전량분석에 의한 패러데이 상수의 결정, 일반물리학 및 실험2

소개글

전량분석에 의한 패러데이 상수의 결정, 일반물리학 및 실험2에 대한 보고서 자료입니다.

목차

요약
1. 서론
2. 실험과정
2.1. 실험기구 및 시약
2.2. 실험과정
3. 결과 및 해석
4. 고찰 및 결론
5. 인용문헌

본문내용

연결하고 Carbon rod를 Anode에 연결하여 0,1 M CuSO4 수용액 30mL에 담근다.
③ Power supply를 콘센트에 연결하여 접지한다.
④ Power supply의 전원을 키고 voltage를 조절하여 0.02A를 가해주며 10초마다 전류값을 측정하여 스프레드시트에 기록한다. (5분동안)
⑤ Cu wire 와 Carbon rod를 de-ionized water로 잘 씻고 건조한 후에 무게를 측정한다.
⑥ 스프레드시트를 이용해 charge 값을 계산하고 전극 질량의 변화값을 이용하여 Faraday constant를 계산한다.
⑦ Cathode와 Anode의 전극을 바꿔서 ①-⑥를 반복한다.
3.2. B. Electrolytic reaction in KNO3 Solution
① Cu wire를 5~6cm 정도 사포질하여 표면이 반짝이도록 만든다. Cu wire를 Anode를 연결하고 Carbon rod를 Cathode에 연결하여 0.1M KNO3 수용액 30mL에 담근다.
② 접지가 된 Power supply의 전원을 키고 voltage를 조절하여 0.02A를 가해주며 변화를 관찰한다.(5분동안)
3. 결과 및 해석
3.1. Calculate the Faraday constant in CuSO4 solution
cathode : Cu2+ + 2e- → Cu(s)
anode : 2H2O(l) → 4H+ + 4e- + O2(g)↑
처음 Cu 무게(g)
0.5902
처음 Carbon rod 무게(g)
5.933
나중 Cu 무게(g)
1.1057
나중 Carbon rod 무게(g)
5.9168
Cu 무게 차이(g)
0.5155
Carbon rod 무게 차이(g)
-0.0162
측정 횟수
측정 누적 시간
전류값(A)
1
10
0.023
2
20
0.020
3
30
0.016
4
40
0.014
5
50
0.014
6
60
0.020
7
70
0.015
8
80
0.023
9
90
0.024
10
100
0.025
11
110
0.023
12
120
0.023
13
130
0.024
14
140
0.022
15
150
0.022
16
160
0.022
17
170
0.021
18
180
0.022
19
190
0.020
20
200
0.021
21
210
0.018
22
220
0.021
23
230
0.020
24
240
0.020
25
250
0.022
26
260
0.023
27
270
0.022
28
280
0.023
29
290
0.022
30
300
0.023
시간-전류 그래프에서 구한 정적분 값 = q
q(전하량) = 6.41
F
A.1
실험값
395.082
이론값
96485
오차(%)
99.59%
3.2. A. Calculate the Faraday constant in CuSO4 Solution
cathode : Cu2+ + 2e- → Cu(s)
anode : Cu(s) → Cu2+ + 2e-
처음 Cu 무게(g)
0.582
처음 Carbon rod 무게(g)
5.256
나중 Cu 무게(g)
0.583
나중 Carbon rod 무게(g)
5.873
Cu 무게 차이(g)
-0.001
Carbon rod 무게 차이(g)
0.617
측정 횟수
측정 누적 시간
전류값(A)
1
10
0.024
2
20
0.023
3
30
0.023
4
40
0.023
5
50
0.022
6
60
0.022
7
70
0.024
8
80
0.026
9
90
0.026
10
100
0.026
11
110
0.025
12
120
0.026
13
130
0.025
14
140
0.025
15
150
0.025
16
160
0.025
17
170
0.025
18
180
0.026
19
190
0.025
20
200
0.024
21
210
0.022
22
220
0.022
23
230
0.022
24
240
0.025
25
250
0.023
26
260
0.025
27
270
0.023
28
280
0.022
29
290
0.020
30
300
0.020
시간-전류 그래프에서 구한 정적분 값 = q
q(전하량) = 7.14
3.3. B. Electrolytic reaction in KNO3 Solution
Cathode : 2H2O(l) + 2e- → H2(g) + OH_(aq)
anode : Cu(s) → Cu2+ + 2e-
Solution : Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2
anode에서는 기포가 끊임없이 올라왔고 cathode에서는 기포방울이 전극에 달라붙어있었다.
4. 고찰 및 결론
Cu wire를 anode로 놓고 carbon을 cathode로 놓는 것이 더 정확한 방법이라고 생각한다. Cu wire를 cathode로 놓을 경우 anode 쪽에는 H2가 발생하는데, 실험 도중에 cathode의 Cu 양에 문제가 생겼을 경우에 예를 들자면 반응 진행 중 생성된 Cu가 떨어져나간다던가, 질량 측정 중에 일부가 소실된다던가하는 경우에는 H2로는 실험 결과를 알 수 없기 때문이다. 반대로 copper를 anode로, carbon을 cathode로 놓을 경우 anode에서 줄어든 copper의 질량으로나마 패러데이 상수를 계산해볼 수 있다. cottrell 방정식에 따르면 일정 전압을 걸어주었을 때 시간이 지날수록 전류 값은 떨어져야 한다. 하지만 사진1번을 보면 그래프에서 전류의 값은 점점 올라가고 있다. 이것이 의미하는 것은 구리 전극의 산화된 외피가 다 떨어지지 않았음을 의미한다.
전해질로 CuSo4를 사용한 이유는 순수한 물은 전류가 흐르지 않기 때문에 전해질을 넣어주어야 하기 때문이다. 다만 H+보다 양이온이 되려는 경향이 큰 물질을 넣어주면 cathode에서 H2가 발생하기 때문에(H2는 기체여서 그 양을 측정하기 어렵기 때문에) H+보다 양이온이 되려는 경향이 더 큰 물질이 들어간 전해질이 필요해 CuSO4를 넣어준 것이다.
5. 인용문헌
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1190511&cid=40942&categoryId=32252
https://blog.naver.com/xianshiji/222147571013

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