[물리화학실험] 연소열과 통열량계

본문내용

1400cal/g = 23.8cal
③ 봄베열량계의 열용량 : 1516.456cal/℃
④ 시료의 연소열
총 열량 = 온도 상승량 * 열량계의 열용량 - 점화선의 연소에 의하여 생긴 열량
= 6.6℃ *×1516.456cal/℃ - 23.8cal = 10008.609cal - 23.8cal = 9984.809cal
시료의 연소열 = 총 열량 / 시료의 질량
= 9984.809cal / 0.977g = 10219.865cal/g
※ 오차율 계산
298K에서 나프탈렌의 연소열
C10H8(s)+12O2(g)→ 10 CO2(g) + 4H20(l) △H = -5156.3kJ / mol
∴ 나프탈렌의 연소열 = 5156.3kJ/mol = 5156300J/mol
(단위 환산) 5156300J/mol * 1cal/4.184J * 1mol/128.18g = 9614.489cal/g
오차 = │이론값 - 실험값│ / 이론값 × 100(%)
= │9614.489 - 10219.865│cal/g / 9614.489cal/g *100 = 6.29%
8. 토의
반응에 의한 온도변화로부터 반응열을 계산하는 데는 열적성질을 필요로 한다. 물질의 열적성질은 화학적으로 변화하지 않고 열을 흡수하거나 방출하는 능력을 의미한다. 열적 성질에는 열용량, 비열 및 몰열용량이 있다. 대부분의 반응열은 특정량의 물이 흡수한 열에 의해 야기되는 온도 변화를 측정함으로써 결정한다. 이때 사용된 기구를 열량계라 한다. 이번 실험은 Bomb열량계(공기자켓형)를 사용하여 나프탈렌의 연소열을 측정하는 실험이었다.
우리는 이 실험에서 이미 이론적인 값을 알고 있는 Benzoic acid의 연소열을 이용하여 열량계의 열용량을 구하고 이것으로 나프탈렌의 연소열을 구하였다.
우리조의 실험으로 계산한 나프탈렌의 연소열은 10219.865cal/g인데 이것은 이론치인 9614.489cal/g과 6.29%의 차이가 나는 값이었다.
* 오차의 원인을 생각해보면
(점화선의 연소에 의하여 생긴 열량 + 질산 생성에 의하여 생긴 열량 + 벤조산의 연소열)/온도 상승량 = 열량계의 열용량
ⅰ) 열량계 안에 공기가 연소하면서 질산이 생성되었는데 우리는 질산생성에 의해 생기는 열량을 무시하였다. 우리가 사용한 시료에는 질소가 함유되어있지 않았기 때문에 오차에 크게 기여하지 않았을 것 같지만 보정해서 계산한다면 오차를 더 줄일 수 있을 것이다.( 보정방법 :생성되는 NO2 는 물에 녹아 산성을 띠므로 염기성용액(NaOH)으로 적정해준다)
ⅱ) 벤조산의 연소열도 오차의 원인이 될 수 있다고 생각한다. Label에 나와 있는 벤조산의 g당 연소열은 1기압 25℃의 표준 상태에서 구한 값인데 직접 실험할 때에는 표준상태로 맞추지 않았으므로 Label에 나와 있는 값을 그대로 사용하면 오차가 생길 수밖에 없다.
ⅲ) 실험 기구를 보면 0.01℃까지 측정되는 온도계를 사용하라고 나와있는데 우리 실험실에는 0.1℃까지 측정되는 온도계 밖에 없었다. 여기서 온도를 정밀하게 측정하지 못한 것이 오차의 원인이 된다. (누군가 깨먹었다고 한다. 어서 새로 샀으면 한다.)
* 실험 시 주의사항
ⅰ) 퓨즈선을 연결하는 곳을 깨끗하게 닦은 뒤 연결한다. 그렇지 않으면 점화가 완전히 이루어 지기 전에 퓨즈선이 끊어져서 실험을 수행 할 수 없다.
ⅱ) 퓨즈선이 시료와 완전히 닿게 한다. 벤조산을 사용할 때는 벤조산에 칼로 흠집을 내어서 퓨즈선을 고정시켜서 사용하면 편리하다.
9. 참고 문헌
http://board-2.blueweb.co.kr/board.cgi?id=amour25&bname=Lecture&action=view&page=1&unum=22

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