(일반화학실험) 화학반응속도

목차

1. 실험제목
2. 실험날짜
3. 실험 조 및 공동 실험자
4. 실험목적
5. 실험원리
6. 시약 및 기구
7. 실험방법
8. 결과
9. 고찰
10. 참고문헌

본문내용

다.
- 에 증류수를 넣는 이유
의 분해반응은 심한 발열반응이기 때문에 진한 과산화수소 용액을 묽혀서 사용.
- 왜 평균속도로 구하지 않고 순간속도로 구하는지
화학반응은 여러단계로 걸쳐서 일어나는데 이때 가장 느린 속도가 속도 결정의 단계이다. 이때의 순간 속도를 측정하여 전체 속도로 정해진다.
- 화학반응에 관여하는 모든 물질에 대해 생성속도와 소모속도가 일반적으로 동등하지 않음을 이미 알고 있을 것이다. 그러므로 모든 화학종에 대하여 동등한 반응속도를 정의하는 젓이 편리하게 된다. 시간무관성 화학량론을 나타내는 반응에 대해서는 반응진척도로써 반응속도를 정의할 수 있을 것이다.
반응물과 생성물에 무관한 반응진척도의 시간에 대한 도함수를 부피로 나눈 것으로써 정의한다. 즉 일반적 화학반응에 대해서는 다음과 같이 정리된다.
반응진척도와 양론적 계수는 반응에 대한 화학방정식이 있어야만 의미를 갖게 되므로, 반응 속도를 말할 때는 언제나 화학방정식을 명시해야만 한다.
- 촉매는 반응의 반응물이면서 동시에 생성물인 물질이며, 그 농도가 해당 반응의 속도식에는 들어가지만 평형상수식에는 들어가지 않는다. 예를 들면 다음과 같이 어떤 반응에 촉박가 관여 할 수 있다.
왼쪽에서 오른쪽으로 진행되는 반응속도가 다음과 같은 속도식을 따른다고 하자.
그렇다면 오른쪽에서 왼쪽으로 진행되는 반응속도는 다음과 같이 주어지게 된다.
평형에서는 이들 두 방향의 반응속도가 같아야 하므로
다음과 같은 평형식에서 촉매의 농도가 상쇄되어 버린다.
이로부터 촉매는 로 주어지는 해당 반응의 표준 Gibbs 에너지 변화를 바꾸지 못함을 알 수 있다. 또한 촉매는 정반응의 속도뿐만 아니라 역반응의 속도도 동등하게 증가 시킴을 알 수 있다.
- 0.15 M KI표준용액 1 L만드는 법
1000 mL 메스플라스크에 절반정도 증류수를 채운뒤, 24.903 g의 KI(s)를 무게 측정하여 넣어 완전히 녹인 후 snsrmaRK지 다시 증류수로 채운다.
- 0.15 M 표준용액 만드는 법
질량을 부피로 바꾸기 위해서 밀도가 필요하다.
- 1. 과산화수소는 분해되어 산소 기체를 발생한다.
2H2O2(aq) → 2H2O(ℓ)+O2(g)
요오드화칼륨은 촉매로서 사용되는데 과산화수소가 분해되는 반응은 다음 두 단계로 일어난다.
이 때 첫 번째 단계가 반응속도결정단계이다.
1단계 : (aq) + I-(aq) ----> H₂O(ℓ)+OI-(aq)
2단계 : (aq) + OI-(aq) ----> H₂O(ℓ) + O₂(g)+I-(aq)
2. KI는 아무런 변화가 없었다.
3. 산소는 넣어준 액체 세제에 의해 거품으로 발생하는 것이다.
4. 다음의 2단계 반응은 과산화수소의 분해 반응의 또 다른 반응이다.
H2O2(aq)+2KI(aq) → I2(s) + 2KOH(aq)
I2(s) + 2KOH(aq) + H2O2(aq) → 2H2O(aq) + 2KI(aq) + O2(g)
따라서 KI는 아무런 변화가 없다. 그러나 과산화수소를 보관할 경우 약간의 인산을 부촉매로 넣어주게 되는데 이 인산에 의해 첫 번째 단계에서 I₂가 일부 남아 용액이 노란색으로 된다. 여기서 요오드 같은 물질을 중간체라고 한다.
- 반응 메커니즘의 색변화
- 반응속도에 영향을 주는 요인
1. 반응물의 농도
반응 물질의 농도가 클수록 일정한 부피 속에 들어있는 입자 수가 많아지므로 충돌횟수가 증가하여 반응 속도가 빨라진다. 예를 들어 불에 달군 철사줄을 산소가 든 집기병속에 넣으면 공기중에서보다 더 밝은 빛을 내며 탄다.
2. 표면적
반응물질이 고체인 경우, 큰조각으로 반응 시킬때보다, 작은 조각이나, 가루로 반응시킬 때, 접촉 면적이 커져 충돌횟수가 증가하므로 반응속도가 빨라진다.
3. 온도
온도가 높아질수록 활성화에너지보다 큰 에너지를 가진 분자수가 증가하여 반응속도가 빨라진다.
4. 촉매
활성화 에너지를 변화시켜 반응속도를 증가, 또는 감소시키고, 반응 전후에는 변화가 없는 물질을 촉매라고 하는데 촉매의 종류에는 정촉매, 부촉매가 있다. 정촉매는 활성화에너지를 낮추어 반응 속도를 증가시키는 물질이고, 부촉매는 활성화에너지를 높여, 반응속도를 감소시킵니다.
5. 압력
<실험[8].산화-환원 적정: 과망간산법>
생각해볼 사항
1) 와 이온의 혼합물인 철의 산화물을 포함한 철광석을 산성 용액에 녹여 모든 철을 이온으로 환원시킨 후에 과망간산 칼륨 표준 용액으로 적정을 하면 광석에 들어있는 철의 양을 알아 낼 수 있다. 철광석 시료 0.350 g을 산성 용액에 녹이면 모든 철은 로 환원된다. 그런 후에 M의 용액으로 적정을 하였더니 엷은 자주색의 종말점까지 과망간산 용액 41.56 mL가 소비되었다. 철광석에 들어있는 철의 무게 퍼센트를 계산하여라.
일단 반응하는 과정을 식으로 적어보면,
5Fe² + MnO₄ + 8H → Mn² + 5Fe³ + 4H₂O
산화 : 5Fe² → 5Fe³ + 5e
환원 : MnO₄ + 8H + 5e → Mn² + H₂O
Fe : +2 → +3 (산화)
Mn : +7 → +2 (환원)
위의 반응식을 보면 Fe²와 MnO₄ 은 5 : 1로 반응함을 알 수 있다.
여기서, 소비된 과망간산 이온의 몰 수는
1.621 mol/L × 0.04156 L = 6.737 mol 이므로
반응한 Fe²의 몰 수는
5 × 6.737 mol = 3.369 mol 이다.
3.369 mol 의 Fe²의 질량은 Fe의 몰질량(56g.mol)을 이용해 구한다.
3.369 mol × 56 g/mol = 0.1887 g 이므로
철광석에 들어있는 철의 무게 퍼센트는
이다.
10. 참고문헌 :
<표준 일반화학실험>
제 6개정판 , KCS대한화학회 , 발행인 : 이덕길 , 2005년도 ,

12 edition , MERCK & CO.,INC , Paul G. Stecher , 1996년도,

4th edtion , McGRAW-HILL BOOK COMPANY , Julius Grant , 1972년도
<화학반응속도론>
제 3판, 탐구당, 이익춘,이본수,김시준,송호봉 공역, 1991년도

키워드

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