수소의 몰부피 측정

소개글

수소의 몰부피 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 실험 방법

Ⅱ. 실험 결과

Ⅲ. 고찰

Ⅳ. 참고문헌

본문내용

다.
눈금실린더와 비커를 들어올려 비커의 물을 2/3 정도만 남겨 둔다. 이때, 눈금실린더의 안으로 공기가 들어가지 않도록 주의한다.
굽은 유리관과 고무호스를 테프론 테이프를 이용하여 수소 기체가 새지 않게 잘 막아주고 고무호스의 반대쪽을 가지달린 삼각 플라스크에 잘 연결한 후 역시 테프론 테이프로 잘 막아준다.
이렇게 연결한 굽은 유리관, 고무호스, 가지달린 삼각 플라스크, 비커와 눈금실린더를 후드로 가져간 다음 굽은 유리관의 끝 부분을 눈금실린더의 안으로 조심스럽게 넣는다. 이때, 공기가 눈금실린더의 안으로 들어가지 않게 주의한다.
1 cm × 2 cm 크기로 잘라진 아연조각을 사포로 다듬고 무게를 잰다.
6 M의 HCl 50 mL를 삼각 플라스크에 넣는다.
아연조각을 HCl 수용액잉 담긴 삼각 플라스크에 넣고 재빠르게 고무마개로 막아준다. 이때, 테프론 테이프를 이용하여 고무마개를 한번 더 막아준다.
HCl과 아연 조각이 반응하여 발생되는 수소 기체는 눈금 실린더에 천천히 차오른다.
수소 기체가 눈금 실린더에 가득 차서 새어나오기 전에 반응 중인 염산-아연이 담긴 삼각 플라스크를 고무 호스와 재빨리 분해한다.
아연을 HCl 수용액 속에서 재빠르게 빼내어 흐르는 물에 헹군다.
눈금실린더를 위아래로 조정하여 눈금 실린더의 수면과 비커의 수면 높이를 맞춘다. 두 수면을 맞춰주는 이유는 혼합기체의 압력과 대기압과 같도록 해주기 위해서이다.
이제 수소 기체의 부피를 측정한다. 이때 눈금실린더가 뒤집어져 있으므로 눈금을 거꾸로 읽어 측정한다.
부피 측정을 마친 후 온도계를 이용하여 비커 내의 물의 온도를 측정한다.
※ 실험 시 주의사항
염산 수용액은 강산이므로 피부에 화상을 일으키고 옷에 묻으면 손상되니 접촉하지 않도록 주의해야 한다. 만일 피부에 묻으면 신속하게 물로 씻어야 한다.
수소 기체는 가연성이므로 불꽃에서 멀리 해야 하며 실험이 끝난 후 수소 기체는 후드에 버려야 한다.
시험관에 남은 염산은 폐시약 보관 병에 버리거나 조교의 도움으로 염기와 중화시킨 뒤 싱크대의 하수구에 버린다. 종이 필터는 쓰레기통에 버린다.
눈금 실린더에 공기방울이 생기지 않도록 입구를 잘 막은 다음 뒤집어준다.
※ 사용한 기구 및 시약
-기구
테프론 테이프 굽은 유리관 온도계 가지달린 삼각플라스크
비커, 눈금 실린더, 집게
-시약
염화수소_HCl
몰질량 : 36.45 g/mol
농도 : 35.0 ~ 37.0 %
제조회사: 삼천순약공업주식회사
※ 실험 과정 사진
금속 아연의 질량 측정
아연 첨가 전 실험 세팅
아연의 산화 및 수소 기체 발생
수소 기체가 실린더에 가득 차기 전 분리하는 모습
눈금 실린더와 비커의 수면 조정
비커 속 물의 온도 측정
Ⅱ. 실험 결과
※ 측정 및 보고사항
아연(Zn)의 질량
mZn=(Zn의 무게 + 평량접시/종이 의 무게) - 평량접시/종이의 무게 =(0.79 )g
비커의 수온(Kelvin)
Twater(K)=Twater(℃)+273.15=( 291.15 )K
물의 증기압
(식 (9-9)를 이용)
( 2.1 × 103 )Pa, 표 9.1의 값과 비교하시오
건조한 H2 기체의 압력
PH2=대기압 물의 증기압
=( 1.013 x 105 )Pa-( 2.1 × 103 )Pa
=( 0.992 x 105 )Pa
표준 상태에서 보정한 건조한 H2 기체의 부피
VH2(STP)=[(P1V1)/T1][T2/P2]
P1=PH2=( 0.992 x 105 )Pa
T1=Twater
V1=VH2(실험): 실험에서 측정한 수소 기체의 부피
STP에서: P2=1.013 x 105Pa; T2=273.15K
아연과 염산의 반응
A Zn(S) + B HCl(aq) → C H2(g) + D ZnCl2(aq)
위 반응의 계수 A, B, C, D를 구하시오
A = ( 1 ), B = ( 2 ), C = ( 1 ), D = ( 1 )
따라서 아연( 1 )몰이 반응하면 수소는 ( 1 )몰이 발생한다.
생성된 H2 기체의 몰수 (반응한 아연금속의 질량으로부터 계산)
MZn=Zn의 몰질량(molar mass) = ( 65.38 )g/mol
nH2=[Mzn/(AMzn)] x [(C moles H2)/(A moles Zn)
=( 0.01 ) moles
※ 계산 과정
아연(Zn)의 질량(실험에 소모된 질량) = (초기 질량) - (나중 질량) = 1.19 g - 0.4 g = 0.79g
비커의 수온18 ℃ + 273.15 ℃ = 291.15 K
물의 증기압P = e(20.386 - 5132/T) = e(20.386 - 17.627) = e2.759 = 15.78 mmHgP18 ℃ = 15.78 mmHg × = 2.1 × 103 Pa = 2.1 kPa
건조한 H2 기체의 압력PH2 = 대기압 - 물의 증기압 = ( 1.013 × 105 )Pa - ( 0.021 × 105 )Pa = ( 0.992 × 105 )Pa
에서 로 나타낼 수 있다.P1=PH2=( 0.992 x 105 )PaT1=TwaterV1=VH2(실험): 실험에서 측정한 수소 기체의 부피STP 에서 P2=1.013 x 105 PaT2=273.15K 이므로 = 0.160 L = 160 mL
아연과 염산의 반응A Zn (s) + B HCl (aq) → C H2 (g) + D ZnCl2 (aq)1 Zn (s) + 2 HCl (aq) → 1 H2 (g) + 2 ZnCl2 (aq)∴ 아연 1몰이 반응하면 수소는 1몰이 발생한다.
생성된 H2 기체의 몰 수 (반응한 아연 금속의 질량으로부터 계산)MZn = Zn의 몰질량 = 65.38 g/mol
생성된 H2 기체 부피 이론값
오차율 = = = 28.6 %
Ⅲ. 고찰
위 실험은 금속이 산과 반응하여 수소 기체를 발생시키는 원리를 이용하여 아연 금속과 6 M HCl을 반응시켜 수소 기체를 수상치환하여 얻는다. 수상치환을 하는 이유는 수소 기체가 물에 잘 녹지 않기 때문이다.
우리 조는 위 실험을 총 3번 진행하였다. 첫 번째와 두 번째 실험에서는 예비 레포트와 같이 8 M HCl을 만들어서 실험하였다. 그랬더니 아연 조각이 너무 빨리 반응하여서 아연 조각의 질량을 재기가 힘들었다. 또한 넣자마자 강렬하게 반응했기

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