이 실험 소개
뷰렛에서 염기로 산을 넣고 화학 반응과 온도를 함께 확인하세요. 투여량에 따라 남은 산 또는 염기, pH 곡선, 방출되는 열이 달라집니다. 당량점을 지나면 중화열은 더 이상 발생하지 않지만, 추가된 액체로 인해 열용량은 계속 증가합니다.
학습 목표
- 부피만 같은지를 보는 대신 산과 염기의 양이 같은지를 기준으로 당량점을 확인하세요.
- 중화된 몰수와 방출된 열의 관계를 설명하세요.
- 당량점 이후 산을 더 넣으면 이상적인 온도 상승이 낮아지는 이유를 설명하세요.
사용 방법
- 1초기 염기의 양과 산의 농도로 당량점에 도달하는 부피를 예측하세요.
- 2pH, 온도계, 표시된 열량을 확인하면서 해당 투여량에 가까워질 때까지 산을 넣으세요.
- 3‘1 mL 추가’ 또는 뷰렛 손잡이를 사용해 당량점 주변의 값을 확인하세요.
- 4당량점을 지나서까지 계속하고 온도와 pH를 비교한 다음, 여러 투입량을 노트에 저장하세요.
모델
가정
- 산과 염기는 모두 완전히 해리됩니다. pH 계산에는 당량점 부근의 물의 자동 이온화도 포함하여 고정 기준 온도 25 °C에서 Kw = 10⁻¹⁴를 사용합니다.
- 중화 반응에서는 물 1몰이 생성될 때마다 일정하게 57.3 kJ의 열이 방출됩니다. 밀도는 1 g/mL, 용액의 비열은 4.18 J/(g·K), 열량계의 열용량은 20 J/K입니다.
- 열 손실, 희석열 및 Kw의 온도 의존성은 제외됩니다. 조제 설정을 변경하면 새로운 혼합물이 시작됩니다. 투입량 조절 장치와 곡선에는 이상적인 누적 투입량 상태가 표시됩니다.
수업에서 해 보기
- Q1초기 염기의 부피와 같은 양의 산을 넣어도 일반적으로 당량점에 도달하지 않는 이유는 무엇인가요?
- Q2당량점 이후에 넣은 산은 추가 중화열을 발생시키지 않으면서 pH를 변화시키는 이유는 무엇인가요?
자주 묻는 질문
온도가 약간 상승하는데도 당량점의 pH가 정확히 7인 이유는 무엇인가요?
pH는 의도적으로 25 °C에서의 고정된 Kw를 기준으로 하며, 열 모델은 온도 변화를 별도로 추정합니다.
투입량 조절기를 움직이면 실제 플라스크에서 산이 물리적으로 제거되나요?
해당 총 투입량에 대한 재현 가능한 모델 상태를 선택합니다. 값을 낮추는 것은 역적정이 아니라 새롭게 더 적은 투입량으로 비교하는 것을 의미합니다.