[자연과학] [일반화학] 기체상수 결정

1. 실험제목 : 기체상수 결정

2. 실험목표 : 일정량의 산소와 이산화탄소를 발생시켜서 기체상수의 값을 결정한다.

3. 기구 및 시약

스탠드, 시험과 2개, 조임클램프, 시약병(1ℓ)과 비커(1ℓ), 가열기와 저울 KClO3, MnO2, NaHCO3
분자량
비중
밀도(g/㎤)
mp
기타
KClO3
121.453
2.326
368℃
광택, 단사정계결정
MnO
86.94
5.026
5.039
물에 거의 녹지 않음
NaHCO3
84
220
무색의 결정성 분발

4. 이론

대부분의 기체는 온도가 높고, 압력이 충분히 낮은 상태에서 이상기체 상태방정식 를 잘 만족한다. R은 기체상수라고 하는 기본 상수인데, O2, CO2의 P, V, n, T를 측정하여 R을 결정한다.
MnO2는 촉매로 작용하여 산소발생 속도를 증가시킨다. 발생한 산소기체의 부피는 기체발생장치에서 밀려나간 물의 부피로 계산할 수 있다. (산소기체에 수증기도 포함되어 있으므로 증기의 부분압을 보정해 주어야한다.)
위와 같은 방법으로 CO2의 부피를 알 수 있고, 가열하기 전과 후의 고체시료의 무게가 얼마나 감소했는가를 측정하여 발생한 기체의 양을 알 수 있다.

5. 실험방법

(실험A) 산소기체

1) 기체발생장치를 만든다. 마개와 유리관의 연결부분으로 기체가 새어 나가지 않도록 한다. 비커에 연결된 유리관은 시약병의 바닥에 닿을 정도로 충분히 길게.

2) 시약병에 물을 가득 채우고, 시험관으로 연결된 유리관에서 입김을 불언허어 비커로 연결된 유리관에 물이 채워지게 한 다음, 조임클램프로 고무관을 막아두고 다시 시약병에 물을 가득 채움.

3) 비커의 물을 버린 후 제 위치에 놓고 클램프를 열어둔다.

4) 2g KClO3, 0.2g MnO2를 시험관에 넣고 무게 측정

5) 시험관을 거의 수평으로 고정시킨다. 시료가 시험관 벽을 따라 넓게 퍼지도록 해야 하지만 시료가 고무마개에 닿으면 안됨.

6) 가열기로 시험관 전체를 서서히 가열. 산소가 발생하면서 시약병의 물이 비커로 밀려나옴. (산소기체가 너무 급격히 발생하지 않도록 시험관을 서서히 가열)

7) 비커로 밀려나온 물의 양이 500~600mL가 되면 가열하는 것을 멈추고 시험관이 식을 때까지 기다린다.

8) 비커의 높이를 조절해서 비커와 시약병에 담긴 물의 수면 높이를 같도록 하고 조임클램프로 막는다.

9) 눈금실리더로 비커 속의 물의 양을 측정하고 시험관의 무게 측정

10) 대기압을 기록하고, 시약병에 담기 물의 온도 측정.

…

6. 실험결과

7. 결론 및 오차분석