(결과레포트) 11. 화학반응과 에너지

소개글

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목차

1. 실험 데이터 및 처리
2. 실험 결과에 대한 고찰
3. 다음의 질문에 답하시오
4. 참고문헌

본문내용

* 실험 결과에 대한 고찰
Part 1 실험에서는 고체 화합물 베이킹소다(NaHCO3), CaCl2, NH4NO3, NaCl를 각각 물과 식초에 반응시키며 온도 변화를 기록하여 각 반응이 흡열반응인지 발열반응인지를 관찰해 보았다. 먼저 4가지 고체 화합물을 물에 용해시켰을 때 염화칼슘만이 발열반응으로 확인되었고 베이킹소다, 질산암모늄, 염화나트륨과 물의 반응은 흡열반응으로 확인되었다. 고체보다 액체가 큰 에너지를 가지므로 고체가 수용액 상태로 변화할 때 에너지를 흡수하여 흡열반응을 나타내는 것이 일반적이지만 염화칼슘과 같이 용해 반응 시 에너지를 방출하는 경우가 있다. 이는 해당 고체 화합물의 고체 상태와 수용액 상태의 엔트로피 차이로 설명할 수 있다. NaHCO3, NH4NO3, NaCl은 물에 녹아 이온화되면 불안정해진다. 반면 CaCl2은 수용액 상태에서 칼슘 이온과 염소 이온으로 분리되었을 때가 두 이온이 서로 가까이 위치한 상태보다 안정적이다. 따라서 NaHCO3, NH4NO3, NaCl은 용해 시 에너지를 흡수하는 흡열반응, CaCl2은 에너지를 방출하는 발열반응이 일어난다. NaHCO3, NH4NO3, NaCl이 열을 흡수하는 것은 불안정성을 해소하기 위한 명분과 같이 생각할 수 있다. 각 고체 화합물은 용해 시 고체 결정을 이루는 이온 결합과 물의 수소 결합이 끊어지고 수용액에서 고체를 이루는 이온들과 물 분자 사이에 약한 이온-쌍극자 결합이 형성되는데, 상태별 에너지 차이는 이때 끊어지는 결합과 생성되는 결합의 에너지 차이에 의한 것이다.
Part 2에서는 스티로폼 열량계의 열용량을 측정하기 위해 따뜻한 물을 넣은 눈금실린더에 실온의 물을 추가하여 온도 변화를 측정하였다. 더운 물은 50℃에서 34.0℃로, 찬 물은 27.9℃에서 34.0℃로 온도가 변화하였고 더운 물이 잃은 열량은 찬 물과 열량계가 얻은 열량과 같을 것이므로 다음의 관계식을 이용하여 열용량 Ccal을 구하였다. 이때 물의 비열은 4.184 J g-1 ℃-1 로 간주하였다.

참고 자료

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물리화학-양자, 물질, 변화, 최중길 외 3인, 2018, 자유아카데미, p.557-560
일반화학실험, 화학교재연구회, 2017, 사이플러스, p.131-133
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