화학반응속도 실험_결과레포트 [A+]

소개글

화학반응속도 실험_결과레포트 [A+]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

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

본문내용

판단해보자. Table 2,4,6. 에서의 모든 반응속도값을 비교해 그 순서에 따라 나열하면 다음과 같다.
(( 0.2g> 0.1g > 42> 4ml > 32 > 2ml > 1ml ))
반응속도(mol/L·s)
반응속도의 배수
1ml
1배 (농도변화의 기준 반응속도)
2ml
2.79배
4ml
5.81배
22
1배 (온도변화의 기준 반응속도)
32
1.74배
42
2.69배
0 g
1배 (촉매변화의 기준 반응속도)
0.1 g
7.78배
0.2 g
9.77배
이를 통해 촉매가 다른 어떤 외부 요인의 변화보다 가장 큰 반응속도의 증가를 일으키는 요인이라는 것을 알 수 있다. 또한 다음으로는 온도 변화에 따른 반응속도의 증가량이 컸고, 마지막으로 농도 변화에 따른 반응속도의 변화가 가장 작았다. 하지만 이는 농도의 변화량과 온도의 변화량에 따라 달라질 것이고, 무조건 온도변화에 따른 반응속도의 변화량이 더 큰 것이 아니므로 온도의 영향이 더 크다고 확정지을 수는 없다. 하지만 대략적으로 촉매 > 온도> 농도 순으로 반응속도에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 이번 실험의 결과는 기존 이론적인 값의 경향성과 유사하지만 어느 정도 차이를 보였다. 이러한 오차를 만들어낸 원인들에 대해 생각해보도록 하자.
먼저 산소의 생성에 소요된 시간을 눈으로 측정한 것에 대한 부정확성이 있다. 이번 실험에서는 각 조건에서 2ml 마다 산소가 생성되는 시간을 측정하기 위해 산소가 증류수를 밀어내 눈금이 내려갈 때 그 눈금을 직접 눈으로 읽는 방식으로 산소가 생성되는 데 소요되는 시간을 측정하였다. 초(s) 단위의 비교적 짧은 시간의 단위로 측정되므로 정확하게 시간을 측정해야 하는데, 사람마다 읽는 기준과 타이밍이 다르기 때문에 정확하게 측정하는 것이 어려웠다. 따라서 수준구의 눈금에 따른 정확한 산소의 생성 소요 시간을 측정해줄 수 있는 장치를 이용하는 것이 실험의 정확성을 더 높일 수 있을 것이라고 생각한다.
또한 모든 실험에서 를 넣어주면 즉각적으로 산소가 생성되기 때문에 정확한 산소의 생성 시간과 부피를 측정하기 위해 최대한 빠르게 플라스크의 뚜껑을 닫아주고 파라필름을 이용해 새어나올 구멍을 막아주었지만, 어쩔 수 없이 의 첨가 이후에 발생되는 산소의 소실이 있었을 것이다. 실험을 진행할 때 너무 뚜껑을 늦게 닫아버렸거나 제대로 교반기에 올린 상태에서 진행하지 못하였을 때가 있어서 그때마다 다시 실험을 진행했는데, 역시 같은 조건이었지만 산소 생성 소요시간이 다르게 측정되었다. 따라서 빠르게 뚜껑을 닫을 수 없어서 산소가 소실된 것으로 인한 오차가 발생되었을 가능성이 높다고 생각한다. 이러한 오차를 줄이기 위해서는 실험기구의 배열을 정확히 고정시키고 산소가 빠져나갈 수 있는 부분을 최대한 막아 소실량을 줄여주어야 한다.
또 다른 오차의 원인으로는 항온조를 이용한 온도 유지가 있다. 온도의 영향에 따른 반응속도 변화 실험에서 활성화 에너지를 구할 때는 온도 변화에 따른 각 온도에서의 반응속도 상수의 비를 이용하며, 온도 항이 매우 중요하다. 온도의 영향 실험에서 항온조를 이용해 32와 42를 만들고 그 안에 플라스크를 넣어 온도를 변화시켰는데, 항온조의 온도가 계속 안팎으로 계속 변해서 온도의 일정한 유지가 쉽지 않았다. 또한 항온조 안에 플라스크를 넣어서 충분한 시간 동안 기다린 후 반응속도 실험을 진행했지만 실제로 플라스크 안의 용액이 그 온도로 변화했는지 확인하지 않았기 때문에 온도가 충분히 오르지 않았을 수 있다. 또한 과산화수소 의 분해 반응은 발열 반응이기 때문에 시약의 온도를 일정하게 맞춰주는 것이 불가능했다. 이러한 이유 등으로 온도를 정확히 일정하게 유지하지 못한 상태에서 일정 부피의 산소가 생성되는 데 걸린 시간을 측정해 활성화 에너지를 계산하여서 각 (a), (b), (c)에서 두 가지 실험끼리의 반응속도 비를 이용해 활성화 에너지를 구한 값이 일치하지 않고 오차가 생긴 것이라고 생각한다.
이 외에도 시약 제조에 있어서 0.1M의 를 제조할 때 총 150ml의 용액을 제조하고자 했는데 를 2.49g 넣고 증류수를 150ml 넣어서 총 150ml가 아닌 그보다 더 많은 양을 제조했기 때문에 몰 농도의 오차가 생겼을 수 있다고 생각한다.
4. Conclusion
이번 실험에서는 과산화수소()의 분해반응을 통해 농도와 온도, 그리고 촉매가 화학반응속도에 미치는 영향에 대해서 알아보았다. 이론적으로, 먼저 반응물의 농도가 증가하면 반응물의 단위 부피당의 입자수가 증가하게 되고, 이는 입자끼리의 유효충돌 횟수를 증가시키므로 반응속도가 증가하게 된다. 또한 온도가 증가하면 분자들의 평균운동에너지가 증가해 분자들의 운동이 활발해지고, 반응이 일어나는데 필요한 활성화 에너지 () 보다 더 큰 에너지를 가지는 입자의 수가 증가하게 되어 최종적으로 반응속도가 증가하게 된다. 또한 마지막으로 촉매를 첨가하게 되면 촉매가 반응이 일어나는 데에 필요한 최소 에너지인 활성화 에너지를 낮춰서 반응속도를 증가시킨다. 이번 실험의 결과인 Table 7. 을 보면 농도가 증가할수록, 온도가 증가할수록, 촉매의 양이 증가할수록 반응속도가 증가하는 경향을 확인할 수 있었다. 그러나 온도의 영향을 알아보는 실험 결과 분석에서 활성화 에너지의 값이 일정하지 않은 것과 온도의 영향(32)보다 농도의 영향 ( 4ml)이 더 크게 나온 것 등 실험의 결과에서 나온 몇 가지 오차가 있었기 때문에 이것의 원인을 분석해보았다. 그 결과 산소가 생성되는 데 소요되는 시간의 측정에 대한 부정확성과 의 분해 과정에서의 산소의 소실, 항온조에서 온도를 일정하게 유지시키는 단계에서의 여러 가지 오차 등을 생각할 수 있었다. 보다 정확한 실험의 결과를 얻어내기 위해서는 수준구의 눈금에 따른 정확한 산소의 생성 소요 시간을 측정해줄 수 있는 장치를 사용하고, 산소가 빠져나갈 수 있는 구멍을 최대한 정확하고 빠르게 막아 소실량을 줄여주고 항온조의 온도를 정확하고 일정하게 유지에 온도에 의한 반응속도의 변화량을 정확히 측정하며 실험을 진행해야 할 것이다.
5. Reference
[1] 2019학년도 3학년 2학기 실험노트

키워드

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