[일반화학실험 A+ 1등 레포트] 실험 18. 산 염기 적정 실험 결과보고서

소개글

[일반화학실험 A+ 1등 레포트] 실험 18. 산 염기 적정 실험 결과보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험 데이터 및 처리
실험 결과에 대한 고찰
다음의 질문에 답하시오.
참고문헌

본문내용

내놓는 물질을 말한다. 이를 적정하는 것을 산-염기 적정이라고 한다. 산의 표준액을 활용하여 염기를 적정하는 경우를 산의 적정이라고 한다. 염기의 표준액을 활용하여 산을 적정하는 것을 염기 적정이라고 한다. 적정은 반응에서 두 물질이 동등한 양만큼 존재할 때까지 이미 알고 있는 양의 물질을 가해 또 다른 물질의 양을 결정하는 방법을 말한다. 몰농도는 용액 1L 속에 녹아 있는 를 몰농도라고 한다. 몰농도의 단위는 M 혹은 mol/L를 사용한다. 의 수식을 만족하며 몰농도는 온도나 압력 변화에 영향을 받는다. 당량점은 중화반응을 포함하여 모든 적정 과정에서 적정당하는 물질과 적정하는 물질 사이에 양적인 관계를 이론적으로 계산하여 구한 점을 말한다. 적정 과정에서 시료에 대하여 화학 양론적으로 당량의 표준 시약이 첨가된 점이다.
종말점은 적정이 끝나는 지점을 의미하며 실제 실험 과정에서 적정이 완료되었다고 판단하여 적정을 중단하는 지점이다. 이에 따라, 산에 염기를 첨가하는 과정에서 산과 염기가 정확하게 특정 비율이 되는 순간을 넘어서 염기가 조금 더 첨가되었을 때 지시약의 색이 변한다. 그러므로 이론적으로 시료에 대해 화학 양론적으로 정확하게 특정 비율을 기준으로 구한 점인 당량점은 종말점과 같지 않은 경우가 다수 존재한다.
실험에 주로 사용된 기구는 뷰렛, 피펫, 부피플라스크, 막자와 막자사발, 깔때기, 삼각플라스크, 저울 등이 있으며, 주로 사용된 시약은 아스피린, NaOH, KPH 표준용액, 식용식초, 페놀프탈레인 용액이 있다. 주요 실험 기구의 사용법과 사용 시 유의사항 그리고 용액의 물리/화학적 특성과 사용 시 주의해야하는 사항에 대해 사전에 조사하고 익혀두어야 한다.
본 실험자는 이번 실험을 통해 우리가 생활에서 사용하고 있는 식용식초와 아스피린을 분석하고 농도를 구해 볼 수 있었다. 본 과정을 통해 식용식초에 아세트산이 아스피린 알약에는 산을 포함하고 있으며 염기인 수산화나트륨을 이용하여 산- 염기 적정을 통해 이들의 산 농도를 알아내는 과정을 학습할 수 있었다. 또한, 용액의 적정과 희석에 대해 탐구할 수 있었다. 더불어, 실험 과정에서 희석하는 방법과 와 를 활용하여 용액의 몰수와 몰농도를 정하는 방법에 대해 명확하게 익힐 수 있었다.
본 실험에서는 실험방법과 유의사항에 주의하여 실험하였기에 오차가 적게 발생하였다. 몰농도와 노르말 농도 그리고 몰수를 계산하는 과정에서 다소 반올림의 오차가 발생했을 것으로 사료된다. 반올림의 오차를 줄이기 위해 가능한 하나의 식을 작성하여 전부 계산한 다음에 유효숫자를 정리해 주어야 한다. 다음 실험 과정에서도 본 실험과 같이 수칙과 주의사항에 근거하여 정밀한 실험기구를 통해 실험을 진행하면 오차가 적을 것으로 사료된다.
다음의 질문에 답하시오.
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1. 이번 실험에서는 NaOH 용액의 농도를 정확히 결정하기 위하여, KHP 표준용액으로 적정을 하였다. NaOH의 무게를 정확히 측정하여, 정확한 농도의 NaOH 용액을 제조하는 것은 어떤 문제가 있는가?
NaOH는 조해성 물질이다. 따라서 NaOH 시약병의 마개를 개봉하자마자 실험실 공기 중에 있는 수분을 흡수하여 쉽게 녹는다. 그러므로 일정량의 NaOH 고체 시약의 무게를 달아서 옮기는 과정에서 약 수저와 유산지 등에 용해된 NaOH가 달라붙어서 정확한 양을 측정하여 옮기는 것에 어려움이 있다. 이에 따라 일반적으로 NaOH를 활용하여 용액을 제조하는 경우에는 대략적인 양의 NaOH를 재빠르게 측정하여 용액을 제조한다. 이러한 문제점으로 인해 NaOH의 무게를 정확히 측정하여 정확한 농도의 NaOH용액을 제조하기 어렵기 때문에 농도가 정확한 산 표준용액으로 적정하여, 정확한 NaOH 용액의 농도를 산출해 내는 표준화를 진행하는 것이다.
2.
(a) KHP 분자의 구조를 그리고, acidic hydrogen은 어느 것인지 밝혀라. KHP와 NaOH 적정의 화학반응식을 적어라.
acidic hydrogen은 용매에 용해시켰을 때, 해리 평형에 관여하는 수소원자 즉 양자를 의미한다. 이에 따라, KHP 분자의 acidic hydrogen은 하단 우측 그림 중 주황색으로 표시한 수소원자이다.
KHP 분자의 구조
KHP 분자의 acidic hydrogen
더불어, KHP와 NaOH의 화학반응식은 다음과 같다.
(b) 식용 식초와 NaOH 적정의 화학반응식을 적어라.
식용 식초는 이다. 따라서 식용 식초와 NaOH 적정이 화학반응식은 다음과 같다.
(c) 아스피린 분자의 구조를 그리고, acidic hydrogen은 어느 것인지 밝혀라. 아스피린과 NaOH 적정의 화학반응식을 적어라.
acidic hydrogen은 용매에 용해시켰을 때, 해리 평형에 관여하는 수소원자 즉 양자를 의미한다. 이에 따라, KHP 분자의 acidic hydrogen은 하단 우측 그림 중 주황색으로 표시한 수소원자이다.
아스피린 분자의 구조
아스피린 분자의 acidic hydrogen
더불어, 아스피린과 NaOH 적정의 화학반응식은 다음과 같다.
3. 당량점(equivalence point)과 종말점(end point)은 어떻게 다른가?
당량점은 중화반응을 포함하여 모든 적정 과정에서 적정당하는 물질과 적정하는 물질 사이에 양적인 관계를 이론적으로 계산하여 구한 점을 말한다. 적정 과정에서 시료에 대하여 화학 양론적으로 당량의 표준 시약이 첨가된 점이다.
종말점은 적정이 끝나는 지점을 의미하며 실제 실험 과정에서 적정이 완료되었다고 판단하여 적정을 중단하는 지점이다.
이에 따라, 산에 염기를 첨가하는 과정에서 산과 염기가 정확하게 특정 비율이 되는 순간을 넘어서 염기가 조금 더 첨가되었을 때 지시약의 색이 변한다. 그러므로 이론적으로 시료에 대해 화학 양론적으로 정확하게 특정 비율을 기준으로 구한 점인 당량점은 종말점과 같지 않은 경우가 다수 존재한다.
참고문헌
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일반화학, Steven S. Zumdahl, Cengage, 2018, 150쪽

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