일반화학실험 | 과산화수소의 제조

 

 

 

과산화수소의 공업적 제조법

과산화수소(H₂O₂)는 공업적으로는 황산수소암모늄 용액을 감압증류하면 얻어진다. 황산수소암모늄의 수용액에 전기분해촉진제를 첨가해서 전기분해하여 양극산화(陽極酸化)에 의해 과산화이황산암모늄의 수용액을 만들고, 이것에 다시 황산을 첨가해서 감압증류하여 진한 용액을 만든다.

 

2NH₄HSO₄ + O → H₂O + (NH₄)₂S₂O₃

(NH₄)₂S₂O₃ → 2H₂SO₄ + H₂O₂

 

 

노르말농도

규정농도 ·당량농도라고도 한다. 용액 1ℓ 속에 녹아 있는 용질의 g당량수를 나타낸 농도를 말하며, 기호 N으로 표시한다. 산 ·알칼리의 중화반응 또는 산화제와 환원제의 산화 ·환원반응의 계산 등에 널리 이용된다. 그러나 같은 물질이라도 관여하는 화학반응에 따라 g당량수가 달라지는 경우가 있으므로, 농도의 표시법으로서는 애매한 점이 있다.

 

예를 들어 과망간산칼륨을 산성용액 속에서 환원제로 반응시키면 망간이 7가에서 2가의 상태로까지 환원되므로, 과망간산칼륨의 식량의 1/5이 1ℓ 속에 포함되는 용액을 1노르말농도로 한다. 그러나 중성에서 반응시키는 경우에는 망간이 7가에서 4가의 상태로 환원된다. 따라서 1ℓ 속에 식량의 1/3을 함유하는 용액이 1노르말농도가 된다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 증류수 300g에 과산화바륨 0.48g을 넣어 혼합했다.

 

2) 실험의 정확한 이론을 따르면 증류수 500㎖에 10g 과산화바륨을 넣어야 하나, 진행된 실험은 이 용액을 두 번째 단계에서 만든 묽은 황산과 반응하였을 때 침전이 생기는 것을 정확히 관찰하기 위하여 과산화바륨의 용해도(0.16g / 100g H₂O)에 맞춰서 증류수와 과산화바륨의 양을 조절했다.

 

100 : 0.16 = 300 : X. ∴ X = 0.48g

 

3) 0.5N 의 묽은 황산을 만들기 위해 200㎖의 증류수에 황산 4.9g을 가했다.

 

1000 : 49 = 200 : x. ∴ X = 9.8g (← 1N 일 때)

 

4) 여기서 49 = 98.07/2를 의미하는 것이며, 분자 2의 의미는 황산에서 산으로 작용하는 1당량의 수소를 함유하는 산의 양인 당량을 말한다. 황산은 산으로 작용하는 수소가 2이다. 따라서 0.5N 의 묽은 황산 제조에는 처음 증류수의 양을 200㎖로 정했으므로 4.9g의 황산이 필요하다.

 

5) 0.5N 묽은 황산을 증류수와 과산화바륨 혼합용액에 첨가한다.

 

6) 우유빛의 침전이 관찰 가능했다.

 

7) 감압여과기인 Aspirator로 여과하였다.

 

8) 비교적 순수한 과산화수소가 얻어진다.

 

9) 얻어진 과산화수소에 KI용액을 떨어뜨렸다.

 

10) KI용액은 과산화수소 검출 시약으로 떨어뜨렸을 때, 황갈색으로 변하면 과산화수소가 생성되었다는 것이다. 실제로 노란빛으로 색깔변화가 있었다.

 

 

 

[일반화학실험] 과산화수소의 제조 레포트