일반화학실험-A Carbonate Analysis; Molar Volume of Carbon Dioxide

목차

1. Theory
2. Procedure
3. Question
4. Discussion
5. Reference

본문내용

1. Theory
CaCO3은 산성 환경에서 다음과 같은 화학 반응식을 따르게 된다.
CaCO3(s)+2H3O+(aq)->Ca2+(aq)+3H2O(l)+CO2(g)
따라서, 혼합물 속의 CaCO3의 질량, 몰수와 같은 양적 정보를 알기 위해서는 염산과 같은 산성 상태를 만들어 줄 수 있는 용액을 사용하면 된다. 발생한 CO2(g)의 몰수 정보를 얻으면, 이 둘은 같은 몰수를 가지므로 분석할 수 있다.
한편, 혼합 기체의 부분압력은 각 기체의 부분압력의 합과 같다. 즉, 이상기체 상태방정식PV=nRT에 의해서, 총 기체의 압력 P=nRT1/V1+nRT2/V2로 나타낼 수 있다.
밀폐된 공간에서 물은 증기압력에 의해서 온도에 따라 다른 증기압력을 가지며, 본 실험에서는 이러한 증기압력을 고려하여 이산화탄소 기체의 몰수를 측정한다. 참고로, 섭씨 20도에서 물의 증기압력은 약 15torr으로 알려져 있다. 증기압력과 온도에 관한 식은 다음과 같다.
ln(P2/P1)= ΔHvap/R (1/T¬2 -1/T2)

본 보고서에는 이에 의해서 유도된 다음과 같은 근사식으로 사용하기로 한다.
P=exp(20.386-5132/T) (mmHg)
(단, P:증기압력, T:절대온도)

2. Procedure
1) Alka-Seltzer tablet을 사용하여 water에 이산화탄소를 포화시킨다.
2) sample의 질량을 측정한 뒤, 75-mm test tube에 담고, 이를 200-mm test tube에 넣는다.
3) 10ml의 3M HCl을 피펫으로 조심스럽게 기울여서 200-mm test tube에 담되, 반응이 일어나지 않도록 조심한다.
4) Mass of generator + sample before reaction 의 질량을 측정한다.
5) 이산화탄소가 포화된 water을 50-mL graduated cylinder에 채운다.
6) graduated cylinder을 수조 표면에 곧은 방향으로 설치한다.

참고 자료

J.A.Beran, LABORATORY MANUAL FOR PRINCIPLES OF GENERAL CHEMISTRY(10thedition),WILEY, 2013, p. 180-188.