화공기초실습설계 다니엘 전지 결과 레포트

소개글

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목차

Ⅰ. 실험 목적

Ⅱ. 실험 원리

Ⅲ. 시약 및 기구

Ⅳ. 실험방법

Ⅴ. 실험결과

Ⅵ. 고찰

Ⅶ. 참고문헌

본문내용

액의 농도변화에 따른 기전력 측정 [표1]
ZnSO4 (M)
CuSO4 (M)
이론값(V)
측정값(V)
0.05
0.05
1.1
1.088
0.1
0.1
1.1
1.093
0.2
0.2
1.1
1.092
2. ZnSO4 의 농도변화에 따른 전압 측정 (CuSO4 농도 일정) [표2]
ZnSO4 (M)
CuSO4 (M)
이론값(V)
측정값(V)
0.05
0.1
1.109
1.090
0.1
0.1
1.100
1.093
0.2
0.1
1.091
1.079
3. CuSO4 의 농도변화에 따른 전압 측정 (ZnSO4 농도 일정) [표3]
ZnSO4 (M)
CuSO4 (M)
이론값(V)
측정값(V)
0.1
0.05
1.091
1.088
0.1
0.1
1.100
1.093
0.1
0.2
1.109
1.101
Ⅵ. 고찰
이번 실험을 통해서 전지의 기본적인 원리에 대해 알게되었다. 먼저 [표2]를 살펴보면, 황산아연 수용액의 농도가 증가할수록 이론값은 감소한다. 이는 네른스트 식을 이용하여 구할 수 있다.
다니엘 전지 실험에서 네른스트 식의 수용액 농도에 영향을 주는 부분은 -ln이다.
따라서 황산구리 수용액의 농도와 황산아연 수용액의 농도가 같을 때 ln1은 0이므로 두 전위차는 1.1V이고 황산구리 수용액의 농도가 황산아연 수용액의 농도보다 클 때 ln값은 음수이므로 -ln값은 양수가 된다. 따라서 두 수용액의 농도가 같을 때보다 전위차가 커지게 된다. [표2]에서 황산아연 수용액의 농도가 증가할수록 측정값도 대략적으로 감소하는 것을 볼 수 있다. 또한 [표3]에서 이론값이 증가하고 측정값 또한 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 대략적으로 실험이 제대로 이루어졌다고 볼 수 있다. 하지만 이론값과 결과값이 차이가 난다. 오차원인에 대해 생각해보면 몇 가지 이유가 있다.
첫번째, 시약의 무게를 계산값과 정확히 일치시키는 것이 어려웠기 때문에 ±0.01 g의 오차가 발생했다. 또한 질량 측정기에 흘린 시약도 측정되어 오차를 일으켰다고 볼 수 있다.
두번째, 용액의 부피가 정확하지 않았다. 실험실 여건상 충분한 비커가 준비되지 않았다. 따라서 100 mL당 몰 수를 구해 해당 농도의 수용액을 만드려고 했지만, 100 mL 비커가 부족했다. 그래서 삼각플라스크, 비커, 눈금실린더를 이용하여 수용액을 만들고 두 개의 50 mL 비커에 옮겨담아 실험을 진행하였다. 다양한 부피 측정 기구를 이용했기 때문에 3번의 실험을 위해 삼각플라스크를 이용해 150 mL를 제조한 수용액이 50 mL 비커로 옮겨담으니 약간 모자르거나 남았다. 이는 50 mL 비커를 기준으로 150 mL보다 더 많이 또는 적게 만들었다는 것이 된다. 그렇기 때문에 몰농도 또한 이론값과는 많이 차이가 났을 것이다.
세번째, 실험 측정시간에 의해 오차가 발생했다. 두 개의 비커를 실험마다 씻고 말려가며 진행했기 때문에 시간이 굉장히 부족했다. 그리고 두 수용액에 금속판을 넣고 염다리를 연결하자마자 전압을 측정했기 때문에 반응이 활발히 일어나기 전에 전압을 측정했다. 전압이 이론값보다 작게 나와서 1분정도 기다리고 측정을 해 봤지만 별 차이가 없었다. 대략 최대 전압이 몇 분 후에 나타난다는 정보를 알지 못했기 때문에 최대 전압을 찾지 못했다.
네번째, 방전이 일어나서 전압이 이론값보다 작게 나타났다. 실험실 주위에는 다양한 전자장비가 존재한다. 핸드폰만 해도 바로 옆에 있었기 때문에 전압 측정에 영향을 끼쳤다고 볼 수 있다. 또한 공기 중에서도 방전이 일어났기 때문에 오차가 발생했다.
실험을 통해 막연하게만 알고있던 전지에 대해서 정확한 이론과 방법을 알게 되었다. 현재 우리가 많이 쓰는 건전지도 다니엘 전지와 같은 원리일까? 라는 생각도 하게 되었다. 추후에 기회가 된다면 위의 오차원인을 최대한 개선하여 정확한 값을 얻고싶다.
Ⅶ. 참고문헌
“일반화학실험(개정판)”, 홍익대학교 화학교재편찬위원회, 홍익대학교 출판부(2000), pp.153~158
“레이먼드창의 기본일반화학 7th\", Raymond Chang/Jason Overby,사이플러스, pp.622~629
“다니엘 전지에서 염다리의 역할에 대한 연구”, 이지영, 교육학 석사학위논문(2018), pp.35~49
“데이비드 볼의 물리화학 2nd”, David W. Ball, 사이플러스(2017), pp.251~258
“전기화학”, 정순기, 사이텍미디어(2000), pp.36~ 45, pp.100~102
“일반화학실험”, 송호봉 외 4명, 탐구당, pp.191~197

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