식초로 가는 자동차1조 차준우, 정태훈, 남효원, 박준범

Purpose

•화학반응식을만들수있다.

•화학반응에서의양적관계를알수있다.

•모둠원끼리협동으로자동차를제작할수있다.

•반응물질의양에따라발생하는기체의부피를예측할수있다.

INTRODUCTION

아세트산과 탄산수소나트륨의 반응과양적 관계

𝑵𝒂𝑯𝑪𝑶𝟑 𝒔 + 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯 𝒂𝒒→ 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑵𝒂 𝒂𝒒 +𝑯𝟐𝑶(𝒍) + 𝑪𝑶𝟐(𝒈)

기체 포집법

Reagent & Apparatus

페트병식초

눈금실린더 고무관

수조

식초(𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯)

베이킹파우더(𝑵𝒂𝑯𝑪𝑶𝟑)

Procedure

실험 1 :

이산화탄소발생 및 포집

1. 1000ml 눈금 실린더에

가능한 한 많은 양의 물을

채운다. 실린더의 끝에

고무관을 넣은 다음, 손으로

입구를 막고 물이 들어있는

수조에 거꾸로 세운다.

2. 과정 1에서 눈금실린더에

들어있는 공기의 양을 측정한다.

3. 페트병에 4%식초 50ml와

휴지에 싼 베이킹파우더 1g을

기울여서 넣는다.

4. 페트병을 고무관을 연결한

마개로 막고 똑바로 세워 반응

물질이 반응하게 한다.

5. 발생하는 기체를 눈금실린더에모은다.

6. 반응이 끝나면 눈금실린더의눈금을 기록하여 발생한 기체의부피를 측정한다.

7. 식초50ml와 베이킹파우더2g을 사용하여 과정 1~6을반복한다.

8. 식초 50ml와 베이킹파우더 2g, 물 50ml를 사용하여 과정 1~6을반복한다.

9. 과정 6~8에서 발생하는기체의 양은 어떤지 비교한다.

실험 2 :

자동차 제작

1. 자동차를 설계할 때, 중요한 점을 의논한다.(몸체와

바퀴, 바퀴의 굴림, 페트병 입구의 방향과 자동차의

움직임 등)

2. 자동차를 제작한다.

3. 자동차를 땅 위에 놓고 바퀴의 굴림과 안정성 등을

점검한 다음, 자동차를 재구성한다.

실험 3 :

자동차 운행

1. 자동차에 장착된 페트병에식초 1000ml와 물 50ml를넣는다.

2. 베이킹파우터 6.4g을 휴지에싸서 넣는다.

3. 병을 살살 흔들면서 식초와베이킹파우더를 반응시켜기체를 발생시킨다.

4. 기체가 충분히 발생하면자동차를 출발선에 내려놓고콕을 열어 자동차가 움직이게한다.

5. 자동차가 움직인 거리를측정한다.

Data & Result

식초 50ml, 베이킹파우더

1g 반응 시의 기체 부피(ml)

1회 2회 3회 평균

265ml 270ml 270ml 273.3ml

식초 50ml, 베이킹파우더

2g 반응 시의 기체 부피(ml)

1회 2회 3회 평균

535ml 530ml 550ml 538.3ml

식초 50ml, 베이킹파우더2g, 물 50ml

반응 시의 기체부피(ml)

1회 2회 3회 평균

530ml 545ml 545ml 540ml

•베이킹파우더 1몰의 질량 = 86g, 아세트산 1몰의 질량 = 60g

•베이킹파우더 1g당 몰수 = 1

86몰, 2g당 몰수 =

1

43몰

•아세트산 6%(식초) 50ml당 아세트산 질량 = 50 ×6

100=3g

•식초 50ml당 아세트산 몰수 = 3𝑔

60𝑔=

1

20몰

•베이킹파우더 1g, 식초 50ml와 반응했다 가정 시 몰수의 비는

베이킹파우더:아세트산:이산화탄소=1:1:1이며,

베이킹파우더 몰수 : 1

86몰, 아세트산 몰수 :

1

20몰이므로 계산한

이산화탄소의 몰수는𝟏

𝟖𝟔몰이다.

• 0℃, 1기압(STP상태)에서의 기체 1몰 당 부피는 :22.4L

•샤를의 법칙에 의해 25℃로 가정 시: 22.4L×𝟐𝟗𝟖

𝟐𝟕𝟑=24.451282L

•이산화탄소의 부피 계산값 = 24.451282𝐿 ×1

86mol=284.32ml

이러한 방식으로 계산값을 구하면

계산값과실험값의비교

계산값

실험 계산값

베이킹1g, 식초50ml

284.32ml

베이킹 2g, 식초 50ml

568.63ml

베이킹 2g, 식초 50ml, 물50ml

568.63ml

실험값

실험 실험값 오차

베이킹1g, 식초50ml

273.3ml 11.02ml

베이킹 2g, 식초50ml

538.3ml 30.33ml

베이킹 2g, 식초50ml, 물 50ml

540ml 28.63ml

Discussion

아세트산과 탄산수소나트륨의 반응과양적 관계

𝑵𝒂𝑯𝑪𝑶𝟑 𝒔 + 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯 𝒂𝒒→ 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑵𝒂 𝒂𝒒 +𝑯𝟐𝑶(𝒍) + 𝑪𝑶𝟐(𝒈)

샤를의 법칙, 보일의 법칙

오차의 원인

•탄산수소나트륨에 이물질이 섞여 있었을 수도 있다.

•눈금읽기를 잘못했을 수도 있다.(인간이라 오차)

•실험 환경이 온도가 낮았을 수도 있다.->10℃일 때, 실험값과 유사

•탄산수소나트륨이 든 휴지를 넣을 때 실수로 병을 누르고 있었을 수

도 있다.

•고무관 속에 물이 있었을 수도 있다.

물을 섞은 것은 차이가 없다?

•𝑵𝒂𝑯𝑪𝑶𝟑 𝒔 + 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯 𝒂𝒒

→ 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑵𝒂 𝒂𝒒 + 𝑯𝟐𝑶(𝒍) + 𝑪𝑶𝟐(𝒈)

•물은반응에관여하지않기때문에물의양이이산화탄소의발생

에미치는영향은없다.

PET병 처음 공기를 빼지 않아도 될까?

•페트병만의공기는질소, 산소, 이산화탄소, 네온등이섞인공기

라빼고실험해야한다고생각할수도있지만, 그렇지않다.

•우리는어떤기체가발생하는지알고있고, 얼마만큼발생하는지

를측정하는것이라큰상관이없다.

식초 농도가 높다면?탄산수소나트륨의 질량이 증가한다면?

•식초의농도를더높이는것은큰효과가없을것이다. 왜냐하면

식초와베이킹파우더는 1:1로반응하는데우리의실험에선되려

식초가남았기에발생하는기체의부피는같을것이다. 하지만

베이킹파우더를더넣게된다면아세트산과탄산수소나트륨의

비가 1:1이될때까지기체를발생시킬것이다.

더 잘나가는 자동차를 만들기 위해 고안한 점, 개선할 점

앞바퀴와뒷바퀴에비틀림이없어야한다.

베이킹파우더을되도록많이넣고, 식초의양은무게를고려하여

적당히넣어야한다.

지면과분출구의각은 0°가되어야한다.

뚜껑을열고잡고있는시간을줄여야한다.

차에서손을땔때, 흔들리지않도록한다.

앞바퀴와뒷바퀴에비틀림이없어야한다.

베이킹파우더를되도록많이넣고, 식초의양은무게를고려하여

적당히넣어야한다.

지면과분출구의각은 0°가되어야한다.

뚜껑을열고잡고있는시간을줄여야한다.

차에서손을땔때, 흔들리지않도록한다.

더 잘나가는 자동차를 만들기 위해 고안한 점, 개선할 점