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[자연과학][일반화학실험] 화학반응속도-반응차수결정



[일반화학실험] 화학반응속도-반응차수결정

1. Abstract
① 실험 목적
KI를 촉매로 과산화수소를 분해하는 반응에서 산소의 발생 속도로부터 반 응 속도를 구해 H2O2 및 KI에 대한 반응 차수를 결정하는 방법을 습득한다.
② 실험 원리
- 반응 속도는 반응물이나 생성물의 단위 시간당 농도 변화이다.
- 반응 속도는 농도, 촉매, 온도의 영향을 받는다.
- 2H2O2 2H2O + O2 (KI : 촉매)
v 〓 k [ H2O2 ]m [ KI ]n
반응
3% H2O2(ml)
0.15M KI(ml)
H2O(ml)
전체 부피(ml)
a
5
10
15
30
b
10
10
10
30
c
5
20
5
30

`반응의 초기 농도`
용액의 전체 부피를 일정하게 하였으므로 반응물의 부피를 농도로 대치할 수 있다.

그러므로
...

[일반화학실험] 화학반응속도-반응차수결정

1. Abstract
① 실험 목적
KI를 촉매로 과산화수소를 분해하는 반응에서 산소의 발생 속도로부터 반 응 속도를 구해 H2O2 및 KI에 대한 반응 차수를 결정하는 방법을 습득한다.
② 실험 원리
- 반응 속도는 반응물이나 생성물의 단위 시간당 농도 변화이다.
- 반응 속도는 농도, 촉매, 온도의 영향을 받는다.
- 2H2O2 2H2O + O2 (KI : 촉매)
v 〓 k [ H2O2 ]m [ KI ]n
반응
3% H2O2(ml)
0.15M KI(ml)
H2O(ml)
전체 부피(ml)
a
5
10
15
30
b
10
10
10
30
c
5
20
5
30

`반응의 초기 농도`
용액의 전체 부피를 일정하게 하였으므로 반응물의 부피를 농도로 대치할 수 있다.

그러므로
va 〓 k [ 5 ]m [ 10 ]n
vb 〓 k [ 10 ]m [ 10 ]n
vc 〓 k [ 5 ]m [ 20 ]n
가 성립한다.
③ 실험 방법
⑴ 0.15M KI 용액 10ml와 증류수 10ml를 반응 용기에 넣고 흔들어 반응물 과 물통의 온도를 같게 한 뒤 3% H2O2 5ml를 가해 마개를 닫고 용기를 흔들어 준다.
⑵ 약 2ml의 산소가 발생될 때부터 시간을 잰다.
⑶ 발생한 산소의 부피가 2ml씩 증가할 때마다 시간을 측정하여 전체 부피 가 14ml가 될 때까지 계속한다.
⑷ 표에서 반응 b, c의 경우에 대해 실험을 반복한다.
2. Data & Result

2mL
4mL
6mL
8mL
10mL
12mL
14mL
a)
0
72
142
182
228
264
312
b)
0
6
17
30
43
80
104
c)
0
8
19
30
44
58
81

단위는 초를 나타나고 a), b), c) 실험의 정의는 다음과 같다.

a) 0.15M KI 용액 10mL 증류수 15mL H2O2 5mL
a) 0.15M KI 용액 10mL 증류수 10mL H2O2 10mL
a) 0.15M KI 용액 20mL 증류수 5mL H2O2 5mL
3. Discussion
위 결과를 그래프로 나타내고 least square method를 써서 정리하면, 그래프의 기울기로부터 발생한 산소의 부피 변화율을 알 수 있다. 그리고 실험에서 전체 부피를 일정하게 해주었기 때문에 산소의 부피 변화율은 농도 변화율이라고 말 할 수 있고 또한 이는 이 실험의 반응 속도가 된다.
즉, va 〓 0.0322 , vb 〓 0.087 , vc 〓 0.0771 이다.
그러므로, log vb / va 〓 0.4316 〓 m log2 , m 〓 1.4339 1
log vc / va 〓 0.3791 〓 n log2 , n 〓 1.2596 1 의 결과를 얻을 수 있고, 이 반응이 반응 속도식 v 〓 k [ H2O2 ] [ KI ] 을 따르는 이차 반응임을 알 수 있다.
또한 이러한 계산의 과정을 거치지 않더라도 실험 a 와 b를 비교하면 KI 의 농도는 일정하게 유지하고 H2O2 의 농도를 2배로 했을 때 반응 속도가 대략 2배로 되었으므로 이 반응의 반응 속도식은 H2O2 의 농도에 비례함을 알 수있다. 또한 실험 a 와 c를 비교해봐도 H2O2 의 농도는 일정하게 유지하고 KI 의 농도를 2배로 했을 때 반응 속도가 대략 2배로 되었으므로 이 반응의 반응 속도식은 KI 의 농도에 비례함을 알 수 있다.


자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11079172&sid=leesk55&key=



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