일반화학실험 | 이산화탄소의 발생

 

 

 

TIP

 

 

식물이나 동물은 대부분 탄소의 화합물로 되어 있다. 특히 식물계에서 대단히 중요한 역할을 하는 이산화탄소의 제법과 그 반응 및 성질을 관찰해 본다.

 

 

 

이산화탄소는 공기 중에 약 0.03% 포함되어 있다. 동식물의 호흡, 유기 물질의 산화, 탄소화합물이 연소할 때에 발생한다. 이산화탄소의 발생 반응을 화학 반응식으로 표시하면 다음과 같다.

 

C + O₂ → CO₂

CaCO₃ → CaO + CO₂

2NaHCO₃ → NaCO3 + H₂O + CO₂

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂

 

수산화칼슘 수용액에 이산화탄소를 통과시키면 탄산칼슘의 흰 앙금이 생기고, 여기에 이산화탄소를 계속 통하면 탄산수소칼슘이 되어 흰 앙금이 녹는다. 이 용액을 가열하면 다시 탄산칼슘이 침전된다.

 

이산화탄소는 색깔과 맛이 없는 기체로서 요소, 청량 음료, 드라이아이스, 이산화탄소 소화제 등의 제조에 쓰인다.

 

이산화탄소는 1기압, -78℃에서 기체가 직접 고체로 되고 5.1기압, -57℃에서 액화한다. 그러나 보다 높은 압력에서는 상온에서 액화한다.

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실험 방법

1. 이산화탄소의 발생

1) 100㎖ 삼각플라스크에 CaCO₃ 약 0.5g을 넣는다.

 

2) 플라스크 입구를 밀봉하고 다음과 같이 CO₂ 발생장치를 만든다.

 

3) 염산을 가한 뒤 입구를 밀봉하고 기체를 모은다.

 

4) 기체가 충분히 발생하면 성냥을 가까이 하여 불이 꺼지는지 확인한다.

 

2. 호흡으로 이산화탄소의 실습

1) 시험관에 수산화칼슘 용액을 5㎖ 정도 넣고 유리관으로 입김을 불어넣어 본다.

 

2) 이 때, 흰 앙금이 생기는가를 관찰하고, 계속 입김을 불어넣어 흰 앙금이 없어지는가를 관찰한다.

 

3. 청량 음료수에서 이산화탄소의 발생

1) 200㎖ 둥근 플라스크 속에 사이다 50㎖를 넣고 그림 (a)와 같이 장치하여, 가열할 때 발생하는 이산화탄소를 수산화칼슘 용액 속에 반응시켜 본다.

 

2) 중탕 냄비에 물을 넣고 물의 온도를 40~50°C로 가열하여 놓은 다음, 사이다가 들어있는 플라스크를 중탕 냄비에 넣고 플라스크를 흔들어 준다.

 

3) 발생하는 이산화탄소를 수산화칼슘 용액이 들어있는 병 속으로 넣어 흰 앙금이 생기는가를 살펴본다.

 

4) 생성된 흰 앙금이 없어질 때까지 이산화탄소를 발생시켜 본다.

 

4. 석회석으로 이산화탄소의 발생

1) 500㎖ 삼각 플라스크에 석회석 50g을 달아 넣는다.

 

2) 그림 (b)와 같은 이산화탄소 발생 장치를 꾸민다.

 

3) 유도관을 집기병 속에 넣고 유리판으로 덮어놓는다.

 

4) 안전 깔대기의 콕을 열고 석회석이 물이 잠길 정도로 물을 넣은 다음, 진한 염산을 조금씩 넣는다.

 

5) 이 때, 기체가 발생하면 콕을 닫고, 발생하는 기체를 하방 치환에 의하여 모은다.

 

6) 성냥불을 붙여 집기병에 넣어 불이 꺼지는가를 살펴본다.

 

7) 유도관을 수산화칼슘 용액에 넣고 흰 앙금이 생기는가를 알아본다.

 

5. 석회수와 CO₂의 반응

1) 시험관에 석회수 2㎖를 담는다.

 

2) 입구를 막고 빨대를 연결한다.

 

3) 빨대로 숨을 불어넣어 석회수의 변화를 관찰한다.

 

4) 석회수의 변화가 일어난 경우 계속 숨을 불어넣으며 변화가 있는지 관찰한다.

 

5) 4)를 가열하여 변화를 관찰한다.

 

6. 탄산수소나트륨으로 이산화탄소의 발생

1) 그림에서 위의 실험과 같은 조작으로 이산화탄소를 발생시켜 본다.

 

2) 탄산수소나트륨 대신 숯을 넣고 발생시켜 먼저번 실습과 비교해 본다.

 

 

 

[일반화학실험] 이산화탄소의 발생 레포트