑤구리선(전압계와 각판의 연결용) ⑥유리관(직경이 7mm이하 약 20cm)⑦사포(400번) ⑧가열기⑨1.0M: 물,액체암모니아,히드라진에 잘 녹으나 진한 질산에는 녹지 않는다.인체에 유독하며 20%질산납 수용액은 pH3.0~4.0으로 약한 산성을나타낸다.470℃이상으로 가열하면 분해되어 이산화질소를 발생하고이와함께 산소도 발생 되므로 산화제로 쓰일 수 있다.⑩1.0M⑪1.0M: 육수화물,삼수화물은 모두 조해성이 있는 청색결정이다.물,에탄올에 잘 녹고 산화구리를 묽은 질산에 인 용액에서 결정시키면수화물이 된다. 수화물은 청색이며 가열하면 질산을 읽고 염기성으로된다.⑫포화용액 : 물에 잘녹고 전류를 잘 통한다.알칼리 금속원소인 칼륨이온이 함유되어 있으므로 보라색의 불꽃반응을 한다. 공업적으로는 칼륨염의 제조원료로 사용되고 실험실에서는 완충용액 및 전극액으로 쓰인다. KCl의 단결정은 적외선 흡수 측정시에 이용되는 프리즘이나 셀의 창 제조에 사용된다. 기타 열처리제,사진,시약,의약품 등으로 쓰인다.⑬우뭇가사리4.실험이론①반쪽전지:산화반응과 환원반응이 일어나는 부분을 염다리,격막등으로 분리시켜놓음으로써 전자가 도선을 통해 이동하도록 만들어놓은 장치로 산화반응과환원반응이 일어나는 각 부분이 반쪽전지이다.②환원전위:양전하를 띤 이온이 중성또는 낮은 양전하 이온으로, 중성원자가 음전하를띤 이온으로 환원할 때 나타나는 전위의 전하.③갈바니전지:볼타전지라고도 한다. 전해전지와 달리 배터리를 사용하지 않는다.이는 전기를 사용하지 않고 전기가 생산된다. 그러므로 갈바니 전지는전기에너지를 저장한다. 산화 환원 반응이 자발적으로 진행되기 때문에산화환원반응을 마음대로 바꿀수 없다.산화전극이(-),환원전극이(+)이고 갈바니 전지의 전압계에서 나타나는 전압은생산된 전압을 의미한다.Zn(s) + Cu2+→ Zn2+(aq) + Cu(s) ↓ ↓Zn →Zn2+ + 2e- : 산화반응 산화전극, anode (-) 환원전극, cathode (+)Cu2+ + 2e-→ Cu : 환원반응 Zn(s)ⅠZn2+(aq)ⅠⅠCu2+(aq)ⅠCu(s)④환원전극 : 전자를 내어주는극,갈바니 전지에서는 +극⑤산화전극 : 전자를 잡아당기는 극.갈바니 전지에서는 -극⑥전기화학적 서열 : 금속이온이 환원되려는 경향이나 금속이 산화되려는 경향을상대적으로 나타낸 것이 ‘전기화학적 서열’이다.⑦표준 환원 전위(Standard reduction potential) : 25℃의 1 M 용액, 1 atm 기체에서환원 과정으로 주어진 반쪽 반응의 전지 전위 (cell potential , ?°)값2H+(aq, 1.00 M) + 2e- →(g, 1.00 atm) ?° = 0.00 V반쪽반응?° (V)+ 2e- → Zn-0.7628+ 2e- → Pb-0.1263+ 2e- → Cu0.3402?전지의 전압평형상태에서 cell 의 전위차 : ?°전위= ?°환원- ?°산화 = ?°cathode- ?°anode+ 2e- → Zn ?° = -0.76V+ 2e- → Cu ?° = 0.34VZn(s) +(aq) →(aq) + Cu(s) ?°전위 = 1.10V⑧전위와 농도의 관계-반쪽 전지에서의 전위와 농도와의 관계Nernst equation5.실험방법실험A.전기화학적 서열①구리,아연,납으로 된 얇은 판을 가로와 세로가 각각 0.5cm정도로 두 개씩 잘라서 양면을고운 사포로 깨끗하게 닦는다.②두개의 비커에 1.0M용액을 약 10ml씩 피펫으로 옮긴후에 각 비커에 아연판과납판을 담근다.③같은 방법으로 1.0M용액에 구리판과 납판을 넣고 1.0M용액에는구리판과 아연판을 담근다.④각 비커에서 일어나는 화학반응을 관찰하여 기록한다.실험B.화학전지①얇은 아연판과 구리판을 가로 1.0cm 세로 7.0cm로 잘라서 양면을 고운사포로 잘닦는다.②100ml 비커 두 개를 준비하여 한쪽에는 1.0M용액 80ml를 넣은 후에아연판을 담그고 다른쪽에는 1.0M용액 80ml를 넣고 구리판을 넣는다.금속판이 용액에 5cm정도 잠기도록 하고 두 비커를 염다리로 연결한다.③아연판과 구리판에 직류전압계를 연결한다. 전압계에는 스위치를 장치해서 회로의 연결과끊음을 쉽게하는 것이 좋다.④전지의 전위차를 측정하여 기록한다.⑤구리용액과 구리판 대신에 1.0M용액 80ml에 납판을 넣은 전극을 아연전극과연결하여 전위차를 측정한다.⑥구리전극과 납전극을 연결하여 전위차를 측정한다.6.실험결과실험A.전기화학적 서열①각 비커에 관찰한 사항?아연판과 납판을용액에 담갔을 경우 : 아연판에 기포가 발생하며 검게 변했고납판을 약간 붉게 변했다.?구리판과 납판을용액에 담갔을 경우 : 구리판과 납판에 아무 변화가 없었다.?구리판과 아연판을용액에 담갔을 경우 : 아연판 표면이 검게 변했고구리판에서는 아무 변화가 없었다.②산화가 잘되는 순서이온화 경향이 큰 금속일수록 전자를 잘 내놓고 자신은 양이온이 되려는 성질이 강하다.즉 산화가 잘된다.?아연판과 납판을용액에 넣었을 때 모두 반응하므로 Zn,Pb > Cu?구리판과 아연판을용액에 넣었을 때 아연판만 반응하므로Zn > Pb > Cu즉 산화가 잘되는 순서는 Zn > Pb > Cu로 나타낼 수 있다.③환원이 잘되는 순서산화와 환원은 서로 반대로 일어나는 현상이므로 산화가 잘되면 환원은 되기 어렵다.즉 환원이 잘되는 순서는 산화가 잘되는 순의 역순이다.실험B.화학전지①전극사이의 전위차측정값예상값아연-구리 전지0.9V|(-0.763)-(0.337)|=1.100V아연-납 전지0.2V|(-0.763)-(-0.126)|=0.637V구리-납 전지0.3V|(-0.126)-(0.337)|=0.463V②전극의 이름과 전극에서 일어나는 반응갈바니 전지는 산화전극이 (-) 환원전극이 (+)이다.아연-구리 전지(환원전극)→(+)극(산화전극)→(-)극아연-납 전지(환원전극)→(+)극(산화전극)→(-)극구리-납 전지(환원전극)→(+)극(산화전극)→(-)극7.논의 및 고찰분자들 사이에서 자발적으로 일어나는 산화-환원 반응을 이용해서 금속선을 통하여 전자가 흘러가도록 만들면 전기에너지를 제공하는 전지를 만들 수 있고 이를 갈바니 전지라고 한다.이번실험은 바로 아연,납,구리의 전기화학적 서열을 알고 이를 통한 갈바니 전지를 만들어보는 실험이었다. 이미 고등학교때 이온화 경향에 대해 배웠기에 좀 수월했던실험이었다.실험중 예상값과 차이가 나게 된 원인에 대해 생각해보자.보통 이온화 정도가 높은 금속의 질산화물에 이온화 정도가 보다 작은 금속을 담그면아무 반응이 없거나 금속표면에 변화가 없어야 한다. 하지만 실제 실험의 경우 금속에 약간의 변화가 있었다.이는 사포질이 덜 되었거나 등등의 이유로 금속표면에 이물질이 묻어 있었기 때문으로 볼수 있다.실제로 패인부분 등의 이유로 매끈히 사포질을 하기 어려웠고 사포입자가 너무 작아 사포질을 하면 금속을 사포질 하는건지 사포를 사포질 하는지 구분이 어려울정도로 사포입자가루가 많이 나왔다.

자연과학| 2009.11.01| 5페이지| 1,000원| 조회(4,116)

일반화학실험, 화학전지, 갈바니 전지, 전기화학적 서열, 화학전지 전기화학적

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산화 환원 적정 과망간산법(예비레포트+결과레포트)

1.실험제목산화-환원 적정 과망간산법2.실험목적과망간산 칼륨과 과산화 수소의 산화-환원 반응을 이용해서 과산화 수소의 순도를 결정한다.3.실험 시약 및 기구①부피플라스크(100mL) ②삼각플라스크(250mL)③피펫(10mL) ④갈색시약병⑤온도계 ⑥뷰렛(50mL)⑦물중탕용기(50mL) ⑧전열기(500mL)⑨화학저울 ⑩눈금실린더(100mL)⑪0.02M표준용액:과망간산칼륨은 녹색광택이 나는 적자색의 냄새가 없는결정이다. 이를 녹인 용액이다. 가열하면 산소를 발생하며 망간산칼륨과이산화망간이 되고 다시 삼이산화망간이 된다.eh 진한 용액에 강한알칼리 용액을 작용시켜도 산소를 발생시키며 용액은 망간산칼륨이 되어녹색으로 변한다. 과망간산칼륨은 단맛이나고 곰팡이 치료에 매우 좋다.⑫옥살산나트륨():카르복시산계열의 독성이 있는 백색의 결정성 분말로수산나트륨이라고도 한다.물에는 조금녹고 에탄올과 에테르에는녹지 않는다.옥살산의 수용액에 탄산나트륨 또는 수산화 나트륨을 가하면생기고 피혁의 무두질제등으로 쓰인다.⑬(1:1):무색의 비휘발성액체로 흡습성이 매우 강해 황산과 반응하지 않는 물질의수분을 빼앗는 용도로 쓸 수 있다. 산화력이 강해 구리나 은등을 산화시킬 수있고 묽은 황산을 만들 때에는 물에 진한황산을 조금씩 가하는 방법을사용해야 한다.⑭3%:과산화수소는 수용액에서 수소이온이 일부 해리되어 약산을 띤다.진한과산화수소는 독성이 있고 자극성이있다. 강한산화력을가지며산화제,표백제,소독제,폭약 등으로 사용된다.4.실험 이론?산화-환원 반응: 서로다른 종류의 분자들이 서로 가까이 다가가게 되면 한 분자로부터다른 분자로 전자가 옮겨가는 화학반응이 일어날 수 있다.이처럼 분자사이에 전자의 이동이 있는 반응을 산화·환원 반응이라 한다?산화제 : 전자를 받음으로써 자신은 환원되고 다른 분자를 산화시키는 분자를 산화제라한다.?환원제 : 전자를 주고 자신은 산화되고 다른 분자를 환원시키는 분자를 환원제라고 한다.?적정 : 일정한 부피의 시료용액내에 존재하는 알고자하는 물질의 전량을,이것과 반응하는데 필요한 기지농도의 시약의 부피를 측정하여 그 양으로부터 알고자 하는 물질의양을 구하는 방법이다.반응용액의 한쪽을 뷰렛,EKFMSGKSwhR을 비커에 담아 뷰렛에서 조금씩떨어뜨려 반응의 종말점을 결정한다.?표준물질 : 조성성분과 함량이 정확히 알려진 물질로 검출,확인,정량을 할때에 비교하기위하여 쓴다.?표준화: 부정확한 농도의 용액의 정확한 농도를 알수있게 하는 과정이 표준화이다.이 표준화에 쓰이는 물질은 보통 1차표준물이라고 해서 상온에서 극히 안정하고정확한 농도가 입증된 물질이다.그중하나가 바로 옥살산이다.?지시약 : 적정을 하면서 중화점을 알기 위해 혹은 수소이온의농도를 알기위해 주로사용한다.가장 흔히 쓰이는 지시약은 산염기 지시약으로 용액의 산성도가 변함에따라 지시약의 분자구조가 변하게 된다.이때 TORrkF이 변하게 되는데 이를 관찰하여 대략적인 pH를 알 수 있다.5.실험방법실험A.과망간산칼륨 용액의 표준화①순수한 옥살산 나트륨 약 0.7g의 무게를 화학저울로 정확하게 측정해서 100mL 부피플라스크에 넣고 소량의 증류수로 완전히 녹인 후에 눈금까지 증류수를 채우고 잘섞어서 표준 용액을 만든다.②피펫으로 표준용액 10mL를 정확하게 취해서 250mL 삼각플라스크에 넣고 60mL의증류수와 1:1황산 5mL를 넣어준다.③삼각플라스크를 온도가 70~80℃ 정도인 물줄탕에 넣어서 잘 흔들어 주면서 과망간산칼륨 표준용액이 담긴 뷰렛을 이용해서 적정한다.과망간산 칼륨을 너무 빨리 넣지 않도록 한다.삼각플라스크를 흔들어주면 과망간산칼륨의 엷은 자주색이 없어진다.그러나 종말점이 가까워지면 색깔이 없어지는 시간이점점 길어질 것이다. 과망간산 칼륨용액 한방울을 넣어서 엷은 자주색이 30초이상남아있으면 이를 종말점으로 한다.④적정실험을 두 번더 반복해서 과망간산 칼륨 용액의 정확한 농도를 결정한다.실험B.과산화수소 용액의 정량①3% 과산화수소 수용액 5mL를 정확하게 측정해서 100mL 부피플라스크에 넣고증류수를 눈금까지 채운?.②이 용액 10mL를 정확하게 취해서 250mL 삼각플라스크에 넣고 용액의 부피가약 100mL가 되도록 증류수로 묽힌다음 1:1 황산 10mL를 넣는다.③뷰렛에 0.02M표준용액을 넣고 상온에서 삼각플라스크를 잘 흔들어 주면서적정한다.실험A와 같은 방법으로 종말점을 결정한다.④적정을 두 번더 반복해서 과산화수소 용액의 농도를 결정한다.6.실험결과실험A?소비된 과망간산 칼륨 용액의 부피 : 뷰렛 눈금이 처음 16mL에서 34.5mL로 변하였으므로 34.5mL - 16mL = 18.5mL?과망간산칼륨의 몰농도 : 0.0112M즉 과망간산칼륨과 옥살산 나트륨이 2:5의 비로 반응하고 옥살산 나트륨의 몰농도는이므로x=0.0112M실험B?과산화수소의 비중 = 1.01g/mL?과산화수소의 부피 = 10.0mL?과산화수소 용액의 무게 : 1.01g/mL × 10.0mL = 10.1g?소비된 과망간산 칼륨 표준용액의 부피 : 처음 뷰렛의 눈금이 34.5mL이었고 플라스크 만주시하고 있다가 그만 눈금이 없는 부분까지과망간산칼륨이 내려와 버렸다.그래서 일단은뷰렛에 남아있는 양 모두를 적정하였는데도플라스크 안의 용액은 여전히 투명했다.다시 과망간산칼륨을 17.5mL 눈금까지 채우고25.6mL까지 적정했을 때 30초이상 자주색이지속되었다.눈금이 없는 부분의 부피를 측정하기 위하여50mL눈금까지 물을 채우고 다시 빼내어 부피를 재보니 약 5.1mL이었다.그러므로?과산화수소의 몰농도과망간산칼륨과 과산화수소가 2:5의 비로 반응하므로2:5=0.0287L × 0.0112M : 0.01L × xM ∴x=0.08036즉 과산화수소의 몰농도는 0.08036M?과산화수소의 농도(%) : 책에 나와있는을 이용.단위통일을 해주면즉 X=0.2716%Q1.옥살산나트륨으로 과망간산 칼륨 용액의 농도를 결정할 때 처음에는 탈색되는데 시간이걸리지만 일단 반응이 시작되면 원활하게 탈색이 진행되는 이유는 무엇인가?가 촉매 역할을 하므로 반응이 일어날수록가 늘게 되고 반응속도가 빨라지게 된다.Q2.옥살산 나트륨을 적정할 때 온도를 60℃정도로 유지하는 이유는 무엇인가?온도가 너무 낮으면 반응속도가 늦고 온도가 너무 높으면의 자기분해가일어난다.Q3.과망간산칼륨 적정에서 염산이나 질산대신 황산을 사용하는 이유는?염산은 과망간산칼륨에 의해 산화되고 염소기를 발생시키고 질산의 경우 산화성이 있으므로 사용하지 않는다.Q4.적정하기 전에 시료용액을 70mL로 묽혀 적정하는 이유는 무엇일까?과망간산 칼륨의 30~50% 범위에서 적정이 가능하므로 이 범위에 맞추기 위해7.논의 및 고찰이번실험은 산화환원 적정:과망간산법 이었다.옥살산 나트륨을 이용해 정확한 과망간산칼륨의 농도를 알고 이 표준화된 과망간산 칼륨을이용하여 과산화수소의 농도를 알아내는 것이 주 내용이었다.

자연과학| 2009.09.13| 6페이지| 1,000원| 조회(4,115)

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생활속의 산염기 분석 (예비레포트 + 결과레포트) 평가B괜찮아요

1.실험 제목생활속의 산 ,염기 분석2.목적산과 염기의 중화반응을 이용해서 산이나 염기의 농도를 알아낸다.3.시약 및 기구-250ml 삼각플라스크 -25ml 뷰렛-스탠드와 뷰렛클램프 -저울-pH 미터 -막자사발-가열기와 자석식 젓게 -식용식초:아세트산(초산)이 3~5%정도 포함되어있다.-아스피린 정제:아세틸살리실산의 상품명이 아스피린이다.녹는점 135° 백색의 결정성 분말로 물에 녹지 않고 약간 신맛이 난다. 물로 분해되어 살리실산과 아세트산이 된다.해열제로서 중추신경에 작용하여 체표의 혈류를 촉진시켜 땀을 내게 한다.-식용 소다 또는 제산제식용소다는 탄산수소나트륨이다. 백색의 단사정계의 결정으로 가열하면 이산화탄소와 물을 발생하고, 탄산나트륨 무수물로 변하는 성질을 가졌다. 위액 분비를 억제하고 위산을 중화시키거나 또는 흡착하여 그 작용을 줄이고 또는 침전하여 위장점막에 침착한후 궤양면을 덮어 보호하며 산 자극을 완화시키는 물질을 제산제라 한다.-O.5M NaOH 표준용액대표적 강염기로 공기중에서 수증기를 흡수해 스스로 녹는 성질이 있다.이를 조해성이라 한다.-0.5M HCl 표준용액염화수소 수용액.염화수소산이라고도 하며 대표적 강산이다.피부에 닿으면 흐르는 물로 10여분간 씻어낸다.-페놀프탈레인 지시약산성,중성에서는 무색을 띄지만 pH 9 이상 염기에서는 붉은색을 띄므로 지시약으로 사용된다.4.실험이론브뢴스테드-로우리 의 산-염기 이론에 따르면 수소이온을 내놓을 수 있는 물질을‘산’이라고 하고 수소이온을 받아들일수 있는 물질을 ‘염기’라고 한다. 산과 염기를혼합하면 문과 염이 생성되면서 온도가 올라가는데 이를 중화반응이라 한다.수소이온량의 역수에 상용로그를 취한 값을 수소이온농도지수 pH로 사용한다.즉log _{10} (1/[H ^{+} ])=log _{10} (1/10 ^{-7} )=7인 중성의 순수한 물을 기준으로 하여 pH가 7보다작은 용액은 산성, 큰 용액은 염기성이라 한다. 산성, 염기성을 구분하기 위해 쓰는 용액을지시약이라 한다.용액속의 산을 완전히 중화시킬 만큼의 염기를 넣어준 상태를 ‘당량점’이라고 한다.적정실험에서 중화반응이 완전히 이루어졌다고 판단 되는 상태를 ‘종말점’이라고 한다.이상적으로는 종말점과 당량점은 같아야 하지만 여러 가지 불확실도 때문에 정확하게일치 하지 않을 수 있다.시료에 대하여 과량이 되도록 표준용액을 가하여 반응을 끝낸뒤 남아있는 시약을 다른표준용액으로 적정하여 처음의 반응에서 쓰인 표준용액의 양을 구함으로써 시료의 양을간접적으로 정량하는 방법을 역적정이라 한다.5.실험방법-실험A.식초분석-1)시판되고 있는 식초 10.00ml을 피펫으로 정확하게 취해서 250ml 삼각플라스크에 넣고 무게를 잰다.2)약 40ml의 증류수를 넣은 다음에 페놀프탈레인 지시약 2~3방울을 넣는다.3)뷰렛에 0.5m 수산화 나트륨 표준용액을 넣고 적정한다. 페놀프탈레인의 분홍색이 나타나기 시작하면 수산화 나트륨 용액을 조금씩 넣어주면서 용액을 잘 저어준다.분홍색이 30초 이상 지속된 후 없어지면 수산화나트륨 한방울을 더 넣어주고 종말점으로 여긴다.4).실험을 한번더 반복한다.5)시간이 있으면 같은 실험을 pH미터를 사용해서 반복한다.수산화 나트륨 용액을 1ml씩 넣으면서 넣어준 수산화 나트륨 용액의 부피와 pH를 기록하고 pH가 급격하게 변하기 시작하면 NaOH 용액을 소량씩 넣으면서 pH를 측정한다.-실험B.아스피린 분석-1)아스피린 4~5알을 막자사발에 갈은 다음에 약 2g을 0.001g 까지 정확하게 달아서 250ml 삼각 플라스크에 넣는다.2)약 50ml의 증류수를 넣고 아스피린이 완전히 녹도록 흔들어 준다.3)페놀프탈레인 지시약 2~3방울을 넣고 0.5M NaOH 표준용액으로 적정한다.4)실험을 반복한다.5)가능하면 같은실험을 pH미터를 사용해서 반복한다.-실험C.제산제 분석-1)시판되는 제산제를 막자사발에 갈은 다음 약 1g을 0.001g까지 정확하게 측정해서 250ml삼각플라스크에 넣는다.2) 0.5M HCl 표준용액 40ml를 피펫으로 정확하게 측정해서 넣고, 가열기를 이용해서 천천히 가열한다. 끓어서 튀어나가지 않도록 조심한다.3)제산제가 완전히 녹은 후에 가열한 용액을 실온으로 식히고 페놀프탈레인 2~3 방울을넣는다.4)0.5M NaOH 표준 용액으로 적정한다.5)실험을 한번 더 반복한다.6)가능하면 같은 실험을 pH미터를 사용해서 반복한다.6.실험결과-실험A. 식초분석-?식초의 무게 : 식초가 든 삼각플라스크의 무게 - 빈 삼각플라스크의 무게=149.564g - 144.719g = 4.845g?NaOH 표준 용액의 농도 : 0.5M?소비된 NaOH 의 부피 : 10.9 ml?소비된 NaOH의 몰수 :0.5M={x} over {10.9`ml} ∴x=5.45mmol?식초의 몰수 : 반응식이CH _{3} COOH```+``NaOH```` -> CH _{3} COONa``+``H _{2} O 이고즉CH _{3} COOH``와 NaOH가 1:1 의 비로 반응하므로CH _{3} COOH``의 몰수 역시 5.45mmol 이다.?아세트산의 질량 : 아세트산의 화학식은CH _{3} COOH`` 이고12.01*2 + 1.01*4 + 16.00*2 = 60.06 즉 아세트산의 몰질량은60.06g/mol 이다.5.45 TIMES 10 ^{-3} mol`= {x`g} over {60.06g/mol} ∴x=0.327아세트산의 질량은 0.327g이다.?식초의 순도 :{0.327g} over {4.845g} TIMES 100`=6.749%-실험B.아스피린의 분석-?아스피린의 무게 : 0.302g?NaOH 표준용액의 농도 : 0.5M?소비된 NaOH 의 부피 : 뷰렛의 눈금변화 36.0-> 38.6 이므로 ∴2.6ml?소비된 NaOH의 몰수 :0.5M``= {x`mmol} over {2.6ml} ` ∴x=1.3mmol?아스피린의 몰수 :C _{6} H _{4} (OCOCH _{3} )COOH```+```NaOH``` -> ```C _{6} H _{4} (OCOCH _{3} )COONa```+```H _{2} O아스피린과 NaOH가 1:1의 비로 반응하므로 아스피린의 몰 수 역시 1.3mmol이다.?아스피린의 질량 :12.01g*9 + 1.01*8 + 16.00*4 = 180.17 즉 몰질량은 180.17g/mol1.3 TIMES 10 ^{-3} mol```= {x`g} over {180.17g/mol} ` ∴x=0.234 g?아스피린의 순도{0.234`g} over {0.302`g} ` TIMES `100```=``77.5%-실험C.제산제 분석-?제산제의 무게 : 0.506 g?넣어준 HCl의 농도 : 0.5M?넣어준 HCl의 부피 : 20ml?넣어준 HCl의 몰수 : 0.5M ={x`mmol} over {20ml} ∴x=10mmol?NaOH 표준용액의 농도 : 0.5M?소비된 NaOH 의 부피 : 15.7ml?소비된 NaOH의 몰수 :0.5M``= {x``mmol} over {15.7ml} ∴x=7.85mmol?남은 HCl의 몰수 :HCl + NaOH-> NaCl +H _{2} O HCl과 NaOH가 1:1의 비로 반응하므로 (제산제와 반응후)남아있던 HCl의 몰수역시 7.85mmol 이다.?중화에 사용된 HCl의 몰수 : 남아있던 HCl의 몰수는 7.85mmol이고 처음 투여한 HCl의 몰수는 10mmol 이므로 10mmol - 7.85mmol =2.15mmol즉 중화에 사용된 HCl의 몰수는 2.15mmol이다.?제산제의 질량 :NaHCO _{3} ```+```HCl``` -> ```NaCl```+`H _{2} O```+```CO _{2}NaHCO _{3}와HCl이 1:1의 비로 반응하므로 반응한 제산제으 LAHF수는 2.15mmol이고22.91*1 + 1.01*1 + 12.01*1 + 16.00*3 = 84.01 즉 제산제의 몰질량은 84.01g/mol2.15 TIMES 10 ^{-3} mol```=``` {x``g} over {84.01g/mol} ∴x=0.18g?제산제의 순도 :{0.18g} over {0.506g} ` TIMES `100`=`35.58%7.논의 및 고찰이번실험은 일상생활속에서 쉽게 접할수 있는 산과 염기를 알아보고 적정,역적정을 통하여 농도 및 순도를 구해보는 실험이었다. 정확한 식초의 농도나 아스피린 속의 아세틸 살리실산의 양, 제산제의 순도를 알지 못해 실험값과의 직접적인 비교는 어렵지만 실험값의 오차원인에 대해 생각해 보았다.

자연과학| 2009.07.18| 6페이지| 1,000원| 조회(3,747)

아스피린, 적정, 역적정, 생활속의 산염기 분석, 일반 화학실험

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