화학 및 실험 - 기체 상수의 결정
1. 실험목적 : 반응에서 발생한 산소와 이산화탄소의 부피와 소모된 시료의 양을 이용하여 기체 상수(R) 값을 결정한다.
2.실험 이론
기체의 양과 온도, 압력, 부피 사이의 관계는 기체 상태방정식으로 주어진다. 대부분의 기체는 온도가 충분히 높고 압력이 충분히 낮은 상태에서 이상기체 상태방정식을 잘 만족한다.
이 실험에서는 산소 및 이산화탄소 기체의 압력, 부피, 몰수, 온도를 측정하여 기체상수를 결정한다. KClO3 를 가열하면 산소기체가 발생하고, KCl 고체가 남는다. 이때 MnO2 는 KClO3 의 분해반응에 촉매로 작용하여 산소기체의 발생 속도를 증가시킨다. 이 반응에서 발생한 산소기체의 부피는 기체 발생 장치에서 밀려나간 물의 부피로부터 계산할 수 있다. 삼각플라스크의 위쪽의 산소기체와 물의 부피로부터 계산할 수 있다. 그러나 삼각 플라스크의 위쪽에는 산소기체와 함께 수증기도 포함되어 있으므로 산소기체의 압력을 정확하게 알아내기 위해서는 부록의 표를 이용하여 수증기의 부분압력을 보정해야 한다.
NaHCO3 인 경우 CO2 기체가 발생한다.
2 KClO3 (s) → 2KCl (s) + 3O2 (g)
NaHCO3 (s) → NaOH (s) + CO2 (g)
기체상수
이상기체 1몰의 상태방정식은 압력을 P, 부피를 V, 절대온도를 T라 할 때 PV=RT로 표시된다. V는 아보가드로의 법칙에 의해 등온·등압 하에서 그 종류에 관계없이 항상 일정한 값(0℃, 1atm에서는 22.4L)을 가지는데 비례상수는 기체의 종류에 관계없는 상수로, 이것이 기체상수이다.
이상기체 1 mol을 취하면 R의 값은 R=PV/nT 에 의해
R = (22.414 L) (1atm)/ (1mol)( 273K ) = 약 0.082 L· atm/mol ·K 이다.
[ 조사할 내용]
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2015.02.26
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