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[일반화학실험 A+ 결과보고서] Analysis of Carbonate Salt (탄산염의 분석) 결과보고서 평가A+최고예요

1. Title: Analysis of Carbonate Salt (탄산염의 분석)2. Purpose & Theory2.1 목적: 탄산염이 염산과 반응하여 발생하는 이산화탄소의 양을 측정하여 탄산염의 종류를 알아낸다.2.2 이론(1) 알칼리 금속- 알칼리 금속은 주기율표의 1족에 속하는 원소로 수소를 제외한 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr의 6개 원소를 일컫는다.- 알칼리금속은 상온에서 모두 고체지만 연하며, 광택이 나는 표면을 가지고 있다.- 알칼리 금속은 M2CO3를 형성하기 위해 탄산염과 반응하고, 이 탄산염은 묽은 염산과 반응해 CO2를 생성한다. ; M2CO3 + 2HCl -> 2M+ + 2Cl− + H2O + CO2(2) 몰질량: 몰질량은 1몰의 물질이 있을 때, 그 물질의 질량을 말한다.(3) 이상기체 방정식- 이상기체란 무질서하게 운동하는 원자 혹은 분자로 이루어진 가상의 기체를 말한다. 이상 기체에는 다음과 같은 가정이 존재한다.; ⅰ) 구성 입자의 크기가 용기의 크기에 비교해 무시할 수 있을 정도로 작다. (혹은 부피가 0)ⅱ) 구성 입자들 사이에 작용하는 힘이 없다.ⅲ) 탄성출돌을 하는 것 이외에는 서로 상호작용을 하지 않는다.- 이상기체에는 이상기체 상태방정식인 PV=nRT가 적용된다.(4) 측정값에 영향을 주는 요인- 온도 - 열팽창에 의한 부피변화 가능성이 있다.- 압력 - 같은 부피라도 압력에 따라 물질의 양이 변화한다.- 농도 – 실제 용액과 실제 기체의 경우 혼합 비율에 따라 일정한 성질 변화를 나타낸다고 볼 수 없다. (이상용액, 이상기체의 경우 일정한 성질 변화)-> 실험 결과에 미치는 영향에 대한 정량적 파악을 통해 보정이 필요한지 결정하게 된다.(5) 측정값의 보정: 계기나 측정기를 신뢰할 수 있는 표준기와 비교함으로써 보정하는 것을 말한다.3. Result1회2회3회탄산염 시료의무게 (g)0.10.10.1반응이 시작되기전의 유리관 눈금000반응이 끝난 후의유리관 눈금182021발생한 이산화탄소의 부피 (ml)182021실험실의 온도 (℃)252525실험실의 압력 (atm)111물의 증기압이보정된 압력 (atm)0.96870.96870.9687발생한 이산화탄소의 몰수 (mol)0.00071360.00079280.0008325탄산염의 분자량140.1126.1120.1탄산염의 분자식K2CO34. Discussion4.1) 실험에 대한 결론이번 실험에서는 HCl이 반응할 때 생성되는 CO2의 양을 측정하고, 이상기체 상태방정식(PV=nRT)을 이용하여 실험을 진행하였다. 증기압이 보정된 압력은 (760mmHg – 0.0313mmHg) ∙ 1atm/760mmHg = 0.9687atm임을 알 수 있고, 발생한 이산화탄소의 몰수는 0.9687atm ∙ V(L) ∙ mol∙K / 0.082L∙atm ∙ (25+273)K임을 알 수 있다. 또한 구해낸 평균 분자량 = 128.7, CO3 분자량 = 60.01이므로, 따라서 M원자량 = 34.3이고, 이와 가장 비슷한 원자량을 가진 알칼리금속은 K인 것을 알게 되었다. 따라서 구하고자 하는 탄산염의 분자식은 K2CO3인 것을 밝혀내었다.4.2) 오차의 원인과 해결방안- 오차와 그 원인: M원자량이 34.3이 나왔는데 알칼리금속 중 정확히 이 값을 가진 금속은 없으므로 실험 과정에서 오차가 발생한 것이라고 판단할 수 있다.(1) 원인1: 염산이 든 플라스크에 미지의 탄산염을 넣을 때 플라스크가 완전히 건조된 상태가 아니어서 일부 탄산염이 플라스크 벽면에 묻어있는 물에 녹아 HCl과 반응하지 못했을 것이다.-> 해결방안: 플라스크를 사용할 때 충분히 물기가 제거된 플라스크를 사용하도록 한다.(2) 원인2: 염산이 들어 있는 플라스크의 마개를 열고 탄산염을 넣었을 때, 빠른 속도로 CO2가 발생하게 되는데, 이때 고무호스를 플라스크에 연결하는 과정에서 시간이 걸리므로 어쩔 수 없이 공기 중으로 약간의 CO2 누출이 생겼을 것이다.-> 해결방안: 탄산염을 넣자마자 신속히 페트리접시로 플라스크 입구부분을 덮고, 고무호스를 연결하는 과정에서는 페트리접시를 빼자마자 신속히 고무호스를 연결하여 CO2의 누출을 최대한 막는다.(3) 원인3: 장치를 완전히 밀봉할 수 없어 실험 과정에서 CO2가 조금씩 새어나왔을 것이다.-> 해결방안: 플라스크를 오래 흔들며 CO2의 부피를 지속적으로 측정한 후 그나마 가장 부피가 큰 값으로 측정값을 정한다.(4) 원인4: CO2를 발생시킨 후 수위 조절용기의 높이를 유리관의 수면과 같도록 조절해야 하지만 지속적으로는 이를 조절하지 못해 압력 측정의 오차가 생겼을 것이다.-> 해결방안: 수위조절을 잊지 않고 지속적으로 실시하거나, 내부 압력을 측정하는 등의 보정 과정이 있어야 한다.4.3) 실험과정에서 궁금했던 점- 궁금했던 점: 이번 실험에서 진행한 방법이 수상치환이라고 판단할 수 있는가?-> 수상치환은 물을 가득 채운 용기 속에 관을 통해 기체를 넣고 거품으로 부상시켜 기체를 모으는 방법이다. 하지만 이번 실험에서는 따로 거품으로 부상시키는 과정이 들어가 있지 않아 수상치환으로 보기에는 어렵다고 판단했다. 추가적으로, 이산화탄소는 무극성분자이므로 물에 대한 용해도가 그리 크지 않아 수상치환으로 실험을 진행해도 무방할 것 같다고 생각했다.4.4) 실험을 통해 느꼈던 점생성된 CO2의 몰수를 통해 M2CO3의 몰수를 구할 수 있고, 또 이를 통해 질량을 알고 있는 미지의 알칼리금속 M의 원자량까지 알 수 있다는 점이 물론 이론 상으로는 당연한 사실이겠지만 직접 실험을 통해 M의 정체를 밝혀내는 과정을 보니 정말 신기하다는 생각이 들었다. 또한 이번 실험에서는 오차의 범위가 그리 크진 않았지만 직접 실험을 해보면 꼼꼼히 확인해야 할 부분이 많아 오차가 크게 발생할 수도 있겠다는 걱정이 들었다. 만약 이 실험을 직접 해보게 된다면 다양한 부분들을 점검하며 오차의 발생을 최대한 줄여보고 싶다는 생각을 하게 되었다.5. Reference- Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%AC%BC%EC%9D%98_%EC%A6%9D%EA%B8%B0%EC%95%95" https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%AC%BC%EC%9D%98_%EC%A6%9D%EA%B8%B0%EC%95%95- Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3566563&cid=60226&categoryId=60226" https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3566563&cid=60226&categoryId=60226- Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3537186&cid=60217&categoryId=60217" https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3537186&cid=60217&categoryId=60217

자연과학| 2020.06.14| 4페이지| 1,000원| 조회(555)

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[일반화학실험 A+ 결과레포트] 재결정과 거르기 결과보고서(Recrystallization and Filtration) 평가B괜찮아요

1. Title: Recrystallization and Filtration2. Purpose & Theory- 목적: 산과 염기 성질을 이용하여 용해도가 비슷한 두 물질을 분리하고 정제한다.- 이론: (1) 용해도 – 어떤 물질이 주어진 온도에서 주어진 양의 용매에 대해 녹을 수 있는 최대 양. 흔히 쓰이는 단위는 100g의 용매 당 녹는 용질의 그램 수로 나타낸다. 보통 용해도는 온도에 비례하여 커지는 특성을 가지고 있다. 예외적으로 초산 나트륨은 용해되는 과정이 발열되는 과정이어서 그 반대 특성을 가지기도 한다.(2) 용매 고르기 – 불순물의 용해도는 높고, 원하는 각 물질의 용해도는 낮아야 한다. 또한 온도차에 따라 크게 용해도가 변하는 용매를 고르는 것이 좋다.(3) 재결정 – 여러 물질을 적절한 용매에 녹인 뒤 온도를 내리며 물질을 결정 형태로 분리해내는 것. 온도가 낮아지면 용해도가 낮아지며 결정으로 물질이 석출된다. 온도를 낮추는 속도가 느리면 결정이 크고 온도를 낮추는 속도가 빠르면 결정이 작고 고르지 못한 형태가 되기 때문에 온도를 낮추는 속도가 중요하다.-> 주의점: 용매의 양이 너무 적거나 많을 때, 너무 낮은 온도로 냉각시킬 때, 그리고 과포화용액 상태에서 결정을 형성시킬 때 주의해야 한다. 불순물이 석출되어 순도가 떨어질 수 있다.(4) 산과 염기의 정의ⅰ) 아레니우스의 정의:- 산: 수용액에서 이온화하여 H+를 내놓는 물질- 염기: 수용액에서 이온화하여 OH−를 내놓는 물질ⅱ) 브뢴스테드-로우리의 정리- 산: 다른 물질에 H+를 제공할 수 있는 물질- 염기: 다른 물질로부터 OH−를 제공받을 수 있는 물질ⅲ) 루이스의 정의- 산: 배위결합이 생성될 때 비공유 전자쌍을 제공받는 물질- 염기: 배위결합이 생성될 때 비공유 전자쌍을 제공하는 물질(5) 혼합물의 분리 방법 – 거르기, 재결정, 분별 깔때기, 추출, 증발법, 크로마토그래피, 증류 등3. Result(1) 아세트아닐리드의 재결정 후 무게: 0.649g(2) 벤조산의 재결정 후 무게: 0.453g(3) 사용한 NaOH의 부피: 7ml(4) 사용한 HCl의 부피: 8ml(5) 각각의 재결정한 아세트아닐리드와 벤조산의 수득률- 수득률 = (실제 수득량)/(이론적 수득량) *100- 아세트아닐리드의 수득률 = (0.649/1.001)*100 = 64.8%- 벤조산의 수득률 = (0.453/1.002)*100 = 45.2%4. Discussion(1) 실험에 대한 결론이번 실험은 산와 염기의 성질을 이용해 중화 반응을 확인하고 재결정을 진행해보는 실험이었다. 중화 반응의 반응식은 NaOH + C6H5COOH = C6H5COONa +H2O 이다.(2) 오차의 원인과 해결방안이번 실험을 통해 아세트아닐리드와 벤조산을 얻게 되었지만, 원래 넣은 1g보다 적은 값을 얻었다. 따라서 수득률도 100%에 한참 못 미치는 값을 얻게 되었다. 그 원인과 해결방안을 한번 생각해보자.ⅰ) 원인: 식힌 용액을 거름종이에 걸러내는 과정에서 시료가 비커의 벽에 남아있게 되거나 부흐너 깔때기에 있는 거름종이 바깥으로 넘쳐 부흐너 깔때기에 시료가 남아있게 될 수도 있다. 따라서 결정의 질량을 측정할 때, 실제 재결정된 양에 비해 측정되는 양이 줄어들게 되었을 것이다.해결방안: 실험 과정에서 찬물로 두세번 헹궈서 벽면에 붙은 결정들도 떼어내는 과정이 있는데 이 때 찬물로 헹구는 과정을 보다 여러 번 반복한다. 또는 용액을 붓는 과정에서 거름종이에서 넘쳐 부흐너 깔때기에 닿지 않도록 거름종이의 지름이 보다 큰 것을 사용하거나, 용액을 부흐너 깔때기에 부을 때, 최대한 가운데 부분으로 조심히 붓도록 노력한다.ⅱ) 원인: 오븐을 사용하여 가열기를 이용해 결정을 건조하고 거름종이를 옮기는 과정에서 아세트아닐리드 가루와 벤조산 가루가 일부 날라가게 되어 실제 재결정된 양에 비해 측정되는 양이 줄어들게 되었을 것이다.해결방안: 오븐 근처에 전자저울을 놔둠으로써 이동거리를 줄이고, 오븐을 다 이용하고 거름종이를 옮기는 과정에서 천천히 이동하거나 페트리접시로 거름종이를 덮은 상태로 이동하여 결정이 날라가는 것을 방지한다.ⅲ) 원인: 용액을 식히는 과정에서 천천히 냉각하는 것이 아니라 실험 시간이 촉박하여 급하게 다른 방법을 통해 냉각하는 과정에서 오차유발 원인이 발생할 수 있다. 예를 들어 냉각시간이 너무 빠르기 때문에 결정의 크키가 작아져서 거름종이를 통과할 수도 있고, 결정 내부에 불순물이 갇혀서 순도가 떨어졌을 수도 있다.해결방안: 인위적으로 냉각하려 하지 말고 여유를 가지고 천천히 냉각하도록 해야 한다.(3) 실험과정에서 궁금했던 점과 알게 된 점.ⅰ) 부흐너 깔때기는 감압용 깔때기라는 점을 알고 왜 이번 실험에서 감압여과를 했는지에 대해 궁금증이 생겼다.-> 감압여과를 하면 여과기쪽의 내부 압력을 대기압보다 낮게 조작해서 흡인하는 형태가 되므로 기존 대기압에 의존하는 여과보다 여과속도를 높일 수 있고, 보다 안정적인 여과가 가능하다고 한다. 따라서 이번 실험에서는 이와 같은 장점을 통해 실험의 효율을 높이기 위해 감압여과를 사용하였다는 점을 알게 되었다.ⅱ) 왜 아세트아닐리드와 벤조산을 실험에 사용하였는지 궁금했다.-> 벤조산은 pH에 따라 용해도가 크게 변한다. 이에 비해 아세트아닐리드는 pH의 변화에 따라 용해도가 크게 변하지 않는다. 이 원리를 이용하면, 염기성 용매에서 벤조산은 수소가 떨어져나가 용해도가 높아져 잘 녹는 반면, 아세트아닐리드는 잘 녹지 않으므로 아세트아닐리드를 걸러줄 수 있다는 사실 유추할 수 있다. 이렇게 아세트아닐리드를 걸러낸 후에 다시 걸러진 용액을 산성으로 변환해 주면 벤조산에 다시 수소가 붙으면서 용해도가 낮아진다. 따라서 벤조산이 석출되게 된다. 이 용액을 다시 걸러주게 되면 벤조산이 걸러지게 된다. 이러한 원리를 알게 되니 이번 실험에서 왜 아세트아닐리드와 벤조산을 이용하게 되었는지 잘 알 수 있게 되었다.(4) 실험을 통해 느꼈던 점기존에는 혼합물을 분류하는 법으로 증류, 분별깔때기, 크로마토그래피 정도밖에 알지 못했는데 이번 실험을 통해 pH를 조절함으로써 두 가지 혼합물을 분류할 수 있다는 점을 알게 되어서 정말 신기했다. 뿐만 아니라 부흐너 깔때기, 감압장치 등 낯선 화학 장치들을 영상으로나마 보게 되어 좋은 경험이 되었고, 다음 번에는 직접 실험실에서 이러한 장치들을 이용해 실험을 진행해보고 싶다는 생각이 들었다.5. Reference일반화학 / p423~426 / J.E.Brady 외 2인 / 자유아카데미표준 일반화학실험/ Page 40 ~ 45/ 대한화학회/ 천문각 Hyperlink "https://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=1115&docId=50062101&qb=SHlkcm94eWRlIGlvbg==&enc=utf8&section=kin&rank=1&search_sort=0&spq=0" https://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=1115&docId=50062101&qb=SHlkcm94eWRlIGlvbg==&enc=utf8&section=kin&rank=1&search_sort=0&spq=0 Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3391130&cid=60289&categoryId=60289" https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3391130&cid=60289&categoryId=60289

자연과학| 2020.06.14| 3페이지| 1,000원| 조회(427)

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