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화학 반응에서의 양적 관계

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by

Lee KwanHo

on 12 January 2015

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Transcript of 화학 반응에서의 양적 관계

01. 화학 반응에서의 양적 관계 (질량 결정)
01. 화학 반응에서의 양적 관계
1. 화학 반응식에 계수의 중요함을 알 수 있다.
2. 화학 반응식으로 부터 반응물과 생성물의 양적 관계를 이해한다.
3. 탄산칼슘과 묽은 염산을 이용하여 생성된 기체의 질량을 측정 할
수 있다.
실험 원리
1. 화학반응식 : 화학 반응에서 반응 물질과 생성 물질 사이의 관
계를 화학식을 이용하여 나타낸 식
-( )CH (g) + ( )O (g) --> ( )CO (g) + ( )H O(g)
2. 화학식의 계수비로부터 반응 물질과 생성 물질 간의 양적인
관계를 알 수 있다.
- 계수비 = 몰수비 = 부피비
3. 탄산칼슘과 묽은 염산의 반응식
- CaCO (s) + HCl(aq) --> CaCl (aq) + CO (g) + H O(l)


실험과정 및 유의사항
실험과정
1. 눈금 실린더를 이용하여 삼각플라스크에 묽은 염산(HCl)을 50mL씩 넣고
질량을 측정한다.
2. 전자 저울에 시약포지를 올려놓고 염점을 맞춘 뒤 탄산칼슘(CaCO ) 1.0g
을 측정한다.
3. 탄산칼슘 1.0g을 염산이 든 삼각 플라스크에 천천히 넣는다.
4. 반응이 완전히 끝나면 용액이 들어 있는 삼각 플라스크의 질량을 측정한다.
5. 과정 4의 삼각플라스크에 탄산칼슘 1.0g을 더 넣고 반응이 완결되면 질량
을 측정한다.
6. 과정 5의 삼각플라스크에 탄산칼슘 1.0을 더 넣고 반응이 완결되면 질량을
측정한다.
Conclusion
1. 화학반응식의 계수비 = 몰수비 = 부피비
- but질량비는 아님!!
- why??
2. 화학반응식의 반응물의 질량을 알면 생성되는
질량을 알 수 있다.
- 어떻게??
탐구목적
안전 및 유의 사항
1. 묽은 염산은 손에 묻지 않도록 주의하며, 손에 묻으면 즉시 물로 씻는다.
2. 탄산칼슘은 질량을 정확히 측정하여 남김없이 넣어준다.
3. 탄산칼슘을 조금씩 천천히 넣어 반응시킨다.
4. 실험 후 페수액은 폐수통에 버리도록 한다.
4
2
2
2
3 2 2 2
3
실험결과 및 정리
1. 반응 전과 후의 질량 차이는 무엇 때문인가?
( )
2. 이론값과 차이를 비교해보고, 오차의 원인이 무엇인지 생각해보자.
( )
3. 탄산칼슘과 생성된 기체의 계수비, 몰수비, 질량비를 비교해보자.
( )
4. 2번 문항과 같은 결과가 나온 이유는 무엇이라고 생각하는가?
( )
5. 발견한 규칙성을 가지고 탄산칼슘 5g 일 때 생성된 기체의 질량을
예측해보자.
( g )
6. 화학반응식을 보고 무엇을 알 수 있는지 설명해보자.
( )
형성평가
※ 다음은 프로페인(C H )의 연소 반응의 화학 반응식을 나타낸 것이다.

C H (g) + 5O (g) --> 3CO (g) + 4H O(l)

1) 프로페인 4.4g이 완전 연소하기 위해서 필요한 산소는 몇 몰인가?
( )
2) 프로페인 8.8g이 완전 연소시 생성되는 이산화탄소는 몇 g인가?
( )
3
8
3
8
2
2
2
02. 화학 반응에서의 양적 관계 (부피 결정)
#1. 상온(25℃), 대기압(1기압)에서
이산화탄소 기체의 부피 계산하기
1) 식을 활용하여 상온(25℃), 대기압(1기압)에서
1몰의 이산화탄소 기체 부피를 계산하여 본다.
2) 약 22.5L의 값이 계산되어 진다.

#2. 화학반응식을 이용하여
필요한 탄산칼슘과 묽은 염산의 양 구하기
1) 화학 반응식
CaCO (s) + HCl(aq) --> CaCl (aq) + CO (g) + H O(l)
2) 1몰의 이산화 탄소 기체를 얻기 위해서는
1몰의 탄산칼슘과 2몰의 염산이 필요하다.
3) 1몰의 탄산칼슘의 질량은 g이다.
4) 1몰의 염산의 질량은 g이다.
* 염산은 수용액으로 존재하므로
진한 염산의 질량%농도를 환산하여
염산의 질량을 구하면 된다.

3 2 2 2
#3. 탄산칼슘과 묽은 염산 준비하기
1) 묽은 염산 mL씩 재서 비커에 담는다.
2) 탄산칼슘 g을 재서 약포지에 준비한다.
#4. 이산화탄소 기체 포집 준비하기
1) 이산화탄소 기체를 포집하기 위해
고무 호스의 한쪽 끝엔
가지달린 삼각플라스크를 연결하고
다른 쪽 끝엔 비닐봉지에 연결한다.
2) 기체가 빠져 나가지 않도록
테이프나 고무줄로 단단히 조여준다.

#5. 묽은 염산과 탄산칼슘 반응하기
1) 준비된 염산에 탄산칼슘을 넣고
삼각 플라스크의 뚜껑을 재빠르게 닫는다.
2) 화학 반응이 일어나며 부르르 기체가 발생한다.
이때, 용액은 뿌옇게 흐려지면서 주로 이산화탄소가 발생
3) 시간이 지나 반응이 완결되면 용액은 다시 맑아진다.
더 이상 기체 발생이 없고 맑아진 상태가 되면
비닐 봉지의 부피를 확인한다.
비닐 봉지의 질량을 재보는 것도 좋은 방법일 것이다.
* 비닐 봉지의 부피를 측정해 보는 것도 좋은 방법일 것이다.
그런데 어떻게 정확한 부피를 측정할 수 있을까?
03. 마그네슘과 묽은 염산을 이용한 부피 결정
#1. 유도관 준비하기
1) Y자형 시험관의 끝에 유도관을 연결한다.
* 기체가 빠져 나가지 않도록 주의한다.
2) 수조에 물을 2/3가량 넣고 메스실린더(500mL)를
담가 놓는다.
3) 유도관의 한쪽 끝을 수조 속 메스실린더에 위치 시킨다.
#4. 반응 준비하기
1) 준비된 유도관을 Y자형 시험관에 연결하자.
2) 물이 2/3가량 담긴 수조 속에서, 500mL 메스실린더에 물을
가득 담고 위쪽부분을 막은 다음 수조에다 거꾸로 세우자.
3) Y자형 시험관과 연결된 유도관의 끝을
500mL 메스실린더 속에 넣고 기체를 모을 준비를 하자.
#2. 마그네슘 준비하기
1) 약포지를 이용하여 마그네슘(가루)을
0.06g, 0.12g, 0.24g씩 정확히 재자.
2) Y자형 시험관에 1)에서 잰 마그네슘(가루) 0.06g을
한쪽부분에 넣자.
#3. 묽은 염산 준비하기
1) 묽은 염산 10mL를 메스실린더로 잰다.(3개)
2) 마그네슘이 들어 있는 Y자형 시험관의 반대쪽에
묽은 염산을 넣는다.
* 마그네슘과 묽은 염산이 섞이지 않도록 주의한다.
#5. 마그네슘과 묽은 염산 반응하기
1) Y자형 시험관을 돌려서 마그네슘과 묽은 염산을 섞는다.
2) 기체 발생이 멈출 때까지 지켜본다.
3) 기체 발생이 멈추면 3분간 그대로 두어 실온까지 식히고
메스실린더에 포집된 기체의 부피를 잰다.
* 이때 눈금 실린더 안의 수면을
바깥 수면과 맞추어야 한다.
#6. 0.12g, 0.24g에 대해서도 같은 방법으로 실험하자.
실험 결과 정리
가. 가로축은 마그네슘의 질량(g),
세로축은 발생한 수소의 부피(mL)로 하여
위의 실험 결과를 그래프로 그려 보자.

나. 이 그래프에서 마그네슘의 질량이 증가 할 수록
발생하는 수소의 부피도 늘어나는가 ?
그렇지 않다면, 그 이유는 무엇인가 ?

다. 이 반응에서 반응한 마그네슘의 몰 수와
발생한 수소의 몰 수 사이에는
어떤 관계가 있는지 알아보자.
수고하셨어요.. 감사합니다!
충남고등학교 교사 이관호
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