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[일반화학실험] 드라이아이스 - 아보가드로 법칙과 이상기체 상태 방정식을 이용하여 이산화탄소의 분자량을 구하는 실험
1. Abstract
이 실험의 목적은 아보가드로 법칙과 이상기체 상태 방정식을 이용하여 이산화탄소의 분자량을 측정하는 것이다. 압력과 온도가 동일한 조건에서 기체 시료의 총 부피는 그 물질량에 비례하며 그 비례상수는 기체의 종류에 무관하며,
V〓 k n
( 일정한 압력과 온도에서,
V〓부피 , k〓상수 , n〓몰수 )
이라는 식으로 표현해 볼 수 있다. 이러한 결론을 Avogadro의 법칙이라고한다.
이상 기체 상태 방정식은
PV〓nRT
(P〓압력 , V〓부피 , n〓몰수 ,
R(기체상수)〓0.082058 atm/mol.K , T〓온도)
로 표현되며 보일과 샤를의 법칙에 의해 이끌어 낼 수 있다. 이상기체 상태 방정식에 대해서는 논의에 가서 자세히 살펴보기로 하겠다.
(n〓몰수, w〓질량, M〓분자량)
이므로 이를 이상기체상태방정식에 대입하면
로 새롭게 나타낼 수 있으며, 질량, 온도 압력, 부피를 알면 분자량 M 을 구할 수 있다.
이산화 탄소가 물에 녹으면
CO2(ag) + H2O `-` H2CO3 `-` HCO3- + H+
의 반응식에 따라 수소이온과 탄산수소이온으로 된다. 이러한 반응식으로부터 물속의 HCO3- 와 H+ 의 몰수를 알아낼 수 있으며 수소이온의 몰수로부터 pH 를 계산해 낼 수 있다. 또 pH 변화는 양배추지시약의 색 변화로 눈으로도 확인 가능하다.
실험 방법은 다음과 같다.
① 가지달린 플라스크를 드라이 아이스로 채우고 가지에 튜브를 연결한 후 마개를 막는다.
② 저울에 플라스틱 병을 올리고 영점을 조정한다.
③ 튜브의 연린 끝을 플라스틱병에 넣어 무게가 증가하지 않을때까지 변화량을 측정한다.
④ 용기안의 온도를 측정한다.
⑤ 용기에 물을 넣어 그 물의 부피를 측정한다.
2. DATA & RESULT
(1) 이산화탄소의 분자량 구하기
공기와 CO2의 질량차 :
1회 측정 (g)
2회 측정 (g)
평균 (g)
0.15
0.14
0.145
온도 : 19.5 ⊙C
〓 19.5 + 273
〓 292.5 ⊙K
물을 이…(생략)
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