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다니엘전지 예비및 결과입니다.

1. 실험 제목다니엘 전지 실험2. 실험 목표다니엘 전지의 특성과 원리를 이용하여 전지를 만들고 ZnSO4의 몰량변화에 따른 기전력차를 알아본다3. 실험 이론1)다니엘전지란?영국인 J.F.다니엘(1790∼1845)이 1836년 발명한 1차전지.황산아연 용액 속에 넣은 아연을 음극, 황산구리 용액 속에 넣은 구리를 양극으로 하며 두 용액을 염다리로 이어서 만든 전지이고, 기전력은 1.10 V 정도이다.구리는 이온화 경향이 작아 구리로 석출되고, 아연은 이온화 경향이 커서 용액 속에 녹아 들어가 무게가 감소하게 된다.2)다니엘전지의 전체 반응식전지로서의 구성은 (＋)Cu｜CuSO4｜ZnSO4｜Zn(－)이며,회로를 닫으면 양극에서 Cu2+＋2e-→Cu,음극에서 Zn→Zn2+＋2e-(e-는 전자)의 반응이 일어난다.3)다니엘전지의 기본원리음극에서 Zn→Zn2+＋2e-의 반응이 일어나 Zn2+는 용액 속으로 용해되고, 전자는 전선을 통해 양극으로 이동하게 된다.양극에서는 음극에서 온 전자가 용액속의 Cu2+와 Cu2+＋2e-→Cu의 반응을 일으켜 양극인 구리판에 용액속의 구리가 석출된다.이때 음극에서는 Zn2+가 용액 속에 용해되어 (+)이온이 많아지고, 양극에서는 용액속의 Cu2+가 석출되어 (-)이온이 많아지게 되고, 염다리에서 음극으로는 Cl-이온이 양극으로는 K+이온이 이동하여 전기적으로 중성을 유지 시켜준다.4)염다리-전기적 중성 & 용액 섞임 방지.전지가 일을 하기 위해서는 양쪽의 용액, 즉 반쪽전지가 전기적으로 중성을 유지해야 한다. 다니엘 전지와 같이 아연이 산화될 때 전극 주변에 Zn2+가 생겨 전하균형을 위해 음이온이 필요하다. 마찬가지로 Cu2+ 이온이 환원될 때, 용액에 SO42- 이온만 남게 되어 중성을 유지하기 위해 양이온이 필요하다. 염다리는 산화되는 전극으로는 Cl-이, 환원되는 전극위 용액으로는 K+가 이동하여 전기적인 중성을 유지시켜주면서 용액이 직접 섞이지 않도록 하는 역할을 한다.-이온의 분리직접 전자를 주고받지 못하게 이온을 분리시켜 주는 작용을 하는 역할을 한다.5)다니엘전지의 특징비교적 장시간 쓸 수 있고,전압의 동요나 불쾌한 기체의 발생이 없다.볼타 전지와 다르게 분극현상이 없다.분극현상이란, 처음의 기전력이 점점 줄어는 현상을 말합니다.다니엘 전지는 구리와 아연을 각각 다른 비커에 두고 하기 때문에 분극현상이 없다.4. 실험 순서1) 2개의 비커를 준비한다2) Zn판과 Cu판을 준비한다3) 두 금속판의 산화막을 사포로 제거한다4) 각 조별로 다른 몰량의 용액을 준비한다5) 몰수를 계산하여 만든 ZnSO4 용액과 CuSO4 용액을 비커에 일정용량을 담는다6) ZnSO4 용액에는 Zn판을, CuSO4 용액에는 Cu판을 넣는다7) 염산용액에 담근 염다리를 두 비커 사이에 연결한다8) 전압계로 두 판사이에 흐르는 전압을 측정한다5. 실험 결과1) 결과값ZnSO4CuSO4전 압1조0.1mol0.5mol1.04V2조0.2mol0.5mol1.074V3조0.3mol0.5mol1.071V4조0.4mol0.5mol1.067V2) 몰 계산(1) 0.3mol의 ZnSO4 제조ZnSO4 분말에는 7H2O가 포함이 되어 있으므로 정량 몰용액을 만들때주의해야 한다1M ZnSO4 = ZnSO4 ·7H2O(분자량 Zn:65.38, S:32.06, O:16, H:1)1M ZnSO4의 분자량 : {65.38+32.06+(16X4)} + {7X(2+16)} = 287.44g/mol1ℓ당 g수 : 분자량*몰/ℓ=질량/1ℓ=287.44g/1000㎖따라서, 1M의 ZnSO4 용액 1ℓ를 만들기 위해서는 287.44g의 용질이 필요하다※ 100ml의 0.3mol의 용액을 만들때의 용질의 g수시료안에 7H2O를 포함하고 있으므로, 1000ml-126ml=874ml874ml:100ml=287.56g:x∴ x=32.9g ← 1mol일때0.3M의 용액을 만드는 것이므로, 32.9gX0.3=9.87g따라서, 0.3몰의 용액 100ml를 만들때의 ZnSO4 시료는 9.87g만 있으면 된다(2) 0.5mol의 CuSO4 제조CuSO4 분말 역시 5H2O가 포함이 되어 있으므로 정량 몰용액을 만들때고려해서 제작한다1M CuSO4 = CuSO4 ·5H2O(분자량 Cu:63.54, S:32.06, O:16, H:1)1M CuSO4의 분자량 : {63.54+32.06+(16X4)} + {5X(2+16)} = 249.06g/mol1ℓ당 g수 : 분자량*몰/ℓ=질량/1ℓ=249.06g/1000㎖따라서, 1M의 CuSO4 용액 1ℓ를 만들기 위해서는 249.06g의 용질이 필요하다※ 100ml의 0.5mol의 용액을 만들때의 용질의 g수시료안에 5H2O를 포함하고 있으므로, 1000ml-90ml=910ml910ml:100ml=249.06g:x∴ x=27.37g ← 1mol일때0.5M의 용액을 만드는 것이므로, 27.37gX0.5=13.68g따라서, 0.5몰의 용액 100ml를 만들때의 CuSO4 시료는 13.68g만 있으면 된다3) 전체 반응식(1) 반쪽반응Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-Cu2+(aq) 2e- → Cu(s)(2) 전체반응

공학/기술| 2010.04.14| 6페이지| 1,500원| 조회(754)

실험, 예비, 결과, 다니엘전지, 전지화학

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