일반화학실험 | 화학양론

 

 

 

TIP

 

 

화학반응에서 반응물과 생성물의 질량으로부터 화학반응식의 계수(몰비)를 구한다.

 

 

 

화학 반응

화학반응은 질량에너지 보존의 법칙에 따라 일어난다. 다시 말해서 화학반응에 관여하는 반응물에 있는 각 원소의 원자수는 생성물에 있는 같은 원소의 수와 같아야 한다. 화학자들은 많은 양의 원자와 분자, 즉, g, ㎏, 그리고 M(몰농도) 등의 단위로 원자와 분자를 다루고 있다. 여기서 몰의 개념은 다음과 같다.

 

1. 6.02×10²³개의 탄소원자(원자량 12.0)는 실제로 12g의 탄소-12이다. 이것은 아보가드로 수라고 알려져있다.

 

2. 아보가드로 수 =6.02×10²³, 단위(원자, 이온, 분자, 화학식 단위) = 1몰

 

3. 어떤 원소의 6.02×10²³개 원자의 질량을 그램으로 나타낸 것을 그 원소의 g 원자량이라 한다. 따라서 나트륨의 g원자량은6.02×10²³ =23.0g이다.

 

4. 화합물에 대하여 화학식 단위를 g으로 나타낸 질량을 화합물의 화학실량이라 한다. 따라서 화합물의 화학실량은 화학식에 나타난 모든 원소의 원자량을 합한 것을 g 단위로 나타낸 것과 같다. 예를 들어 NaCl의 화학실량은 58.5g=6.02×10²³개의 NaCl 단위이다. 반응물과 생성물의 질량으로부터 화학반응식의 계수를 계산할 수 있다. 따라서 본 실험에서는 구리와 질산은을 반응시켜 은과 질산구리(Ⅱ)를 얻은 다음 반응물과 생성물의 질량을 측정하고 이러한 질량 데이터로부터 화학반응식의 계수를 구한다.

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실험 방법

Step 1

1) 먼저 기록할 데이터표를 준비한다. 깨끗한 비이커(250㎖)를 말려 준비한다. 비이커에 A라고 표시하고, 0.01g까지 무게를 잰 다음 기록한다. 실험에서는 계속 같은 저울을 사용한다.

 

2) 5～10㎝ 구리줄의 무게를 0.01g까지 재서 기록한 다음 그림과 같이 갈고리를 만들어 한쪽 끝을 비이커에 건다. 나머지 줄을 작은 시험관 주위에 감는다.

 

3) 0.3g의 AgNO₃ 결정을 비이커 A에 담고 무게를 0.01g까지 잰다.

 

4) 비이커에 절반 정도 증류수를 붓고 AgNO₃ 결정이 모두 녹을 때까지 유리막대로 젓는다. 다음에 구리줄을 이 용액 속에 넣고 몇 분 뒤 그 결과를 관찰한다.

 

Step 2

1) 구리줄을 들어올리고 비이커를 흔들면서 생성된 찌꺼기를 씻기병의 증류수로 헹궈 씻는다.

 

2) 씻은 구리줄을 아세톤이 들어 있는 비이커에 넣어 적신다. 구리줄에 묻은 아세톤을 종이로 묻혀 낸 다음 건조시키고 그 무게를 0.01g까지 잰다. 구리줄을 다시 시약병에 넣는다.

 

3) B라고 써 붙인 비이커를 준비하고 비이커 A의 용액을 비이커 B에 붓는다. 비이커 A의 결정에 3～5㎖ AgNO₃ 용액을 가하고 남아 있는 구리 입자와 반응하도록 천천히 젓는다. 결정이 깨뜨려지지 않게 한다. 젓는 것을 머추고 결정을 가라앉히고 액체를 가만히 따라 버린다. 결정은 10～15㎖의 증류수로 두 번 또는 세 번 천천히 저으면서 씻는다. 6M NH₃(sq) 한 방울로 씻은 후 용액에 가한다. 마지막으로 씻은 용액에서 푸른색이 없어지면 구리가 모두 제거된 것이다. 푸른색이 남아 있으면 증류수로 계속 가볍게 씻고 상등액을 따라낸 다음 결정을 보관한다.

 

4) 비이커 A를 건조 오븐에 넣는다(실험이 끝날 때까지)

 

 

Step 3

1) 건조한 AgNO₃ 을 비이커 A에 넣고 비이커(이미 천 번째 실험에서 비이커 A의 무게는 쟀다.) 의 무게를 0.01g까지 재고 기록한다. 10～15㎖의 증류수를 가하고 AgNO₃ 가 모두 녹을 때까지 젓는다.

 

2) 깨끗하게 씻은 비이커 B를 건조시킨 다음 무게를 재고 기록한다. 여기에 2g의 NaCl을 가하고 비이커와 그 속의 내용물의 무게를 0.01g까지 잰다. 다음에 이 비이커에 10～15㎖의 증류수를 붓고 고체가 녹을 때까지 천천히 젓는다.

 

3) AgCl의 흰색 침전이 생긴다. 비이커 A를 석면 쇠그물 위에 놓고 액체가 맑아질 때까지 천천히 가열한다.

 

4) 한 장의 거름종이 무게를 0.01g까지 재고 기록한다. 거름종이를 접어서 깔때기에 끼운 다음 비이커 A의 맑은 용액을 거르고 비이커 B에 거른 액을 받는다.

 

5) 씻기병으로 비이커 A를 씻고, 씻은 물을 거름종이에 천천히 붓는다. 비이커 A의 침전을 5～10㎖의 증류수로 다시 씻는다. 거름종이와 그 속의 물질을 비이커 A에 주의하여 넣는다. 거름 종이와 그 속의 물질을 포함한 비이커 A와 거른 액을 포함한 비이커B를 다음 실험때까지 건조 오븐에서 건조시킨다.

 

 

 

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