고려대학교 일반화학실험I 기체상수 측정 및 탄산염 분석 결과보고서

소개글

2021 고려대학교 일반화학실험I <기체상수 측정 및 탄산염 분석> 과제로 제출하여 만점을 받은 결과보고서입니다. 측정된 데이터를 이용한 유효 숫자를 고려한 계산 과정을 목차 III. Results에 상세히 나열하였고, 과정의 근거를 이상 기체의 거동과 화학양론적 관점으로 제시하였습니다. 오차율은 각각 기체상수 측정/탄산염 분석에 대해 2.49%, 1.07%이고, 그 원인에 대해 이상 기체에 대한 가정, 환경 변화로 인한 용해도/온도 변화, lithium carbonate의 carbonation 과정 등을 지목했습니다.

VI. Discussion에서는 물의 증기압과 이산화탄소의 용해도가 실험 결과에 미치는 영향과, 이상 기체 상태 방정식을 보완하는 van der Waals 상태 방정식에 대해 다루고 이를 원래의 계산에 적용하여 수치를 보정하였습니다.

참고문헌(Reference) 또한 적절한 양식을 갖추어 총 6개의 문헌을 인용하였습니다.

목차

I. Abstract

II. Data
1. Table 1. 압력 보정
2. Table 2. Na2CO3의 질량에 따른 생성된 CO2의 부피 측정
3. Table 3. 미지 탄산염으로부터 생성된 CO2의 부피 측정

III. Results
1. Table 4. 기체 상수의 결정
2. Table 5. 미지 탄산염 분석

IV. Calculation & Analysis
1. 압력 보정
2. Na2CO3의 질량에 따른 생성된 CO2의 부피 측정
3. 기체 상수의 결정
4. 미지 탄산염으로부터 생성된 CO2의 부피 측정
5. 미지 탄산염 분석

V. Conclusions

VI. Discussion
1. 물의 증기압과 이산화탄소의 용해도가 실험 결과에 미치는 영향
2. 반데르발스 상태 방정식을 이용한 계산

VII. Reference

본문내용

I. Abstract
본 실험은 이상 기체 상태 방정식을 이용해 기체 상수를 측정하고, 미지 시료의 금속 원소를 분석할 목적으로 시행되었으며, 이를 위해 세 가지 탄산염을 chloric acid 와 반응하여 발생한 carbon dioxide 기체의 부피 측정과 mole 수를 계산하였다. 실험의 정확도를 위해 물의 증기압과 carbon dioxide 의 용해도를 고려했으며, 그 결과 기체 상수를 0.0823 atm⋅L/mol⋅K로, 알려진 기체 상수와 비교하여 오차율 0.348%로 결정하였다. 두 미지 시료는 각각 lithium, potassium 으로 추정하였으며 그 오차율은 원자량을 비교하여 2.49%, 1.07%이다. 오차의 원인으로는 ① 이상 기체 상태 방정식의 가정 오류 ② 반응에 의한 온도 변화로 수용액 내 carbon dioxide 의 용해도 변화 및 기체 온도 변화 ③ (실험 2) Li2CO3의 수용액 내 carbonation 과정 문제가 지목되었으나, 오차율이 크지 않기에 이들이 주된 영향을 미치기보단 계통 오차와 vial 뚜껑 이용에 의한 불순물이 더 크게 작용한 것으로 사료한다. 정확도 향상을 위해 반응 개시를 조정할 수 있는 cock 을 사용하는 유리 기구를 사용할 것을 제시하였다.

<중 략>

V. Conclusions
본 실험은 이상 기체 상태 방정식을 이용해 기체 상수를 측정할 목적으로 시행된 실험 1 과, M2CO3의 조성으로 알려진 두 미지 시료의 금속 원자를 추정할 목적으로 시행된 실험 2 로 구성된다. 실험 1 은 알려진 물질의 기체 발생 반응을 사용하여 생성된 carbon dioxide 기체의 압력과 부피, mole 수와 실험실 온도를 이용해 기체 상수를 측정하였다. 네 번의 다른 조건에서의 관측치를 이용해 추산한 기체 상수는 0.0823 atm⋅L/mol⋅K, 알려진 기체 상수와 비교하여 오차율 0.348%로 결정되었다.

참고 자료

조정호. (2002) “제 3 강좌: Equation of State (1)” Retrieved on April 9, 2021. Web site:https://www.cheric.org/files/research/ip/p200201/p200201-401.pdf.
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David R. Lide. (2003) CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th Edition Edited. CRC Press LLC: Boca Raton.
Zumdahl, Decoste et al. (2018) Chemistry Tenth Edition. Cengage Learning.
Nikolay Ivanov Kolev. Solubility of O2, N2, H2 and CO2 in water. Multiphase Flow Dynamics. 4:209-239.
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