[실험] 산 염기 적정 - 중화 반응을 이용하여 염산의 농도와 식초에서 아세트산의 농도를 구하고 산-염기 반응의 특성을 이해한다.

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[실험] 산 염기 적정 - 중화 반응을 이용하여 염산의 농도와 식초에서 아세트산의 농도를 구하고 산-염기 반응의 특성을 이해한다.에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

65.7255 60.8138
= 4.9117 g
NaOH 표준 용액의 농도
0.500 mol/L
당량점(종말점)까지 넣어 준 NaOH 용액의 부피
11.01 mL
식초에서 아세트산의 농도
1.10 mol/L
아세트산의 몰질량
60.05 g/mol
식초에서 아세트산의 질량
330 10 g
식초에서 아세트산의 % 농도
6.72 %
** 식초에서 아세트산의 농도 비례식으로 구하기(NV = N\'V\')
NaOH 표준 용액의 농도(mol/L) 당량점(종말점)까지 넣어 준 NaOH 용액의 부피(mL)
= 식초에서 아세트산의 농도(mol/L) 넣어 준 식초의 부피(mL)
0.500 11.01 = 5.00
= 1.10 mol/L
** 식초에서 아세트산의 농도(mol/L)
= 식초에서 아세트산의 몰수(mol) 넣어 준 식초의 부피(L)
1.10 = (5.00 10)
= 1.10 5.00 10
= 5.50 10 mol
** 식초에서 아세트산의 몰수(mol)
= 식초에서 아세트산의 질량(g) 아세트산의 몰질량(g/ml)
5.50 10 = 60.05
= 5.50 60.05 10
= 330 10 g
** 식초에서 아세트산의 % 농도
= (식초에서 아세트산의 질량(g) 넣어 준 식초의 질량(g)) 100(%)
= (330 10 4.9117) 100
= 67.2 10
= 6.72 %
8. 고찰
1) 프린트에 있는 질문 사항과 그에 대한 답변
① 식용 식초병의 겉에 있는 아세트산의 % 농도와 실험에서 구한 % 농도 사이의 차이를 비교하여라.
- 식초병의 겉에 적혀있는 아세트산의 % 농도는 6~7 %이고, 이번 실험에서 구한 식초에서 아세트산의 % 농도는 6.72 % 이다. 따라서 거의 오차가 없는 것으로 판단된다.
② 강산을 강염기로 적정하면 당량점에서의 pH는 7이 되고 약산을 강염기로 적정하면 당량점에서의 pH는 7보다 크게 되는 이유를 생각해 보라.
- 강산과 강염기는 물에서 각각 안정한 음이온과 안정한 양이온을 갖고 있어야 한다. 만약 이들이 불안정하다면 H+ 또는 OH-와 떨어지지 않으려 하기 때문이다. 하지만 약산과 약염기는 물에서 각각 상대적으로 불안정한 음이온과 양이온을 갖고 있어 잘 해리되지 않아 H+나 OH-가 적게 생성된다.
따라서 위와 같은 성질 때문에 강산과 강염기를 적정하면 다음 반응식을 볼 수 있다. HA + BOH -> A- + B+ + H2O 인데, 강산이나 강염기는 물에서 거의 100% 해리하게 된다. 이는 A-와 B+는 각각 물에서 안정하게 존재하는 이온이라는 뜻을 포함하고 있으므로 당량점에서는 A-와 B+가 안정하게 존재하여 pH는 7이 된다.
반면 약산과 강염기를 적정하면 당량점에서 용액은 정확히 중화되기 때문에 산에 의한 H+ 이온과 염기에 의한 OH- 이온은 강산과 강염기의 적정반응과 마찬가지로 더 이상 용액 중에 존재하지 않는다. 그러나 산염기 중화반응 결과 염이 생성되는데, 문제는 약산의 짝염기(즉 약산의 음이온)가 비교적 강한 강염기이기 때문에 물과 가수분해 반응이 일어난다. 그 결과 소량의 OH- 이온이 용액 중에 생성되는데, 이 때문에 당량점에서의 pH는 7보다 높게 된다. 반응식으로 나타내면, HA + BOH -> A-(불안정) + B+(안정) + H2O 이다. 위 반응식에서 볼 수 있듯이 A-는 약산의 음이온으로 불안정하여 다시 H2O와 반응하는 가수분해 반응이 발생한다. 따라서 A- + H2O -> HA + OH- 와 같은 반응이 일어나게 되고, 불안정한 A- 때문에 생성물에서 OH-가 존재하게 된다. 따라서 추가적으로 생성된 OH- 때문에 당량점에서의 pH가 7보다 큰 값이 측정된다.
또한 추가적으로 강산과 약염기의 당량점에서는 불안정한 B+가 만들어 지므로 이것이 물과 반응하여 추가적인 H+를 생성하게 되어 pH가 7보다 낮은 값을 얻게 된다.
③ D.W. 40 mL를 추가적으로 넣은 이유를 설명하라.
- 높은 농도의 용액일 경우 실험 시간은 짧아지지만 한방울에 의한 영향이 매우 커서 실험결과에 오차가 크다. 또한 농도가 높으면 색이 변하는 시점을 명확히 보지 못하는 점, 그리고 적정에 쓰이는 염기의 양이 적을 경우 오차가 커지는 점도 포함된다. 따라서 낮은 농도로 한방울씩 넣는 것이 더 정확한 실험을 가능하게 하므로 농도를 묽히는 것이다.
하지만 농도를 묽힐 때 사용되는 물은 모두 증류수여야 한다. 일반적인 물속에 여러 가지 불순물이 있어서 중화적정에 불필요한 산이나 염기가 소모되어 결과가 다르기 때문이다. 그러므로 순수한 물인 증류수를 사용하여 다른 이온들이 물에서 수소이온이나 수산화이온과 반응을 할 수 없도록 해야 한다.
2) 결과에 대한 해석
- 실험 과정에서 페놀프탈레인 지시약을 넣을 때 2~3방울을 넣으라고 쓰여 있었는데 그 이유는 페놀프탈레인은 지시약이지만 이것 역시 산 염기 반응을 통해 색이 변하기 때문에 너무 많은 양을 넣게 되면 산 염기 적정하는 양에 영향을 준다.
또한 위 사진들은 중화반응이 일어나기 전과 후의 사진이다. pH paper로 관찰할 수 있듯이 중화반응이 일어나기 전 pH는 3이었고, 후에는 7로 변했다. 따라서 산성에서 중성으로 변화했다고 할 수 있다.
9. 참고문헌
대한화학회 / (2011년) / 표준일반화학실험(제7개정판) / 천문각
양태희 / (2014년) / 화학Ⅱ / 비상교육
서인호 / (2002년) / Basic 고교생을 위한 화학 용어사전 / 신원문화사
세화편집부 / (2001년) / 화학대사전(제1판) / 세화
안전보건공단 / 아세트산, 페놀프탈레인, 수산화나트륨 / 4월 11일 / http://msds.kosha.or.kr/kcic/msdsdetail.do
서울여자대학교 e-class system / 산-염기의 적정 / 4월 9일 / http://cyber.swu.ac.kr/ilos/st/course/online_list_form.acl?WEEK_NO=5
사이언스올 / 페놀프탈레인 / 4월 12일 / https://www.scienceall.com/%ED%8E%98%EB%86%80%ED%94%84%ED%83%88%EB%A0%88%EC%9D%B8phenolphthalein/

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산,   염기,   적정,   중화반응,   몰농도,   노르말농도,   산염기 적정,   퍼센트농도,   레포트