2조 권태익 이재형 김지한 김미영 김용빈 김지은 박지성 송문옥 이상현 조강우 화학반응속도 ─ 반응차수 결정 2조 권태익 이재형 김지한 김미영 김용빈 김지은 박지성 송문옥 이상현 조강우

실험목적 및 원리 초기속도법 사용 → 반응물의 초기농 도를 달리하여 초기 반응속도를 측정 함으로써 반응차수(m,n)를 구한다. H2O2 KI (촉매) 2H2O + O2 V = k[H2O2 ]m[KI]n (K : 속도상수 ; m ,n : 반응차수) 이 실험에서는 KI (요오드화칼륨)를 촉매로 써서 과산화수소를 분해하는 반응에서 산소의 발생속도로부터 반응속도를 구하여 H2O2(과산화수소) 및 KI에 대한 반응차수를 결정하는 방법을 알아봅니다. 촉매로 사용된 요오드화 칼륨은 계수를 맞춘 반응식에는 나타나지 않지만 반응속도에 영향 을 준다.

기구 및 시약 기구 시약 250ml 삼각플라스크 물통 기체 부피 측정관 50ml 뷰렛 수위 조절 용기 또는 비커 온도계 고무관 및 고무마개 25ml 눈금실린더 10ml 눈금피펫 10ml 눈금실린더 3% H202 용액 - 비커에 H2O 97g과 H2O2 3g 넣고 섞음. (실제 0.15M KI 용액 - KI 분자량 : 166.01 - 0.15M KI용액을 만들려면 0.15 = 24.9015g 필요. - 200ml의 0.15M KI 용액을 만 들기 위해서는 0.15×0.2×166.01 =4.9830g 의 KI가 필요함. (실제 4.9883g 사용)

실험 전 해야 할 장치 반응용기와 기체 부피 측정장치를 조립한다. (기체 부피 측정관 대신에 50ml 뷰렛을 사용해 도 된다.) 물통에 3~5cm 높이까지 물을 채우고 온도계를 꽂는다. 기체부피측정관의 고무마개를 열고 물을채운다. 수위 조절용기를 아래, 위로 움직여 수위가 눈금 0점의 아래에 오도록 조절한다음 마개를 닫는다. (수위 조절용기가 없으면 구부러진 사이폰 유리 관을 걸친 비커를 이용한다.)

실험 전 주의사항 실험을 시작하기 전에 장치가 새지 않는지 검사한 다. 수위 조절용기를 아래위로 움직일 경우 기체 부피 측정관의 수위가 거의 움직이지 않으면 된다. 마개를 사용할 때는 기체가 새지 않도록 연한고무 마개 사용한다. 손에 의해서 반응 용기의 온도가 상승하지 않도록 반응용기의 윗부분을 잡도록 한다. 반응 용기를 흔들 때에는 한 사람이 최대한 같은 속도로 흔들어 준다.

실험방법 – a (태익조) 0.15M KI용액 10ml와 증류수 15ml를 반응용기 에 넣는다. 조금 흔들어서 반응물의 온도와 물통의 온도가 같아지도록 한다. 3% H2O2 용액 5ml를 가하고 마개를 닫은 다음 반응용기를 잘 흔들어 준다. 약 1ml의 산소가 발생될 때부터 시간을 잰다. 발생된 산소의 부피가 1ml씩 증가할 때마다 시 간을 측정하여 전체 부피가 6ml가 될 때까지 계 속한다. 다른 조들이 실험할 때는 온도가 20도가 넘었었는데, 저희조가 실험할 때는 날씨가 추워 온도가 13도여서 반응이 느려 2ml가아닌 1ml씩 증가할때마다 시간잼. 그리고 14ml가 아닌 6ml가 될때까지만 함.

실험방법 – b (재형조) 0.15M KI용액 10ml와 증류수 10ml를 반응용기 에 넣는다. 조금 흔들어서 반응물의 온도와 물통의 온도가 같아지도록 한다. 3% H2O2 용액 10ml를 가하고 마개를 닫은 다 음 반응용기를 잘 흔들어 준다. 약 1ml의 산소가 발생될 때부터 시간을 잰다. 발생된 산소의 부피가 1ml씩 증가할 때마다 시 간을 측정하여 전체 부피가 6ml가 될 때까지 계 속한다. 다른 조들이 실험할 때는 온도가 20도가 넘었었는데, 저희조가 실험할 때는 날씨가 추워 온도가 13도여서 반응이 느려 2ml가아닌 1ml씩 증가할때마다 시간잼. 그리고 14ml가 아닌 6ml가 될때까지만 함.

실험방법 – c (태익조) 0.15M KI용액 20ml와 증류수 5ml 를 반응용기 에 넣는다. 조금 흔들어서 반응물의 온도와 물통의 온도가 같아지도록 한다. 3% H2O2 용액 5ml를 가하고 마개를 닫은 다음 반응용기를 잘 흔들어 준다. 약 1ml의 산소가 발생될 때부터 시간을 잰다. 발생된 산소의 부피가 1ml씩 증가할 때마다 시 간을 측정하여 전체 부피가 6ml가 될 때까지 계 속한다. 다른 조들이 실험할 때는 온도가 20도가 넘었었는데, 저희조가 실험할 때는 날씨가 추워 온도가 13도여서 반응이 느려 2ml가아닌 1ml씩 증가할때마다 시간잼. 그리고 14ml가 아닌 6ml가 될때까지만 함.

실험사진-용액제조

실험사진-속도측정

측정결과 – 실험a 발생된 산소의 부피 (ml) 시간 (s) 1 0’’ 2 2’12’’ = 132’’ (+132’’) 3 2’12’’ = 132’’ (+132’’) 3 4’57’’ = 297’’ (+165’’) 4 8’03’’ = 483’’ (+186’’) 5 11’10’’ = 670’’ (+187’’) 6 14’57’’ = 897’’(+227’’)

측정결과 – 실험b 발생된 산소의 부피 (ml) 시간 (s) 1 0’’ 2 1’00’’ = 60’’ (+60’’) 3 1’00’’ = 60’’ (+60’’) 3 2’04’’ = 124’’ (+64’’) 4 3’14’’ = 194’’ (+70’’) 5 4’39’’ = 269’’ (+75’’) 6 5’52’’ = 352’’ (+83’’)

측정결과 – 실험c 발생된 산소의 부피 (ml) 시간 (s) 1 0’’ 2 1’25’’ = 85’’ (+85’’) 3 1’25’’ = 85’’ (+85’’) 3 2’58’’ = 178’’ (+93’’) 4 4’42’’ = 282’’ (+104’’) 5 6’40’’ = 400’’ (+118’’) 6 8’52’’ = 532’’ (+132’’)

실험결과 - 그래프

실험결과 실험 - a v = k[5]m[10]n = 부피변화 / 시간 = 5 ml / 897초 = 5.57 × 10-3 ml/s 실험 – b v =  k[10]m[10]n = 부피변화 / 시간 = 5 ml / 352초 = 1.42 × 10-2 ml/s 실험 – c v =  k[5]m[20]n = 부피변화 / 시간 = 5 ml / 532초 = 9.40 × 10-3 ml/s

실험결과 log ( b 반응속도 / a 반응속도) = mlog2 - a의 반응속도 = 5.57 × 10-3 ml/s - b의 반응속도 = 1.42 × 10-2 ml/s → log(1.42 × 10-2 / 5.57 × 10-3 ) = mlog2 m = [log(1.42 × 10-2 / 5.57 × 10-3 )]/log2 m = 1.35

실험결과 log ( c 반응속도 / a 반응속도) = nlog2 - a의 반응속도 = 5.57 × 10-3 ml/s - c의 반응속도 = 9.40 × 10-3 ml/s → log(9.40 × 10-2 / 5.57 X 10-3) = nlog2 n = [log(9.40 × 10-3 / 5.57 × 10-3)]/log2 n = 0.75

오차요인 실험기구의 연결부위 사이로 산소가 새어나가 결 과 값이 달라질 수 있다. 혼합용액을 흔드는 속도에 따라 1ml의 산소 발생 시간이 달라진다. 손으로 마개를 잡아 반응용기의 온도를 상승시켜 산소의 부피를 증가시켰다. 실험적으로 필요한 시료의 양이 정확하지 않다. 반응용기를 흔들 때 한 사람이 흔들지 않고, 사람 을 교체하면서 흔들어 발생량의 차이가 생겼다.

감사합니다♬