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  • 탄산염의 분석(Analysis of Carbonate)_A+만점 레포트
    탄산염의 분석(Analysis of Carbonate)_A+만점 레포트
    1.서론실험 배경 및 목적시료가 HCl과 반응할 때 방출되는 이산화탄소의 양을 측정하여 시료 중의 탄산염의 종류를 결정한다.2.이론실험 원리 및 관련 개념이 실험에서는 알칼리 금속의 탄산염에 염산을 넣을 때 발생하는 이산화탄소 기체의 양을 측정해서 알칼리 금속의 종류를 알아내는 과정을 통하여 측정에 영향을 줄 수 있는 불확실도 요인을 파악하고, 알칼리 금속의 종류를 알아낸다.알칼리 금속 M(Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)은 M2CO3 형태의 탄산염을 형성하는데, 알칼리 금속의 탄산염을 묽은 염산에 넣어주면 이산화탄소가 발생한다.※반응식: M2CO3 + 2HCl → 2MCl + H2O + CO2주어진 무게의 탄산염에서 얻어진 이산화탄소의 양을 알아내면 알칼리 금속 M의 종류를 알아낼 수 있다.1) 알칼리 금속알칼리 금속은 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%99%94%ED%95%99_%EC%9B%90%EC%86%8C" o "화학 원소" 화학 원소 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A6%AC%ED%8A%AC" o "리튬" 리튬(Li), Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%82%98%ED%8A%B8%EB%A5%A8" o "나트륨" 나트륨(Na), Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%B9%BC%EB%A5%A8" o "칼륨" 칼륨(K), Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A3%A8%EB%B9%84%EB%93%90" o "루비듐" 루비듐(Rb), Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%84%B8%EC%8A%98" o "세슘" 세슘(Cs), Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%94%84%EB%9E%91%EC%8A%98" o "프랑슘" 프랑슘(F의 이름을 따서 리튬족이라고도 한다. 알칼리 금속은 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%91%9C%EC%A4%80_%EC%98%A8%EB%8F%84_%EC%95%95%EB%A0%A5" o "표준 온도 압력" 표준 온도 압력에서 광택이 있고 무르고 반응성이 높은 금속이며, 최외각 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%84%EC%9E%90_%EA%BB%8D%EC%A7%88" o "전자 껍질" 전자 껍질의 전자 하나를 쉽게 잃어 +1 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%84%ED%95%98" o "전하" 전하를 가진 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%96%91%EC%9D%B4%EC%98%A8" o "양이온" 양이온을 이룬다. 무른 금속이므로 칼로 쉽게 자를 수 있으며, 잘린 반짝이는 표면은 공기 중의 수분과 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%82%B0%EC%86%8C" o "산소" 산소와 결합하여 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%82%B0%ED%99%94" o "산화" 산화하여 빠르게 변색된다.2) 이상기체 법칙(이상기체 상태방정식)•이상기체 법칙: 이상 기체의 상태를 서술하기 위한 법칙이다. PV=nRT로 나타내어지며, '이상기체 상태 방정식'이라고 부른다. 보일의 법칙, 샤를의 법칙, 아보가드로의 법칙 등을 집대성한 법칙이다. 이 법칙은 기체 분자가 자체 크기가 없고, 서로 인/척력이 없으며, 완전 탄성운동을 한다는 허구의 가정 하에 수립되는 법칙(기체 분자 운동론)이므로 실제와 미세한 오차가 있지만, 대기압 부근에서는 거의 모든 기체에 대해서 잘 맞으며, 압력이 낮아질수록, 온도가 높을수록, 무극성이면서 분자량이 낮을수록 더 정확하게 성립힌다. 즉 일상적인 상황에서는 사yperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5663161&ref=y" 분자, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5662734&ref=y" 이온, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5663014&ref=y" 전자, 광자 등 물질의 양 혹은 수를 나타내는 국제단위계(SI)의 기본 단위로, 기호는 '몰(mol)'을 사용한다.1몰은 아보가드로 수 만큼에 해당하는 원자나 분자의 양을 의미한다. 현재 인정된 아보가드로수의 값은 NA = 6.0221420 × 1023 이다.3) 물의 증기압물이 동적 평형 상태에 이르렀을 때의 증기압을 뜻한다. 다른 물질들처럼 물의 증기압은 온도에 대한 함수로 정의된다. 온도가 높아질수록 증기압이 커진다.온도에 따른 물의 증기압은 다음과 같다.▶물의 증기압 표 ▶물의 증기압 그래프4) 이산화탄소•이산화탄소상온에서 무색 기체로 존재한다. 약간 신 맛이 있다. 밀도는 0 °C, 1 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B8%B0%EC%95%95" o "기압" atm에서 1.976g/L이다. Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%82%BC%EC%A4%91%EC%A0%90" o "삼중점" 삼중점은 -56.6 °C/5.11 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B8%B0%EC%95%95" o "기압" atm으로 상온 상압에서 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%8A%B9%ED%99%94_(%ED%99%94%ED%95%99)" o "승화 (화학)" 승화하며, Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%8A%B9%ED%99%94%EC%A0%90" o "승화점" 승화점은 뷰렛, 250mL 가지 달린 삼각 플라스크, 분별 깔때기, 마개, 스탠드, 튜브, 메스 실린더, 피펫•M2CO3, 6M HCl실험 방법① 분별 깔때기와 뷰렛의 메니스커스(meniscus)의 높이가 같도록 해준다. 가장 높은 눈금 표시에 도달하도록 물 높이를 조절한다.② 증류수 200mL를 250mL 감압 플라스크에 넣는다. 미지 시료인 M2CO3 0.3g과 6M HCl 1mL을 감압 플라스크에 넣고 마개로 닫아준 후, 플라스크를 튜브에 연결해서 부드럽게 흔들어서 이산화탄소가 배출되도록 한다.③ 250mL 감압 플라스크에 6M HCl 20mL를 넣고 마개로 덮는다.④ 뷰렛의 높이를 측정하고 마개를 열어 금속 카보네이트 시료 0.1g M2CO3을 첨가한 후 마개로 덮는다.⑤ 남은 시료들의 이산화탄소 생성을 위해 조금 흔들어주며 이산화탄소 가스가 더 이상 발생하지 않을 때까지 기다린다. 이때, 뷰렛의 물높이와 분별 깔때기의 물 높이가 같게 되도록 분별 깔때기를 이동해야 하며 이산화탄소가 더 이상 발생하지 않을 때 뷰렛의 눈금을 다시 읽는다.⑥ 실험을 1회 더 반복한다.4. 실험 결과 및 고찰결과1회2회탄산염 시료의 무게0.1g0.1g반응 시작 전 뷰렛의 눈금0mL0mL반응 완료 후 뷰렛의 눈금18mL20mL발생한 이산화탄소의 부피18mL20mL실험실 온도25℃물의 증기압이 보정된 압력0.9769atm발생한 이산화탄소의 몰수(n)7.1836*10-4mol7.9818*10-4molM2CO3의 분자량139.2096g/mol125.2850g/molMetal의 원자량39.603g/mol32.6425g/mol추정되는 Alkali metalK(칼륨)※물에 포화시킨 탄산염 시료까지 포함하면 0.4g/0.4g고찰✔큰 오차를 보정하기 위한 이론적인 방법① 감압 플라스크를 닫는 마개 아랫부분 파라필름으로 감아주기실험 시 leaking이 있을 경우 원활한 실험이 어렵고, 실험 결과에 큰 오차가 발생한다.② 윗부분의 고무튜브 꺾이지 않게 하기③ 유리관과 분별 깔때기의 물높이 같게 하기만089 60위와 같은 과정으로 2회차 실험도 계산해보면 M=32.6425g/mol⇨ 오른쪽의 알칼리 금속 주기율표를 고려했을 때 실험 결과에 의해 도출된 원자량과 원자량이 가장 유사한 알칼리 금속은 K이므로 추정되는 Alkali metal은 K(칼륨)이다.5.결론실험에서 얻어진 중요한 결과실험 결과에 의해 M2CO3 속 미지의 시료 M은 K(칼륨)이라는 결론이 도출되었다.실험자로서의 감상과 비판사항•감상 및 비판사항실험 결과에 의해 계산된 M의 원자량은 39.603g/mol과 32.6425g/mol로, 둘 다 실제로 존재하는 알칼리 금속의 원자량들과는 정확히 일치하지 않지만 만약 M이 K가 맞다면 1회차 실험에서의 결과인 39.603과 굉장히 유사하므로 실험이 잘 수행되었다고 할 수 있다. 하지만 두번째 실험에서는 조금의 오차가 발생했고, 만약 M이 K가 아니라면 오차가 매우 크게 나타난 것이므로 그에 따른 오차 원인을 추정해보자.-계산에 사용된 온도는 실험실의 온도로, 충분한 시간이 지나지 않았으므로 이산화탄소와 열평형이 이루어지지 않았다.-과정⑤에서 뷰렛의 물높이와 분별 깔때기의 물높이가 다르면 압력이 외부와 달라져서 증기압이 보정된 압력이 달라지게 되는데 물높이를 완벽히 같게 하기 힘들어 오차가 발생했을 수 있다.-압력은 매시간 일정하지 않고 조금씩 변하게 되는데 이를 고려하여 계산하지 않았다.-탄산염과 염산의 반응이 모두 반응될 정도의 충분한 시간이 흐르지 않았을 수 있는데 이 때문에 부피의 측정이 정확하지 않을 수 있다.-이상기체 상태방정식은 이상기체 즉, 절대온도 0K일 때, 부피가 0이 되는 기체에 정확히 적용되는 것인데 이상기체는 실제로 존재하지 않는다.또한 수업 전 배부 받은 프린트에 실험실 온도는 25℃(298.15K)로 설정해 주셨는데 물의 증기압이 보정된 압력을 계산할 때 사용된 물의 증기압은 17.535mmHg로, 이는 20℃일때의 물의 증기압이다(이론-온도에 따른 물의 증기압 표 참고). 25℃일때의 물의 증기압은 23.756이므로,
    자연과학| 2022.05.10| 8페이지| 1,500원| 조회(154)
    태그 일반화학실험, 일반화학, 탄산염, 탄산염의 분석
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2026년 05월 18일 월요일
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