화학반응속도 실험_예비레포트 [A+]

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목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 실험 기기 및 시약
4. 실험 방법
5. 참고문헌

본문내용

증명할 수 있다.
또한 반응속도가 기체 분자 여러개에 의존하는 경우에는 반응속도 식을 다음과 같이 표현할 수 있다.
④ 촉매의 영향
- 촉매는 화학반응의 진행경로를 바꿔줌으로써 활성화 에너지를 낮춰 반응속도를 더 빠르게 해주는 역할을 하는 물질이며, 정촉매라고도 한다. 활성화 에너지를 낮추면 반응을 할 수 있을 만큼 큰 에너지를 가지는 입자들의 수가 증가하기 때문에 반응속도가 빨라지게 되는 것이다. 이는 반응속도에는 영향을 주지만 공정 자체를 변화시키지는 않는다. 그러므로 촉매를 사용하지 않는 경우의 반응열이나 생성되는 물질의 몰수는 변하지 않는다. 촉매와 반대로 부촉매는 활성화 에너지를 높여 반응속도를 느리게 하는 촉매이다.
Fig 7. 촉매에 따른 활성화 에너지의 변화
3. 실험 기기 및 시약
(1) 실험 기기
① 비커 2개
② Mess-pipette 2개
③ 플라스크
④ 온도계
⑤ 스탠드
⑥ 항온조
- 유리 용기 외의 장치를 넣어 오랜 시간 이를 일정한 어떤 온도로 유지하는 용기이다.
Fig 8. 항온조
(2) 실험 시약
① 과산화수소 ( Hydrogen peroxide, )
- 촉매 반응에 의해 물과 산소로 분해된다.
Fig 9. 과산화수소의 분자 구조
- 그림문자 :
- 성상 : 액체 / 색상 : 무색
- pH : 5.1 (90 wt% 농도)
- 녹는점/어는점 : -11 ℃(90%, -39 C (70%))
- 초기 끓는점과 끓는점 범위 : 141 ℃(90%, 125 C 70%)
- 용해도 : 100 g/100㎖ (25℃)
- 점도 : 1.245 (액체)
- 분자량 : 34.01
- 위험성 및 유해성 : 산화성 액체, 급성 독성 (경구), 피부 부식성 및 자극성,
눈 손상성 및 자극성, 발암성, 특정 표적장기 독성,
만성 수생환경 유해성
② 요오드화 칼륨 ( Potassium iodide, )
- 이번 실험에서 과산화수소 ()를 분해하는 촉매로 사용된다.
- 그림문자 :
- 성상 : 고체, 과립이나 분말 / 색상 : 무색 혹은 흰색
- pH : 7~9
- 녹는점/어는점 : 681 ℃
- 초기 끓는점과 끓는점 범위 : 1323 ℃
- 용해도 : 148 g/100g (25℃)
- 분자량 : 166.0032
- 유해성 및 위험성 : 심한 눈 손상성 및 자극성, 생식독성, 특정 표적장기 독성
③ 이산화망가니즈 ( Manganese dioxide, )
- 이번 실험에서 과산화수소 ()를 분해하는 촉매로 사용된다.
Fig 10. 이산화망가니즈
- 그림문자 :
- 성상: 고체 / 색상 : 검은색
- 녹는점/어는점 > 723 K
- 인화성(고체, 기체) : 불연성
- 용해도 <0.1 ㎎/ℓ (불용성)
- 비중 : 5.21 (21 °C)
- 분자량 : 86.9
- 유해성 및 위험성 : 특정표적장기 독성
④ 증류수 (Distilled water, )
4. 실험 방법
(1) 농도의 영향
위 그림과 같이 기구를 장치하고, 물통(water trough)에는 실온의 물을 채워준다. (beaker 의 뜨거운 물을 가해야 할 때도 있다). Gas 측정기의 수준구(水準球)가 측정관에 물이 가득 차도록 가스 측정기에다 실온의 물을 넣는다.
① 플라스크에 0.1 M의 10 ㎖ 와 증류수 19 ㎖를 넣고 흔들어서 용액이 물통 (Water trough)의 온도와 같게 한다.
② 30%의 1 ㎖를 가하고 산소가 들어가지 않도록 재빨리 플라스크를 마개로 막는다. 한편, 실험하는 동안 물통 (water trough) 속의 플라스크를 계속 돌려주며 흔들고 있어야 하며, 시간 간격을 두고 발생하는 산소 용적을 관측한다.
③ 처음 용적은 대략 2 ㎖ 정도가 방출되었을 때 읽어준다. 수준구를 조절해 물의 높이를 맞춰 용적을 읽고, 또 플라스크를 흔들면서 용적을 읽는 순간의 시간을 기록한다. 용적은 2 ㎖의 간격으로 산소가 14ml 축적될 때까지 읽는다.
④ 증류수로 플라스크를 세척하고, 다음으로 0.1 M 10 ㎖와 18 ㎖를 가하고, 돌려 흔들어서 2 ㎖를 가해 마찬가지로 재빨리 마개로 막고 ③을 반복한다.
⑤ 플라스크를 세척하고 먼저 0.1 M 10 ㎖와 16 ㎖를 가하고 돌려 흔들어서 4 ㎖를 가하고 ③을 반복한다.
(2) 온도의 영향
① 실온에서 30%의 2 ㎖를 플라스크에 넣고 산소를 발생시켰을 때, 농도 실험 (1)의 ③ 방법과 동일하게 반복한다.
② 항온조에서 실온보다 10℃ 높게 하여 마찬가지로 30% 2 ㎖를 플라스크에 넣고 산소가 발생되는 속도를 기록한다.
③ 실온보다 20℃ 높게 하여 실험을 반복한다.
(3) 촉매의 영향
① 플라스크에 촉매 역할을 하는 약 0.1g을 넣은 후 30% 2 ㎖를 넣고 재리 마개를 막아주고 농도 실험 (1)의 ③방법과 동일하게 반복하여 실험하고 실험 (2)의 촉매 가 없는 경우와 반응 속도를 비교한다.
② 플라스크에 약 0.1g을 넣은 후 30% 2 ㎖를 넣고 발생되는 산소의 반응속도를 마찬가지로 실험 (2)의 가 없는 경우와 비교한다.
※ 와 의 화학반응식
※ 실험 시 주의사항
- 온도의 영향 실험뿐 아니라 모든 실험에서 플라스크를 먼저 항온조에 넣어 온도를 일정하게 유지시켜 주어야 한다.
- 반응 플라스크의 마개를 꼼꼼하고 신속하게 닫아주어 안에 들어 있는 산소가 손실되지 않도록 한다.
- 고무관에 공기가 샐 수 있는 구멍이 없는지 확인하며 실험을 진행한다.
- 과산화수소는 심한 눈과 피부 자극성을 가지며, 발암성과 급성 독성 뿐만 아니라 강한 산화력을 가지므로 주의해서 취급하도록 한다.
- 처음 용적은 2ml 정도가 방출되었을 때 읽어준다.
5. 참고 문헌
[1] Octave Levenspiel, ‘화학반응공학’, 사이텍미디어, 2010, 7~22page
[2] ‘2019년 3학기 2학기 실험노트’
[3] Hazardous Substances Data Bank (HSDB) - 실험 시약
[4] MSDS- 과산화수소, 요오드화 칼륨, 이산화 망간
[5] 네이버 두산백과 - 화학반응
[6] Masterton& Hurley, ‘일반화학 5판’, 자유아카데미, 2008 ,330~345 page

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