컵 열량계를 이용한 엔탈피 측정

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엔탈피 측정 (2007. 7.)
 
<학습 목표>

    ● 발열 반응과 흡열 반응에 관한 실험을 실시하고, 그 결과를 해석할 수 있다.
    ● 반응열을 실험에 의하여 측정할 수 있다.
    ● 실생활에 이용되는 반응열의 예를 찾아보고, 이를 이용하는 태도를 갖는다.

질문 1. 화학 반응에서 발열 반응과 흡열 반응의 예를 조사하여 보자.
☞ 발열 반응 : 연료의 연소, 금속의 산화,
☞ 흡열 반응 : 에탄올의 증발, 드라이아이스의 승화

질문 2. 화학 반응이 일어날 때는 반드시 열을 방출하거나 흡수한다면 그 원인이 무엇인가 조사하여 보자.

질문 3. 반응열을 측정하는 실험 과정을 설계하고 서로 토론하여 보자.
☞ 반응열을 측정하는 기본적인 원리는 반응을 일으키고 이 반응열을 물에 흡수시켜 물의 온도 변화로부터 반응열의 양을 계산한다.

<열량계를 이용한 반응열 측정>

열량계를 이용하려면 다음과 같은 과정이 필요한다.
    ● 일정량의 물을 담은 용기에 물의 온도 변화를 측정하기 위한 온도계를 넣는다.
    ● 일정량의 시료를 가라 앉힌다.
    ● 수온의 변화에 따른 총발열량을 구할 때에는 다음 공식을 이용한다.
    ▶ 열량 = 물의 질량 × 물의 비열 × 물의 온도 변화

1. 실험 기구 및 시약
삼각플라스크(250ml)3개, 비커(500ml), 눈금실린더(100ml), 온도계, 저울,
스타이로폼 또는 솜
0.25M HCl, Naoh(고체), 0.5M NaOH, 0.5M HCl
컵열량계 혹은 스타이로폼 일회용 컵

2. 실험방법

실험 A. △H의 측정
1) 컵열량계에 0.25M 염산 용액 200ml를 넣고 온도를 0.1℃까지 정확하게 측정한다.
2) 열량계가 없다면, 250ml 삼각플라스크를 깨끗하게 씻어서 말린 후에 무게를 0.1g까지 측정하고 스타이로폼으로 잘 싸서 단열이 되도록 한다.
3) 약 2g의 고체 수산화나트륨을 0.01g까지 재빨리 달아서 열량계에 넣고 흔들어 준다.
4) 용액의 온도가 가장 높이 올라갈 때의 온도를 기록하고 용액의 무게를 잰다.

실험 B. △H의 측정
1) 0.25M 염산 용액 대신 증류수 200ml로 실험 A를 반복한다.

실험 C. △H의 측정
1) 0.5M 염산 용액 100ml를 컵열량계에 넣고 온도를 0.1℃까지 정확하게 측정한다.
2) 열량계가 없다면, 250ml 삼각플라스크를 깨끗하게 씻어서 말린 후에 무게를 0.1g까지 측정하고 스타이로폼으로 잘 싸서 단열이 되도록 한다.
3) 눈금실린더에 0.5M 수산화나트륨 용액 100ml를 취해서 온도를 측정하여 염산 용액과 온도가 같은가를 확인한다.
4) 수산화나트륨 용액을 염산 용액에 재빨리 넣고 온도가 가장 높이 올라갈 때의 온도를 기록하고 플라스크의 무게를 잰다.