용해열 측정 실험_결과레포트 [A+]

소개글

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목차

1. Abstract
2. Experiment
3. Result & Discussion
4. Conclusion
5. Reference

본문내용

액의 몰수 () (mol), 와 을 구하는 공식은 다음과 같다.
염화칼슘의 분자량 = 110.99 g/mol, 질산암모늄의 분자량 = 80.05 g/mol
물의 분자량= 18 g/mol , 물의 질량= 98.67 g
이를 이용해 여러 가지 값을 구하여 정리하면 다음 Table 3, 4와 같다.
질량 (g)
(℃)
열량
(kJ)
용해열()
(kJ)
용액의 몰수
() (mol)
(kJ/mol)
10
13.5
6.162
-68.13
0.016
-4206
20
23.5
11.71
-64.76
0.032
-2037
30
33
17.83
-65.74
0.047
-1402
40
41
23.88
-66.03
0.062
-1072
Table 3. 염화칼슘()의 양에 따른 (℃), 열량 , 용해열과 용액의 몰수 와 값
Fig 4. 염화칼슘 질량(g)에 따른 총괄성 변화 ()
질량 (g)
(℃)
열량
(kJ)
용해열()
(kJ)
용액의 몰수
() (mol)
(kJ/mol)
10
-6
-2.738
21.82
0.022
976
20
-9.5
-4.73
18.85
0.044
432
30
-13
-7.03
18.66
0.064
291
40
-16.5
-9.61
19.18
0.084
230
4. Conclusion
이번 실험은 열 손실이 적은 봄베열량계를 이용해 염화칼슘과 질산암모늄의 질량을 달리해 물 100ml와 혼합한 후 시간별로 용액의 온도변화를 측정하고 용해열을 구해보는 실험이었다. 반응이 완료될 때까지 걸린 시간은 각 용액마다 상이했고, 보통 3분안에 반응을 끝마쳤다. 실험을 통해 얻은 온도변화값()와 용액의 질량, 물의 비열을 이용해 용액의 열용량을 구하고, 이 열용량의 값과 용액의 몰수를 이용해 용해열을 계산한다. 또한 이 용해열을 이용해 마지막으로 식을 통해 용액의 총괄성값을 계산해준다.
결과를 보면 염화칼슘()은 물에 용해될 때 열을 방출하는 발열반응이 일어나므로 용해열의 값이 음수이고, 용액의 총괄성 그래프는 올라가는 것을 알 수 있다. 또한 질산암모늄은 열을 흡수하는 흡열반응이므로 용해열의 값이 양수이며 용액의 총괄성 그래프는 내려간다.
이번 실험을 통해 용질의 질량, 즉 용액의 몰수가 증가할수록 온도변화량은 커진다는 것을 알 수 있으며 따라서 용액의 몰수와 온도의 변화량은 비례관계에 있다는 것을 유추할 수 있다.
하지만 이번 실험의 값이 1에 아주 가까운 숫자가 나오지 못했다는 것은 완벽히 성공하지는 못했다는 의미일 것이다. 실험에 오차가 생긴 원인을 몇 가지 분석해보면, 우선 각 시약들의 성질에서 염화칼슘은 조해성, 질산암모늄은 흡습성이 존재했다. 이로 인해 염화칼슘 시약은 공기 중에 노출이 되어있을수록 수분을 흡수해 녹아버려 질량이 달라졌을 수 있고, 질산암모늄 시약은 공기중에 노출되어 수분을 흡수하는 흡습성 때문에 질량이나 성질 자체가 변화되었을 수 있기 때문에 이는 실험에서 중요한 오차 원인으로 꼽을 수 있다. 다음으로 실험 당시 시간 변화에 따른 온도의 변화량을 측정할 때 철사 젓개로 용액을 저어주어야 하는데 젓개가 고정되어 움직이지 않았기 때문에 대신해 봄베 열량계를 흔들어 주었다. 그런데 열량계를 흔들었을 때는 흔들지 않았을 때보다 온도의 변화량이 훨씬 커지는 것을 관찰하였다. 이는 흔드는 속도나 흔드는 것 자체의 유무에 따라 온도 변화량의 차이가 매우 커질 수 있다는 것이기 때문에 또 하나의 오차의 원인이 되었을 것이라고 생각한다.
5. Reference
[1] 용해열 예비레포트
[2] MSDS (안전보건공단 화학물질정보)
[3] William L. Masterton, 화학교재연구회, 2014, 일반화학 제7판, 사이플러스, 244~261p

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