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탄산염들의 CO2 생성반응을 통한 일정성분비의 법칙 확인 평가A+최고예요

실험제목 : 탄산염들의 CO2 생성반응을 통한 일정성분비의 법칙 확인실험목적 : 두 가지 탄산염(Na2CO3와 NaHCO3)과 HCl의 반응에서 발생하는 CO2의 무게를 각각 측정하고, 화학양론적 계산을 통하여 일정 성분비의 법칙을 확인한다.실험이론두 탄산염 Na2CO3, NaHCO3와 HCl의 반응식은 다음과 같다.Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2CO3 → 2NaCl + CO2 + H2ONaHCO3 + HCl → NaCl + H2CO3 → NaCl + CO2 + H2O질량보존법칙에 의해 반응물과 생성물의 질량이 정확히 같고, 두 가지 다른 반응에서 생성된CO2의 성분이 일정하다면, 일정성분비의 법칙에 따라 다음과 같은 결과를 예상할 수 있다.Na2CO3에서 CO2가 빠져나갈 때, 무게가 (41.5)% 감소할 것이다.NaHCO3에서 CO2가 빠져나갈 때, 무게가 (52.4)% 감소할 것이다.몰(mole)- 몰은 물질에 있는 입자의 수를 나타내는 SI단위계의 단위로 1몰은 12g에 해당하는 12C 원자의 수로 정의되며 아보가드로 수(약 60221415*10^23개)와 같다. 1몰은 차원이 없는 무(無)차원수이다.몰 농도(molarity, M)- 용액 중 용질 몰수를 용액의 전체 L수로 나눈 것으로 정의한다. (몰 농도=용질의 몰수/전체 용액L 수)화학반응식의 균형 맞추기일어나는 반응의 화학반응식을 이용하여 반응물과 생성물에 대한 정확한 화학식을 먼저 쓴다. 원하면 수소와 산소는 기체(g)라고 표시할 수 있다.N2+H2→2NH3 (불균형)산소 원자가 반응물(O2)에 한 개 많으므로 산소원자의 균형을 맞추려면 H2O 앞에 계수 2를 쓴다.N2+3H2→2NH3 (불균형)수소 원자의 균형을 이루기 위하여 H2 앞에 계수 2를 놓아야 한다.N2+3H2→2NH3 (균형)일정 성분비의 법칙- 화합물을 구성하는 각 성분원소의 질량비는 하상 일정하다는 법칙으로 프랑스의 화학자 프루스트가 1799년에 발표했다.ex)산소와 수소로 이루어진 물 분자의 질량비는 수소 11.19%, 산소 88.81% 비율로 일정하다.이것은 물이 얼음, 수증기로 다른 상태에 있더라도, 그리고 강물, 지하수, 해수 등 어디에 있더라도 일정하다.이렇게 화학적으로 순수한 화합물의 시료는 항상 동일한 질량비의 원소들을 함유한다.한계 반응물과 초과 반응물한계 반응물- 반응에서 제일 먼저 소모되는 반응물초과 반응물- 한계 반응물과 반응하는데 필요한 것보다 많은 양으로 존재하는 다른 반응물로 실제 반응에서 반응물들은 화학 반응식에 나타나 있는 화학량론적 비율대로 주어지지 않는다. 2가지 이상의 물질이 서로 반응해서 없어지는 경우 그 물질 중에서 가장 양이 적어서 그 물질이 모두 반응해서 반응할 물질이 부족하여 반응이 더 이상 진행되지 않게 제한하는 물질을 한계 반응물이라 한다.실험 방법sample A, B를 각각 약 1 g씩 weighting paper에 두 개씩 잰다.이 때 저울이 가리키는 값을 정확히 읽고 기록한다.(2) 10 mL의 메스실린더를 이용하여 6 M의 HCl 5 mL를 취해서 50 mL 비커에 옮겨 담는다.※ 6 M HCl은 강한 산이므로 후드에서 취할 때 비닐장갑을 이용한다.(3) 저울 위에 (2)번 비커를 올려놓고 영점을 조절한다.(4) (1)의 과정에서 미리 재어 놓은 sample A를 (3)번 비커에 전부 가한 후 5초 간격으로무게 변화가 없을 때까지 저울의 수치를 읽고 결과에 기록한다.(1분 이후로는 30초 간격으로 결과를 기록한다.)※ sample을 넣는 순간 초시계를 작동시킨다.(5) 마찬가지로 sample B 도 위의 (1)~(4)번 과정을 수행한다.(6) 위와 같은 방법으로 sample A와 B를 반복 측정한다. (총 2회 수행)(7) 시료의 무게(g) vs. 시간(s)에 대한 그래프를 결과에 그린다.※ 그래프는 반드시 엑셀 등의 프로그램을 이용하여 그린다.(8) sample A와 B의 무게 변화로부터 각각 어떤 화합물인지 알아낸다.전자저울 사용법저울의 균형을 맞춘다.※ 화학실험실 저울은 균형을 맞춰 놓은 상태이므로 노란 선 안에 항상 놓이도록 한다. (저울이동금지)빈 용기를 접시 위에 올려놓는다. 그의 중량이 표시된다.ON TARE(또는 영점)를 누른다. 표시가 0을 나타내고 용기의 중량이 메모리에 저장된다.용기에 측정할 시료를 놓고 저울이 가리키는 수치를 읽는다.Safety Note염산은 강한 산으로 피부나 옷에 묻으면 화상의 우려가 있으니 반드시 비닐 장갑을 착용하도록 하고 주의하여 다루도록 한다.기구 및 시약전자 저울, 50 mL beaker 1개, 초시계, 10 mL messcylinder 1개, 비닐장갑,Na2CO3(Sodium Carbonate), NaHCO3(Sodium Bicarbonate), 6 M HCl(Hydrochloric acid)참고문헌일반화학(자유 아카데미), 실험영상실험결과 (표는 예시이고, 이를 참고하여 실험영상을 보고 표를 작성하세요.)(1) sample A0초5초10초15초20초25초30초35초시료의 무게 (g)1회1.0300.5780.5610.5560.5520.5490.5460.5442회1.0020.5430.5190.5140.5120.5090.5070.50540초45초50초1분1분30초2분2분30초3분시료의 무게 (g)1회0.5410.5390.5370.5330.5240.5240.5170.5112회0.5030.5010.5000.4980.4910.4840.4800.4783분 30초4분4분 30초5분5분 30초6분6분 30초7분 30초시료의 무게 (g)1회0.5030.5000.4970.4950.4930.4920.4900.4842회0.4750.4730.4720.4700.4690.4680.459∴생성된 CO2의 무게 (1,2회 평균값) = 0.545 g(2) sample B0초5초10초15초20초25초30초35초시료의 무게 (g)1회1.0140.7920.7540.7390.7240.7140.7050.6972회1.0040.6830.6510.6460.6420.6390.6360.63440초45초50초1분1분30초2분2분30초3분시료의 무게 (g)1회0.6900.6850.6800.6760.6720.6560.6480.6412회0.6320.6300.6290.6270.6260.6200.6170.6133분 30초4분4분 30초5분5분 30초6분7분30초9분시료의 무게 (g)1회0.6330.6300.6270.6250.6240.6220.6082회0.6100.6070.6070.6060.6040.6040.598∴생성된 CO2의 무게 (1,2회 평균값) = 0.406 g관찰과 결과분석(1) 엑셀 등의 프로그램을 이용해서 시료의 무게(y축) vs 시간(x축)에 대한 그래프를 그리시오.※ 반드시 엑셀 등의 프로그램을 이용하여 그릴 것.(2) Na2CO3와 NaHCO3 가 HCl과 반응하여 생성되는 CO2의 이론적인 무게를 계산해보고,sample A 와 sample B가 각각 어떤 화합물인지 알아보자. (계산과정 필수)Na2CO3 1몰당 106g에서 CO2 44g이 기체가 되어 106g:44g=1g:0.41이다.NaHCO3 1몰당 84g에서 CO2 44g이 기체가 되어 84g:44g=1g:0.52g이다.Na2CO3에서 41% 정도가 기체가 되고 NaHCO3에서 52% 정도가 기체가 된다. 따라서 52%가 기체화 되는 미지시료A는 NaHCO3이고 41%정도 기체화 되는 미지시료B는 Na2CO3이다.(3) HCl과 sample 중 한계반응물은 무엇인가? (계산과정 필수)※ Na2CO3 (분자량 : 106.0 g/mol), NaHCO3 (분자량 : 84.01 g/mol), 6 M HCl 5 mL (0.03 mol)Na2CO3는 1몰이 약 106g 이므로 1g은 1/106몰이다. HCl 6M 5ml은 0.03몰이다. Na2CO3와 HCl비는 1:2이고, HCl의 몰수가 Na2CO3의 몰수보다 크다. 따라서 한계반응물은 Na2CO3이다.NaHCO3는 1몰이 약 84g이므로 1g은 1/84몰이다. HCl은 0.03몰이므로 NaHCO3와 HCl의 비는 1:1이고 HCl의 몰수는 NaHCO3의 몰수보다 크다. 따라서 한계반응물은 NaHCO3이다.(4) 이론값과 실험값의 오차를 구하고 오차의 원인을 서술하시오. (계산과정 필수, 퍼센트 오차 필요)Sample A의 이론값과 실험값은 0.524g, 0.545g이므로 오차는 0.021g이고 퍼센트 오차는 (0.524-0.545)/0.524*100=4.01%이다.Sample B의 이론값과 실험값은 0.415g, 0.406g이므로 오차는 0.009g이고 퍼센트 오차는 (0.415-0.406)/0.415*100=2.17%이다.오차가 나타난 이유는 시약과 염산이 모두 반응하지 않았을 수 있고 실험할 때 저울을 이용하므로 정확한 측정이 불가능해 약간의 오차가 있을 수 있기 때문이다.

자연과학| 2020.09.21| 6페이지| 1,000원| 조회(354)

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주머니 난로의 열량 측정 평가A좋아요

1. 실험 제목 : 주머니 난로의 열량 측정2. 실험목적 : 화학반응에서 발산되거나 흡수되는 반응열의 측정을 통하여 비열과 열용량의 개념을 이해하고 그 응용성을 생각해본다.3. 실험 이론용매에 용해도 이상의 용질을 녹이게 되면, 용질은 더 이상 녹지 않은 채 석출되는데 이러한 용액을 포화용액이라 한다. 온도가 높아질수록 용해도가 커지는 용질의 경우, 포화용액상태에서 온도를 낮춰주면 용질이 석출된다. 하지만 어떠한 용매와 용질의 경우는 포화상태를 넘어서도 용질이 석출되지 않는다. 이를 과포화상태라 하고, 이 상태는 매우 불안정하기 때문에 약간의 자극이 주어지면 한꺼번에 결정이 석출된다.아세트산소듐(Sodium acetate)의 결정은 그 한 개의 결정 안에 여러 개의 물 분자를 포함하고 있다. 이렇게 결정이 가지고 있는 물 분자를 결정수(結晶水)라고 한다.이런 물질들은 상온에서 물에 대한 용해도가 작아 고체로 존재한다. 하지만 가열하면 용해도가 커져서 결정수에 녹게 된다. 녹은 용액은 고체 상태에 비해 많은 열에너지를 포함한다.따라서 액체상태의 아세트산소듐이 고체 상태로 굳으면 열에너지가 방출된다. 물 속에서 중탕 가열한 아세트산소듐 용액을 식히면 용해도가 작아져 결정이 석출돼야 하는데 그렇지 않다. 중탕 가열한 아세트산소듐 용액은 포화상태 이상으로 용질을 녹이고 있는 과포화 용액이다.과포화 용액은 매우 불안정하기 때문에 약간의 자극을 주면 한꺼번에 결정이 석출된다. 이 실험에서 자극을 준 것이 금속판을 앞뒤로 꺾어주는 것이다.아세트산소듐삼수화물(Sodium acetate trihydrate, CH3COONa∙3H2O)을 58℃ 이상으로 가열하면 결정수(3H2O)가 분리되고, 그 물에 무수아세트산소듐이 녹기 시작한다. 완전히 녹게 되는 온도는 79℃정도이고 이때 포화상태를 이룬다. 아세트산소듐의 용해는 흡열과정으로, 가열해야만 녹는다. 반대 과정인 결정화는 발열반응이다.비열-어떠한 물질 1g의 온도를 섭씨 1도를 높이는데 필요한 열량비열의 특징1) 비열은 물질마다 다르므로, 물질을 구별하는 특성이 된다.2) 일반적으로 액체의 비열이 고체의 비열보다 크다. 따라서 같은 질량의 액체와 고체에 같은 열량을 가하면 액체가 고체보다 천천히 올라간다.3) 비열이 클수록 온도를 높이는데 많은 열량이 필요하므로 온도가 잘 변하지 않는다.열용량-어떤 물체의 온도를 1도 또는 1K 올리는데 필요한 열량으로 열을 가하거나 뺏을 때 물체의 온도가 얼마나 쉽게 변하는지를 알려주는 값을 말한다. 단위는 cal/℃ or J/K를 사용한다. 열용량(C) = 열량/온도변화열용량의 특징1) 열용량은 가해준 열의 양에 비례하고 온도 변화에 반비례한다.2) 열용량의 크기는 질량에 비례한다.엔탈피-화학반응이 일어나면 반응물질은 생성물질로 된다. 반응물질과 생성물질은 서로 다른 물질이기 때문에 각 물질이 가지는 엔탈피가 다르게 된다.따라서 화학반응이 일어나면 언제나 엔탈피 변화가 따른다. 이 때 생성물질의 엔탈피에서 반응물질의 엔탈피를 뺀 값을 반응 엔탈피라고 한다.발열반응의 경우에는 생성물질이 가지는 엔탈피가 반응물질이 가지는 엔탈피보다 적어 반응 엔탈피가 0보다 작고, 반대로 흡열반응의 경우에는 생성물질이 가지는 엔탈피가 반응물질이 가지는 엔탈피보다 커 반응 엔탈피가 0보다 크다.에너지의 단위-에너지의 SI단위는 J로 1J는 1N의 힘으로 물체를 1m 이동 시킬 때 필요한 에너지 또는 한 일이다. J를 열량으로 표현한다면 1J은 0.24cal이다. 1cal는 1기압하에서 섭씨14.5도인 물 1g의 온도를 섭씨15.5도로 1도 올리는데 필요한 열량이다.용해도-일정한 온도에서 용매 100g에 녹을 수 있는 용질의 최대량으로 용질의 그램 수로 나타낸다. 일반적으로 극성 용질은 극성 용매에 대한 용해도가 높고, 비극성 용질은 비극성 용매에 대한 용해도가 높다. 또 온도 뿐만 아니라 압력에 의해서도 용해도가 달라질 수 있다.포화-용액에서 용질이 더 이상 용해될 수 없을 정도로 용매 속에 들어가 있는 상태이다.과포화상태-어떤 온도에서 용해도보다 많은 양의 용질이 용매에 녹아 있는 상태.기체의 경우 현재 온도의 수증기압이 그 온도에서의 수증기압보다 큰 상태이다.4. 실험 방법1) 주머니 손난로의 무게를 잰다.2) 원형 스티로폼 단열재에 증류수를 225mL넣는다.3) 원형 스티로폼의 뚜껑에 온도계를 고정시키고 뚜껑을 닫는다.(안의 열이 빠져나가지 않도록 뚜껑을 누르고 있도록 한다)4) 증류수의 온도변화가 없을 때까지 기다린 후 온도를 측정한다. (5분가량)5) 뚜껑을 열고 발열을 시킨 주머니 난로를 재빠르게 넣는다.(이 때, 온도계가 직접적으로 주머니 난로에 닿지 않도록 한다)6) 온도변화가 없을 때까지 30초~1분 간격으로 온도를 측정한다.(원형 스티로폼을 20초에 한번씩 흔들어서 열이 골고루 전달되도록 한다)7) 에탄올 225mL로 같은 실험을 한다.5. 기구 및 시약주머니 난로(Sodium Acetate), 원형 스트로폼 단열재, 온도계, 메스실린더, 에탄올, 증류수, 초시계6. 참고문헌일반화학(자유아카데미), 실험영상7. 실험 결과주머니 난로의 전체무게 (g)주머니 난로 안의 아세트산소듐삼수화물 (CH3COONa∙3H2O)만의 양 (g)1회 (물)2회 (에탄올)1회 (물)2회 (에탄올)72.745g74.252g47.641g48.696g※ 시판되는 주머니난로의 성분은 아세트산소듐과 염화소듐, 물이 들어있다.아세트산소듐은 전부 삼수화물의 형태로 재결정된다고 하면, CH3COONa∙3H2O과 NaCl의 질량비에 의해 CH3COONa∙3H2O은 성분 전체 무게 중 70%를 차지한다.* 주머니 난로 안의 아세트산소듐삼수화물만의 양= {주머니 손난로 전체 무게-(포장비닐+금속판의 무게) } X 0.7물(℃)에탄올(℃)손난로를 넣기 전 온도24.525.1손난로를 넣은 후 30초24.925.51분25.026.02분26.026.93분27.028.04분27.229.05분28.030.16분28.331.87분29.033.08분29.733.89분29.935.010분30.035.111분30.035.512분30.135.813분30.236.014분30.536.015분30.736.016분30.817분30.918분31.019분31.020분31.0온도 변화(마지막 온도- 처음온도)31 – 24.5 = 6.5℃36 – 25.1 = 10.9℃※ 포장비닐 + 금속판 무게 : 4.686 g* 온도변화가 없을 때까지 기록하세요.8. 관찰과 결과 분석1. 온도변화를 이용하여 주머니 난로에서 발생되는 열량을 계산하여라.※ 에탄올의 비열과 밀도는 각각 0.577cal/g∙℃, 0.78g/mL 이고,물의 비열과 밀도는 각각 1cal /g∙℃, 1g/mL 이다.열량=온도변화*비열*질량물에서의 열량=6.5℃*1cal /g∙℃*225g=1462cal에탄올에서의 열량=10.9℃*0.577cal/g∙℃*0.78g/mL*225ml=1104cal2. 주머니 난로의 발열 반응은 다음과 같다.CH3COO⁻ + Na⁺ + 3H2O → CH3COONa∙3H2O이 때, ΔHc (Heat of crystallization)이 145 J/g 이라면, 실험에 사용된 주머니 난로에서 발생할 수 있는 이론적인 열량은 얼마인가? 또 위의 1번에서 계산한 실험적 열량과 차이가 난다면 그 이유는 무엇인가? (단위를 cal로 계산하여 비교할 것)물-(145J/g)/4.184=34.7cal/g34.7cal/g*47.641g=1653cal오차율: (1653-1462)/1653*100=11.6%에탄올-(145J/g)/4.184=34.7cal/g34.7cal/g*48.696g=1690cal오차율: (1690-1104)/1690*100=34.7%오차의 원인단열스트로폼에서 단열이 제대로 되지 않았을 가능성이 있다.온도계의 눈금을 눈대중으로 읽기 때문에 미세한 오차가 생길 수 있다.계산 과정에서 반올림을 할 때 오차가 발생할 수 있다.3. 주머니 난로 원리와 마찬가지로 화학 반응을 이용하여 여름에 사용할 수 있는 아이스팩이 가능한지 생각하고, 가능하다면 또는 불가능하다면 이유를 적어보시오.가능하다.주머니 난로가 발열반응을 이용한 것처럼 흡열반응을 이용한다면 아이스팩도 가능할 것이다.

자연과학| 2020.09.21| 6페이지| 1,000원| 조회(495)

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에탄올과 부탄가스의 몰 질량 측정 평가A좋아요

에탄올과 부탄가스의 몰 질량 측정1. 실험 목적아보가드로의 법칙에 의하면 일정한 온도와 압력에서 같은 부피의 기체에는 기체의 종류와 무관하게 같은 수의 분자가 들어 있다고 한다. 이러한 아보가드로의 법칙과 이상기체의 상태방정식(PV=nRT)을 실제로 활용하여 에탄올과 부탄의 몰 질량을 알아본다.2. 실험 이론원자나 분자는 매우 작은 입자이기 때문에 질량을 직접 측정하는 것은 매우 어렵다. 그래서 원자나 분자의 질량을 나타내기 위해서 1몰에 해당하는 분자의 질량을 탄소원자 1몰의 질량과 비교하여 결정한다. 분자의 몰 질량을 측정하는 방법은 여러 가지가 있다. 그 중에서도 가장 간단하게 몰 질량을 측정하는 방법은 기체의 상태 방정식을 이용하는 것이다. 대부분의 기체는 상온, 상압에서 이상기체 상태 방정식을 만족하기 때문에 기체의 부피, 온도, 압력과 함께 용기를 가득 채우는데 필요한 질량 m을 측정하면 이상기체 상태 방정식으로부터 몰 질량 M을 구할 수 있다.# 조사할 내용몰 질량의 개념어떤 물질 1mol의 그램 질량을 물질의 몰 질량이라고 한다. 어떤 물질이던 그 물질의 몰 질량은 언제나 그 물질의 화학식량과 같다.실제기체와 이상기체의 차이이상기체는 이상기체법칙을 따르는 기체로 구성분자들이 모두 동일하며 분자의 부피가 0 이고 분자간 상호작용이 없는 가상적인 기체이다. 실제의 기체들은 충분히 낮은 압력과 높은 온도에서 이상기체와 거의 유사한 성질을 나타낸다.실체기체는 일상생활에서 접하는 기체로서 분자간의 상호작용 때문에 이상기체와는 다른 특성을 나타내는 기체를 실제기체라고 한다.실제기체 상태 방정식에 대한 조사는 인력을 나타내는 힘이다. 분자 사이의 인력으로 악력이 감소하여 을 더하여 분자 사이의 압력 감소를 보정한다. 분자간 인력은 단위 부피당 분자수의 제곱에 비례하므로 는 분자쌍 사이의 인력을 나타낸다.는 실제 기체 분자가 차지한 일정향의 부피를 표현한다. 실제 기체는 만큼의 부피를 차지하고 있어 이상 기체가 움직일 수 있는 자유 부피에 대해 만큼 감소한 자유 부피를 갖는다. a와 b는 실험적으로 측정이 불가능하고 일반적으로 분자량이 증가함과 분자 복잡성이 증가함에 따라 커진다.3. 실험 방법◈ 에탄올의 몰 질량 측정① 500 mL 비커에 물을 350 mL정도 채우고 끓을 때까지 가열한다.② 가열하는 동안 깨끗하게 씻어 오븐에 말린 100 mL 둥근 플라스크, 알루미늄박, 파라필름의 총 무게를 저울을 사용해 소수점 셋째 자리까지 정확하게 읽는다.플라스크의 바닥이 둥글기 때문에 안정적으로 실험하기 위해 빈 비커에 넣고 무게를 측정한다.③ 플라스크에 약 3 mL의 에탄올을 넣고 알루미늄박으로 막은 뒤 파라필름을 사용하여 옆 부분을 고정시키고, 스탠드에 세팅한다. (그림 참조)④ 물이 끓으면 물의 온도를 재고, 플라스크를 비커의 바닥에 닿지 않을 정도로 물 속에 깊이 넣는다.이 때, 기체가 새어 나올 구멍을 알루미늄박에 바늘을 이용해 최대한 작게 뚫는다.※ 둥근 플라스크를 물 속에 깊이 담그는 것은 열전달을 균일하게 하여 플라스크 내부에 존재하던 공기를 제거하고 완전히 기화한 에탄올로 채우기 위함이다.⑤ 플라스크 속의 액체가 모두 기화할 때까지 기다린다 (약 5～6분). 뚜껑에 뚫린 구멍을 옆에서 자세히 관찰하면 빛의 산란 때문에 기체가 새어 나오는 것을 관찰할 수 있다.⑥ 플라스크의 액체가 모두 기화하면, 플라스크를 끓는 물에서 꺼내 실온까지 식힌다 (이때, 플라스크는 매우 뜨거우므로 손으로 직접 만지지 않도록 주의한다).⑦ 플라스크 바깥에 묻은 물은 수건을 사용해서 완전히 닦아낸다.⑧ 실온까지 식힌 플라스크와 알루미늄박 뚜껑(파라필름 포함)의 질량을 다시 측정한다.⑨ 플라스크를 깨끗하게 씻은 후에 증류수를 가득 채우고, 눈금 실린더에 옮겨 증류수의 부피를 읽는다. (부피가 100 mL가 넘으므로 스포이드를 이용해 정확한 부피를 얻을 수 있도록 한다.)⑩ 위 실험을 반복한다 (총 2회).⑪ 몰 질량을 계산한다.◈ 부탄가스의 몰 질량 측정① 1000 mL 비커에 증류수를 700 mL 가량 채운다. (이 때 물 온도를 측정한다.)② 100 mL 메스실린더에 증류수를 가득 채운다. (찰랑거릴 정도까지)③ 메스실린더에 공기가 들어가지 않도록 입구를 파라필름으로 막은 채 뒤집어서 비커에 담그고, 핀셋을 이용하여 파라필름을 제거한다.④ 준비된 라이터의 무게를 소수점 셋째 자리까지 정확히 읽어서 기록한다.⑤ 가는 관을 준비된 일회용 라이터의 가스 나오는 부위에 결합시킨 후, 관의 반대편을 핀셋을 이용해 뒤집어져 있는 메스실린더의 안쪽에 위치시킨다.⑥ 비커의 수면과 메스실린더 안 수면의 높이가 일치할 때까지 라이터 가스를 포집한 뒤 가스가 채워진 만큼의 부피를 읽는다.⑦ 실험 후, 라이터의 무게를 소수점 셋째 자리까지 정확히 읽어서 기록한다.⑧ 위 실험을 반복한다 (총2회).⑨ 몰 질량을 계산한다.4. 기구 및 시약둥근바닥 플라스크, 비커(500mL, 1000mL), 메스실린더(10mL, 100mL), 핀셋, 바늘, 온도계, 파라필름, 분젠버너, 스탠드, 클램프, 석면판, 저울, 알루미늄박, 에탄올, 가스라이터, 가는 관5. 참고문헌일반화학(자유아카데미), 실험 영상6. 실험결과(몰질량 계산과정을 모두 작성하세요. 이상기체 상태방정식 이용)◈ 에탄올의 (46.07 g/mol) 몰 질량 측정1회2회플라스크와 뚜껑의 무게(파라필름+호일+플라스크) (g)58.265g54.374g증발 후 실온까지 냉각시킨 플라스크와 뚜껑의 무게(파라필름+호일+플라스크) (g)58.542g54.681g응축된 시료의 무게 (g)0.277g0.307g끓는 물의 온도 (℃)96℃ (369.15K)98℃ (371.15K)플라스크의 부피 (mL)135ml144ml압력 (atm)1atm1atm시료의 몰 질량 (g/mol)에탄올의 몰 질량 평균 = 63.6 g/mol◈ 부탄가스의 (58.12 g/mol) 몰 질량 측정1회2회부탄가스를 빼기 전 라이터의 무게 (g)12.798g12.562g부탄가스를 빼낸 후 라이터의 무게 (g)12.563g12.339g빠져나간 부탄가스의 질량 (g)0.235g0.223g메스실린더를 이용해 측정한 부탄가스의 부피 (mL)80ml79ml실내온도 (℃)20℃ (293.15K)20℃ (293.15K)기체의 압력 (atm)1 atm1 atm시료의 몰 질량 (g/mol)부탄의 몰 질량 평균 = 66.1 g/mol◈ 온도에 따른 물의 증기압온도(℃)증기압(atm)200.02317. 관찰과 결과 분석1) 에탄올의 몰 질량 측정 실험에서 사용한 에탄올의 양이 충분하지 않아 기화한 에탄올이 플라스크를 완전히 채우지 못했다면 어떤 결과가 얻어지겠는가?플라스크는 에탄올 기체로 모두 채워지지 않고 공기가 섞여 있어 에탄올의 질량이 원래의 실험보다 작게 측정되어 에탄올의 몰 질량은 작게 측정될 것이다.2) 에탄올의 몰 질량 측정 실험에서 액체 시료에 기화하지 않는 불순물이 녹아 있다면 실험결과가 어떻게 되겠는가?에탄올의 무게를 측정할 때 불순물의 무게까지 측정되므로 몰 질량 값은 원래 실험보다 커질 것이다.3) 실험 결과로 나온 에탄올과 부탄의 몰 질량의 평균을 이용하여 퍼센트 오차를 구하고, 실험값이 이론값과 차이가 나는 이유를 생각해 보자.퍼센트 오차에탄올:부탄가스:오차 원인실제기체 상태 방정식이 아니라 이상기체 상태 방정식을 사용하였기 때문에 오차가 생겼을 수 있다.기압을 1atm이라 설정했기 때문에 실제 기압이 적용되지 않아 오차가 생겼을 수 있다.몰 질량 계산 과정에 반올림 및 유효숫자를 고려하였기 때문에 오차가 생겼을 수 있다.플라스크 부피를 구하는 과정에서 물이 메스실린더 벽면에 붙어있어서 정확한 부피가 계산되지 않았을 수 있다.파라핀 필름을 덮었을 때 안에 남아있는 공기들이 부탄가스의 부피에 영향을 줬을 수 있다.

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스테아르산의 단층 막을 이용한 아보가드로수의 결정

1. 실험 제목스테아르산의 단층 막을 이용한 아보가드로수의 결정2. 실험 목적물 표면에 퍼지면서 단층 막을 형성하는 스테아르산의 성질을 이용해서 몰 (mole)을 정의 하는데 필요한 아보가드로수를 구해본다.3. 실험 이론물 (H2O)은 이중 극자의 성질을 갖고 있는 극성 분자이다. NaCl과 같은 이온 화합물은 단위 전하, 즉 Na+와 Cl-로 완전하게 분리되어 있으나, 극성 화합물은 전하가 부분적으로 분리되어 있다. (δ;델타기호로 표시) 극성 분자들 끼리는 서로 끌어당기는데, 한 분자의 이중 극자의 양극 (δ+)끝이 다른 분자의 이중 극자의 음극 (δ-)끝을 당기게 된다. 그래서 물은 이중 극자를 지닌 포름산 (H-COOH)을 녹일 수 있으나, 부탄 (C4H10)과 같이 이중 극자가 없는 물질은 녹이지 못한다. 만약 이들 성질을 모두 지닌 분자를 물 표면에 가져오면 분자의 극성 부분은 표면에 끌릴 것이며, 비극성 부분은 반발 할 것이다. 그런데 비극성 부분이 극성 부분보다 대단히 크다면 그 분자는 물에 녹지 않을 것이며, 탄소 분자들끼리의 반데르발스 힘에 의해 긴 탄소사슬은 표면에 서게 될 것이다.이 실험에서 사용하는 스테아르산 (Stearic acid)은 바로 위에서 설명한 행동을 보인다. 스테아르산은 총 18개의 탄소를 갖고 있으며, 양 끝에 카복실기(-COOH)로 되어 있는 극성과 메틸기(-CH3)가 붙어 있는 비극성 꼬리를 가지고 있다. 기름처럼 물에 녹지 않는 물질은 무극성 탄화수소 사슬에 둘러싸이게 되고, 극성을 가진 카복실기는 물에 잘 녹게 된다.스테아르산을 헥세인에 녹여 물 위에 떨어뜨리면 극성을 가진 카복실기는 물에 잘 달라붙지만 무극성인 탄화수소 사슬은 물과 잘 접촉하지 않으려는 경향이 있다.따라서 물 위의 헥세인이 모두 증발하면 스테아르산의 카복실기는 물 쪽으로 향하고 탄화수소 사슬은 물 층 위로 서 있는 단분자층, 즉 단층막(monolayer)이 형성된다.앞에서 이미 언급한 바와 같이 스테아르산 분자는 18개의 탄소 원자가 연결되어 있다. 이 원자들이 서로 연결된 작은 입방체라고 가정하여 탄소 입방체의 한 모서리의 길이를 구할 수 있고, 모서리 길이의 세제곱은 탄소원자의 부피가 된다.탄소 1몰의 질량은 12.011g 이고, 탄소 원자가 촘촘히 쌓여서 만들어진 다이아몬드의 밀도(3.51 g/cm3)를 이용하면 탄소 원자 1몰이 차지하는 몰 부피(Vmol)을 쉽게 계산 할 수 있다.(다이아몬드는 탄소 원자가 촘촘히 쌓여진 입방체로 되어 있다고 가정한다)아보가드로 수 만큼의 분자가 차지하는 부피는 바로 1몰의 부피이므로 아보가드로수는 다음 계산으로부터 얻을 수 있다.N _{A} `=` {몰`부피(cm ^{3} /mol)} over {원자`부피(cm ^{3} /atom)} `=`원자`개수`/`mol아보가드로수-몰은 정확하게 동위원소 탄소원자 12g에 해당하는 원자 수에 해당하는 물체 (원자, 분자 또는 그 밖의 어떤 물체이든지)를 함유하는 물질의 양으로 정의한다. 학자들은 실험을 통해 1mol을 6.0221421 * 10^23으로 결정하고, 반올림하여 6.02*10^23이 된다. 원자 1mol 분자 1mol 또는 어떤 것이든지 1mol은 Auogadro 수만큼 그 물체를 함유한다.단분자층-고체 또는 액체 표면에 생기는 두께가 1분자의 지름 밖에 되지 않는 얇은 층이다.극성-분자 전체 내에서 양극단의 전하의 분리가 있는 분자를 극성이라 한다.무극성-쌍극자 모멘트가 없단 뜻으로 분자 전체 내에서 양극단 전하의 부피가 없는 분자를 무극성이라 한다.친수성기-물과의 상호작용이 강한 극성원자단소수성기-기름과의 친화서이 큰 무극성 원자단4. 실험 방법1) 농도를 알고 있는 준비 된 스테아르산 용액(농도 : 0.035g/L)으로 3mL 이내를 사용하 여 눈금실린더 (10mL)와 스포이드를 헹군다.2) 눈금실린더에 3mL의 스테아르산 용액을 채우고 눈금실린더 부피가 1mL 증가 될 때 까 지 스포이드로 스테아르산 용액을 한 방울씩 떨어뜨린다. 1mL 의 방울 수를 정확히 세 어 이 용액 한 방울의 부피를 구하고, 이것을 2회 더 반복한다. (총3회)3) 페트리 접시에 물을 충분히 채우고, 수면이 잔잔해 질 때까지 기다린다.4) 시약 스푼을 이용하여 송화 가루를 페트리 접시 중심에 소량 뿌려준다.5) 스테아르산 용액을 스포이드에 넣어서 송화 가루가 퍼져있는 한 가운데에 한 방울 떨어뜨린다.(스테아르산이 퍼지면서 생기는 원형 기름 막의 경계면을 쉽게 구별 할 수 있을 것이다)6) 원형으로 퍼진 단층 막의 직경을 측정한다. 원형이 아닌 경우 대각선 방향의 길이를 여러 번 측정해서 평균값을 얻는다. 3)~6)의 과정을 2회 더 반복한다. (총3회)7) 농도가 다른 스테아르산의 용액(0.070g/L)에 대하여 1)~6)의 실험을 반복한다.? 주의 사항? 스포이드로 방울을 떨어뜨릴 때 수직으로 눈금실린더에 떨어뜨린다.(크게 한 방울씩) - 스포이드를 잡는 각도가 방울 수와 크기에 영향을 준다(피펫의 경우, 수직에서 45도 벗어나면 30% 정도 방울 수가 적어짐)? 송화가루를 얇게 2~3번 정도 뿌린다.? 물 표면에 스테아르산 용액을 가하기 전에 스포이드를 이 용액으로 2~3번 씻어낸다.⇒ 그렇지 않으면 헥세인이 증발하기 시작하여 스포이드 끝에 스테아르산의 진한 용액이남아 있을 수 있다. 따라서 첫 방울에 더 많은 스테아르산이 포함 될 수 있다.? 스테아르산 한 방울을 물 표면에 떨어뜨릴 때, 물 표면으로부터 2~3cm높이에서 살짝떨어뜨린다.⇒ 스테아르산의 모양이 원형을 유지하며, 단층 막의 형성이 잘 될 수 있도록 하기 위함5. 기구와 시약페트리 접시 (Petri dish), 눈금 실린더 (10mL), 증류수, 스포이드, 송화가루, 비커 (50mL ,2개)스테아르산 (Stearic acid)용액, 자, 시약 스푼 (spetula), 공학용 계산기 (꼭 지참 할 것!)6. 참고 문헌 (양식에 맞게 기록할 것!)조교님의 실험 영상 및 이론 영상7. 실험 결과1) 스테아르산 용액 1mL에 해당하는 용액의 방울 수시료1 (0.035g /L)시료2 (0.070g /L)1회84922회90943회9594평균90932) 스테아르산 용액 한 방울의 단층막의 직경시료1 (0.070g /L)시료2 (0.014g /L)1회1cm1.7cm2회1.1cm1.7cm3회1.2cm1.2cm평균1.1cm1.5cm8. 관찰과 결과 분석

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미지시료의 양이온 정성분석 평가A+최고예요

1. 실험제목: 미지시료의 양이온 (Ag+, Cd2+, Pb2+, Hg2+ )의 정성분석2. 실험목적: 수용액에서 금속의 산화-환원 반응과 침전 반응 등을 이용하여 Ag+, Cd2+, Pb2+, Hg2+ 을 정성분석하고 이를 통해 여러 종류의 이온평형을 이해한다.3. 실험이론 조사해야 할 내용- 정성 분석시료의 성분을 알아내는 분석법으로 정량분석 전에 시행한다.물질을 이루는 화학종의 특유한 반응이나 물리적 성질을 이용하는 방법으로 건식 분석법과 습식 분석법으로 나뉜다.건식 분석법은 용액을 사용하지 않고 고체 시약만을 사용하는 분석방법이고 습식 분석법은 시료 및 시약을 수용액으로 만들어 분석하는 방법이다.- 정량 분석시료 속에 함유된 성분의 정확한 양이나 상대적인 양을 알아내는 분석법으로 기기분석과 화학분석으로 나뉜다.기기분석은 정밀도가 높고 개인에 의한 차이가 적은 분석으로 폴라로그래피, 광흡수분석법, 질량분석법 같은 방법을 이용한다.화학분석은 중량분석, 용량분석, 기체분석 같은 방법을 이용한다.- 물에서 이온결합 화합물의 용해도의 규칙잘 녹는 이온성 화합물예외NO _{3}^{-}XCH _{3} CO _{2}^{-}XCl ^{-}Ag ^{+} ,`Hg _{2}^{2+} ,`Pb ^{2+}의 염Br ^{-}Ag ^{+} ,`Hg _{2}^{2+} ,`Pb ^{2+}의 염I ^{ -}Ag ^{+} ,`Hg _{2}^{2+} ,`Pb ^{2+}의 염SO _{4}^{2-}Sr ^{2+} ,`Ba ^{2+} ,`Hg _{2}^{2+} ,`Pb ^{2+}의 염잘 녹지 않는 이온성 화합물예외S ^{2-}NH _{4}^{+} ,`알칼리금속`양이온,Ca ^{2+} ,Sr ^{2+} ,`Ba ^{2+}CO _{3}^{2-}NH _{4}^{+} ,`알칼리금속`양이온PO _{4}^{3-}NH _{4}^{+} ,`알칼리금속`양이온OH ^{-}NH _{4}^{+} ,`알칼리금속`양이온,Ca ^{2+} ,Sr ^{2+} ,`Ba ^{2+}- 불균등화 반응한 물질에서 산화와 환원이 동시에 일어나는 반응ex)2H _{2} O _{2} ->2H _{2} O+O _{2}- 착이온금속 이온이 비공유 전자쌍을 갖는 분자나 이온과 결합하여 만들어진 이온이다.금속 이온과 결합하는 분자나 이온들을 리간드라고 부른다.착이온은 리간드가 비공유 전자쌍을 금속 이온에 제공하여 생성되는 배위 결합 구조로 배위수와 리간드의 종류에 따라 직선형, 정사면체형, 평면사각형, 정팔면체형 등의 기하학적 구조를 가진다.리간드는 루이스 염기로, 금속 이온은 루이스 산으로 작용한다.★ 본 실험에서 쓰인 양이온의 반응들? Ag+(aq) + Cl-(aq) → AgCl(s)? Pb2+(aq) + 2Cl-(aq) → PbCl2(s)? AgCl(s) + 2NH3 (aq) → Ag(NH3)2+(aq) + Cl-(aq)Ag(NH3)2+(aq) + 2H+(aq) +Cl-(aq) → AgCl(s) + 2NH4+(aq)? Cd2+(aq)+ 2OH-(aq) → Cd(OH)2(s)? 3Hg2+(aq) + 2Sn2+(aq) + 4Cl-(aq) → Hg(l) + Hg2Cl2(s) + 2Sn4+(aq) + 2Cl-(aq)4. 실험 방법 (각 실험과정에서 상층액과 침전물을 분리하는 과정은 스포이드를 이용한다.)? 실험1. 금속 양이온이 모두 포함된 혼합용액 정성분석① Ag+, Cd2+, Pb2+, Hg2+ 금속 양이온이 모두 포함된 혼합용액 3ml를 시험관에 취한 후 3M HCl을 1ml 정도 스포이드로 가한 후 원심분리한다.② 원심분리 한 용액에서 생긴 침전과 상층액을 나눈다.③ ②번에서 분리한 침전에 3M NH4OH를 1ml 가한 후 잘 섞어주고 원심분리한다.④ ③번과정에서 얻은 결과물의 상층액과 침전을 분리 한 후 상층액에 3M HCl을 1ml 가한 후원심분리한다.⑤ ②번 과정에서 얻은 상층액에 0.5M SnCl2용액을 1ml 가한 후 원심분리하고 상층액과 침전을 분리한다.⑥ ⑤번 과정에서 얻은 상층액에 6M NaOH를 1ml 가한 후 침전을 확인한다.⑦ 실험 결과의 계통도를 채워보자? 실험2. 미지시료A 정성분석① 미지시료A 3ml를 시험관에 취한 후 3M HCl을 1ml 정도 스포이드로 가한 후 원심분리한다.② 원심분리 한 용액에서 생긴 침전과 상층액을 나눈다.③ ②번에서 분리한 침전에 3M NH4OH를 1ml 가한 후 잘 섞어주고 원심분리한다.④ ③번과정에서 얻은 결과물의 상층액과 침전을 분리 한 후 상층액에 3M HCl을 1ml 가한 후원심분리한다.⑤ ②번 과정에서 얻은 상층액에 0.5M SnCl2용액을 1ml 가한 후 원심분리하고 상층액과 침전을 분리한다.⑥ ⑤번 과정에서 얻은 상층액에 6M NaOH를 1ml 가한 후 침전을 확인한다.⑦ 실험 결과의 계통도를 채워보자⑧ 미지시료 A와 B에 대해서 ①~⑦ 과정으로 실험해서 어떤 양이온이 들어있는지 알아본다.? 실험3. 미지시료B 정성분석① 미시지료B 3ml를 시험관에 취한 후 3M HCl을 1ml 정도 스포이드로 가한 후 원심분리한다.② 원심분리 한 용액에서 생긴 침전과 상층액을 나눈다.③ ②번에서 분리한 침전에 3M NH4OH를 1ml 가한 후 잘 섞어주고 원심분리한다.④ ③번과정에서 얻은 결과물의 상층액과 침전을 분리 한 후 상층액에 3M HCl을 1ml 가한 후원심분리한다.⑤ ②번 과정에서 얻은 상층액에 0.5M SnCl2용액을 1ml 가한 후 원심분리하고 상층액과 침전을 분리한다.⑥ ⑤번 과정에서 얻은 상층액에 6M NaOH를 1ml 가한 후 침전을 확인한다.⑦ 실험 결과의 계통도를 채워보자⑧ 미지시료 A와 B에 대해서 ①~⑦ 과정으로 실험해서 어떤 양이온이 들어있는지 알아본다.주의 사항★ 이 실험에서 사용하는 이온들 Ag+, Cd2+, Pb2+, Hg2+은 독성이 있으므로 주의하여 실험하여야 한다. 용액은 별도로 보관하고 실험이 끝난 후에 손을 철저히 씻는다. 폐수는 반드시 폐수통에 넣는다.)★ 실험에서 사용하는 용액을 절대 코로 흡입하지 않는다. (강한 자극 유발)★ 수은이 들어있는 침전물의 경우 수은 전용 폐액통에 처리한다. (개수구에 버리지말것)★ 원심분리기 사용법빨간 전원버튼을 누르고 원심분리시간(1분)을 확인한다. balance를 맞춘 후(시료가 들어있는 시험관을 원심분리기에 넣고 반대 방향에도 같은 양의 다른 시료가 들어있는 시험관을 넣거나 물을 넣은 시험관을 넣어 균형을 맞추어야 한다.) start버튼을 누르고 삐~~이 소리가 들릴 때까지 기다린다. 뚜껑 옆에 은색 버튼을 누른 채 뚜껑을 연다.5. 기구 및 시약0.1M AgNO3, 0.05M Hg(NO3)2, 0.1M Pb(NO3)2, 0.1M Cd(NO3)2, 3M HCl, 3M NH4OH,6M NaOH,6M HCl 에 녹인 0.5M SnCl2미지시료 A&B, 시험관, 원심분리기Safety Notes※시약이 몸에 닿았을 경우, 즉시 물로 씻어내고 조교에게 알린다.질산은 (AgNO3)신체에 접촉하면 부식성을 나타내며 중독증상으로써 토하거나 위장병을 일으키며 설사를 하기도 한다. 눈에 분말이나 진한 용액이 들어가면 결막에 심한 염증을 일으켜서 실명한다. 피부에 닿으면 은이 석출되어 흑색이 된다.염산 (HCl)저농도에 만성 노출될 경우 치아의 손상, 상부기도 점막의 부식, 시력 저하 등을 불러일으킨다. 독극물로 지정되어 있다수산화나트륨 (NaOH)부식성이 강해 피부 부식을 일으키며 섭취 시 호흡기도와 점막 화상이 가능하며 눈에 접촉시 눈 화상이 가능하다.암모니아수 (NH4OH)질식성 가스로 호흡기를 자극하며 장시간 노출 시 눈을 자극한다. 피부에 장기간 노출 되거나 접촉되면 경련성 기침이 나타나며 폐수종을 유발한다.수은 (Hg)수은은 상온에서 천천히 증발하여 호흡기로 흡수될 수 있다. 액체 상태의 수은이 피부에 닿으면 단백질 속으로 직접 침투한다. 수은 증기를 들이마시게 되면 특히 뇌에 심한 피해를 입게 되고, 수은에 오염 된 음식을 먹거나 물을 마시는 경우에는 특히 신장에 악영향을 받는다.

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