소개글
"산화아연제조실험 논의"에 대한 내용입니다.
목차
1. 산화아연의 제조
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 과정
1.2.1. 아연에서 황산 아연의 제조
1.2.2. 황산 아연에서 염기성 탄산 아연의 제조
1.2.3. 염기성 탄산 아연에서 산화 아연의 제조
1.3. 결과
1.4. 논의
2. 황산아연 합성과 이온화 경향
2.1. 실험 목적
2.2. 이론적 배경
2.2.1. 황산아연의 성질
2.2.2. 황산구리의 성질
2.2.3. 아연의 성질
2.2.4. 이온화 경향
2.3. 실험 과정
2.4. 실험 결과
2.5. 논의
3. 전기 도금
3.1. 실험 기기
3.2. 시약
3.3. 실험 방법
3.4. 결과 분석
3.5. 오차 보완 방안 논의
3.6. 결론
4. 참고 문헌
본문내용
1. 산화아연의 제조
1.1. 실험 목적
본 실험의 목적은 아연으로부터 자색 안료로 많이 사용되는 산화아연(ZnO)을 습식법에 의하여 제조하는 것이다. 아연에 황산구리를 반응시킬 때 가열하면 황산아연을 얻는다. 여기에 Na2CO3를 가하여 염기성 탄산아연을 얻고 이를 가열하여 최종적으로 산화아연을 얻는다. 이를 통해 금속 화합물 제조의 화학 반응과 원리를 이해하고자 한다.
1.2. 실험 과정
1.2.1. 아연에서 황산 아연의 제조
아연에서 황산 아연의 제조는 황산구리와 아연의 반응을 통해 이루어진다. 비이커에 CuSO4·5H2O 10g의 포화 수용액을 넣고 이 용액을 80°C까지 가열하면서 Zn 분말 2.5g을 서서히 가한다. 이 과정에서 Zn과 CuSO4가 반응하여 ZnSO4와 Cu가 생성된다.
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
상징액이 담청색으로 변하면 반응을 끝내고 거름종이로 액을 걸러 구리를 분리한다. 걸러진 구리는 물로 여러 번 씻고 묽은 염산으로 세척한다. 여과액에 다시 Zn 분말 0.33g을 추가하여 구리가 완전히 석출되도록 한다. 이후 감압 여과하여 ZnSO4·7H2O 결정을 얻는다.
이와 같이 황산구리와 아연의 치환반응을 통해 황산 아연을 제조할 수 있다. 아연의 반응성이 구리보다 크기 때문에 아연이 구리 이온을 환원시켜 구리를 석출시키고 자신은 산화되어 황산 아연을 생성하게 된다.
1.2.2. 황산 아연에서 염기성 탄산 아연의 제조
황산 아연에서 염기성 탄산 아연의 제조는 다음과 같다. 우선 3.7g의 탄산 나트륨을 33mL의 물에 녹여 비이커에 넣고 가열한다. 그리고 ZnSO4·7H2O 3g을 물 13mL에 용해시킨 액을 천천히 가하면서 교반한다. 모두 가한 후에 액이 알칼리성이 되지 않은 경우에는 소량의 탄산 나트륨 수용액을 추가로 가하여 알칼리성을 띠게 한다. 이렇게 만들어진 침전물을 감압 여과하고 황산 이온(SO4^2-)이 완전히 제거될 때까지 물로 세척한다. 이렇게 얻어진 것이 염기성 탄산 아연이다."
1.2.3. 염기성 탄산 아연에서 산화 아연의 제조
염기성 탄산 아연에서 산화 아연의 제조는 다음과 같다. 위에서 얻은 침전을 가열하여 건조한다. 이 때 반응물 소량을 취하여 냉각 후 묽은 황산을 가해보고 CO2의 발생이 없어지면 분해가 완결된 것이다. 얻은 제품을 평량한다. 이를 통해 염기성 탄산 아연이 열분해되어 산화 아연이 생성되는 것을 알 수 있다.
실험 과정에서 염기성 탄산 아연을 가열하면 3Zn(OH)2·2ZnCO3 → ZnO의 반응이 일어난다. 이때 가열로 인해 염기성 탄산 아연이 분해되면서 이산화탄소(CO2)가 발생하고, 최종적으로 산화 아연(ZnO)이 생성된다. 이를 실험에서는 반응물 소량을 취해 냉각 후 묽은 황산을 가했을 때 더 이상 CO2가 발생하지 않는 것으로 확인할 수 있었다. 얻어진 산화 아연 제품을 무게로 측정하여 수득량을 계산하였다.
이처럼 염기성 탄산 아연에서 산화 아연을 제조하는 과정은 열분해를 통해 이루어지며, 이 과정에서 발생하는 이산화탄소를 확인함으로써 반응이 완결되었음을 알 수 있었다. 최종적으로 산화 아연 제품의 수득량을 측정하여 실험 결과를 정리하였다.
1.3. 결과
계수 맞춰서 정리하면 5Zn + 5CuSO4 + 2NaCO3 -> ZnO + 5Cu 한계 반응물은 NaCO3이다. (0.36g) / (105.99g / mol) = 0.0034mol 2NaCO3이므로 ZnO는 0.0017mol 반응 이론적 수득량 = (0.0017mol) x (81.38g / mol) = 0.14g 실제 수득량 = 1.90g – 1.16g = 0.74g 수득률 = (실제 수득량 / 이론적 수득량) x 100% = (0.74g / 0.14g) x 100% = 529%""
1.4. 논의
이번 실험에서는 아연으로부터 자색 안료로 많이 사용되는 산화아연(ZnO)을 습식법에 의하여 제조하였다. 그 과정에서 다음과 같은 논의 사항들을 확인할 수 있었다.
첫째, 실험 과정에서 아연에 황산구리를 반응시킬 때 가열을 하면 황산아연을 얻을 수 있었는...
참고 자료
Daniel C. Harris, 분석화학 제9판, 자유 아카데미, 2017.2.15, P137, 857
Brown, 일반화학 제13판, 자유 아카데미, 2018.2.10, P130, 278, 310, 554, 555, 767
[네이버 지식백과] 아연 [zinc, 亞鉛] (두산백과 두피디아, 두산백과)
금속의 반응성 - 자바실험실 (javalab.org)
두산백과, 금속의 반응성 (naver.com)
한국물리학회, 물리학백과, 이온화 경향 (naver.com)
세화편집부, 2001, “화학대사전 9”, 세화, p550
비상교육, 2015, “화학1”, 류해일 외 7인, p.190-200
안전보건공단 화학물질정보 - www.msds.kosha.or.kr
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