[화학및 실험1] 5주차 결과보고서, 금속의 활동도 서열 결정

1. 실험목적

금속과 금속이온 수용액과의 반응을 통해서 산화제와 환원제의 상대적인 세기를 정해본다.

2. 실험이론

- 산화, 환원의 정의와 반응의 예 조사
- 산화제와 환원제 조사
- 금속의 활동도 서열(금속의 반응성) 조사

5주차 예비보고서에서 조사완료

https://devlawyer.tistory.com/13

[화학및 실험1] 5주차 예비보고서, 금속의 활동도 서열 결정

 

3.실험방법

I.

1. 깨끗한 시험관 1~9 까지 번호를 표시한다.
   1 번~3 번 시험관에 AgNO3 용액을 2mL 를 넣는다.
   4 번,5 번 시험관에 Cu(NO3)2 용액을 2mL 를 넣는다.
   6 번,7 번 시험관에 Pb(NO3)2 용액을 2mL 넣는다.
   8 번,9 번 시험관에 Zn(NO3)2 용액을 2mL 넣는다.
2. 금속 납 조각 한 개를 1 번, 4 번, 8 번 시험관에 넣고 변화를 관찰한다.
3. 금속 아연 조각 한 개를 2 번, 5 번, 6 번 시험관에 넣고 변화를 관찰한다.
4. 금속 구리 조각 한 개를 3 번, 7 번, 9 번 시험관에 넣고 변화를 관찰한다.

II.

0.25M FeCl3 용액 1mL를 시험관에 넣은 후 0.25M SnCl2 용액을 한 방울씩 색이 없어질 때까지 넣고 결과를 기록한다. (색깔 변화 관찰)

III.

1. 0.1M KMnO4 용액을 시험관에 2mL 넣고 색깔을 관찰한다.
2. 0.5M FeSO4 용액을 새로운 시험관에 2mL 넣고 용액의 색깔을 관찰한다.
3. 3.0M H2SO4 용액 5~7 방울을 2번 시험관에 넣는다.
4. 2번 시험관의 용액을 스포이드를 이용하여 한 방울씩 1번 시험관 KMnO4 용액에 넣으면서 색 변화를 관찰한다. 색이 더 이상 변화하지 않으면 멈춘다.

주의사항

1. 시약은 후드 안에서 취한다.
2. 실험이 끝난 후에 은 조각은 반드시 반납한다.
3. 실험이 끝난 후 남은 용액들은 폐수통에 버리고 남은 금속 조각은 후드 안의 고체 폐기통에 버린다.
4. H2SO4, KMnO4, FeCl3 는 강한 산성 용액이므로 주의한다.
5. SnCl2 는 강한 환원제이므로 주의한다.
6. FeSO4 는 유독 물질이므로 주의한다.
7. AgNO3, Cu(NO3)2, Pb(NO3)2, Zn(NO3)2 는 피부에 닿으면 해로우므로 취급에 주의한다.

4. 기구 및 시약

기구 : 스포이드, 시험관(test tube), 시험관대(test tube holder), 핀셋, 사포
시약 : Cu 조각, Pb 조각, Zn 조각, 0.1M KMnO4, 0.1M AgNO3, 0.1M Cu(NO3)2, 0.1M Pb(NO3)2, 0.1M Zn(NO3)2, 0.25M SnCl2, 0.25M FeCl3, 3M H2SO4, 0.5M FeSO4

아니 이거 시약 12개나 되서 '물리적, 화학적 특성과 그 위험성에 대해 서술'하라는거 MSDS에서 일일이 검색하고 타이핑하느라 죽는줄...(심지어 0.5점 감점당함... 왜지)

 

5. 실험 과정

5-1. 반응표

수기로 작성함 (빈칸이 많아서 약간 맘 한켠에 걸렸긴 했었음)

글씨 양해좀 ㅎㅎ...

그래도 줄글로...

5-2.실험 II.에서 FeCl3 용액에 SnCl2 용액을 넣었을 때 색 변화를 쓰시오.

주황색이었다가 노랑색으로 변하더니 나중에는 회백색처럼 반투명해짐

안타깝게도 이거 하나임.. 연한노랑의 과정은 못찍음...

 

(색깔 약간 다양하게 변하는건 쫌 신기한듯)

5-3. 실험 III.에서 KMnO4 용액에 (H2SO4 용액+ FeSO4 용액)을 넣었을 때의 색 변화를 쓰시오.

 

진한 자주색 -> 주황 빨강 -> 황적색 (옅어짐) -> 연한노랑 (약간 투명)

 

 

5-1.에서 체크한 9개의 반응 결과들

(앙금이 생기는게 맞나 애먹었음ㅎㅎ)

 

몇장이 초점이 안맞아서 아쉽...

파랑색이 약간 신기하다.

 

6. 관찰

6-1. 실험 I.에서 1번 시험관에서 일어나는 화학 반응식을 쓰시오. (반응에서 산화, 환원을 표시하시오.)

• Pb(s) + 2AgNO3(aq) -> 2Ag(s) + Pb(NO3)2(aq)
  Pb(납)는 산화 Ag(은)는 환원됨
  
  알짜 이온 반응식
  Pb(s) + 2Ag+(aq) -> Pb2+(aq) + 2Ag(s) (은 석출됨)

6-2. 실험 I.에서 2번 시험관에서 일어나는 화학 반응식을 쓰시오. (반응에서 산화, 환원을 표시하시오.)

• Zn(s) + 2AgNO3(aq) -> 2Ag(s) + Zn(NO3)2(aq)
  Zn(아연)는 산화 Ag(은)는 환원됨
  
  알짜 이온 반응식
  Zn(s) + 2Ag+(aq) -> Zn2+(aq) + 2Ag(s) (은 석출됨)

6-3. 실험 I.에서 3번 시험관에서 일어나는 화학 반응식을 쓰시오. (반응에서 산화, 환원을 표시하시오.)

• Cu(s) + 2AgNO3(aq) -> 2Ag(s) + Cu(NO3)2(aq)
  Cu(구리)는 산화 Ag(은)는 환원됨
  
  알짜 이온 반응식
  Cu(s) + 2Ag+(aq) -> Cu2+(aq) + 2Ag(s) (은 석출됨)

6-4. 실험 I.에서 4번 시험관에서 일어나는 화학 반응식을 쓰시오. (반응에서 산화, 환원을 표시하시오.)

• Pb(s) + Cu(NO3)2(aq) -> Cu(s) + Pb(NO3)2(aq)
  Pb(납)은 산화 Cu(구리)는 환원됨
  
  알짜 이온 반응식
  Pb(s) + Cu2+(aq) -> Pb2+(aq) + Cu(s)

6-5. 실험 I.에서 5번 시험관에서 일어나는 화학 반응식을 쓰시오. (반응에서 산화, 환원을 표시하시오.)

• Zn(s) + Cu(NO3)2(aq) -> Cu(s) + Zn(NO3)2(aq)
  Zn(아연)은 산화 Cu(구리)는 환원됨
  
  알짜 이온 반응식
  Zn(s) + Cu2+(aq) -> Zn2+(aq) + Cu(s)

6-6. 실험 I.에서 6번 시험관에서 일어나는 화학 반응식을 쓰시오. (반응에서 산화, 환원을 표시하시오.)

• Zn(s) + Pb(NO3)2(aq) -> Pb(s) + Zn(NO3)2(aq)
  Zn(아연)은 산화 Pb(납)은 환원됨
  
  알짜 이온 반응식
  Zn(s) + Pb2+(aq) -> Zn2+(aq) + Pb(s)

6-7. 실험 I.에서 7번 시험관에서 일어나는 화학 반응식을 쓰시오. (반응에서 산화, 환원을 표시하시오.)

• 반응이 안 일어난다구~~~

6-8. 실험 I.에서 8번 시험관에서 일어나는 화학 반응식을 쓰시오. (반응에서 산화, 환원을 표시하시오.)

• 반응이 안 일어난다고요~~~

6-9. 실험 I.에서 9번 시험관에서 일어나는 화학 반응식을 쓰시오. (반응에서 산화, 환원을 표시하시오.)

• 반응이 안 일어남!~!

6-10. 실험 I.에서의 결과를 토대로 Zn, Pb, Cu, Ag의 상대적 산화 용이성의 크기를 나열하시오.

Zn > Pb > Cu > Ag 

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여기 까지 실험 I. !!! (길다 길어~)

6-11. 실험 II.에서 일어나는 화학 반응식을 쓰시오. (반응에서 산화, 환원과 함께 산화제, 환원제를 표시하시오.)

• 2FeCl3(aq) + SnCl2(aq) → 2FeCl2(aq) + SnCl4(aq)
  Fe는 환원 Sn은 산화
  FeCl3는 산화제 SnCl2는 환원제

6-12 실험 III.에서 일어나는 화학 반응식을 쓰시오. (반응에서 산화, 환원과 함께 산화제, 환원제를 표시하시오.)

• 반응식은
  10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2SO4(aq) → 5Fe2(SO4)3(aq) + 2MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + 8H2O(l)
  (Mn 환원 Fe 산화, 산화제는 2KMnO4 환원제는 FeSO4)
  
  (완전이온 반응식)
  2K^+(aq) + 2MnO4^2-(aq) + 10Fe^2+(aq) + 10SO4^2-(aq) + 16H^+(aq) + 8SO4^2-(aq)
  → 10Fe^3+(aq) + 15SO4^2-(aq) + 2Mn^2+(aq) + 2SO4^2-(aq) + 2K^+(aq) + SO4^2-(aq) + 8H2O(l)
  
  구경꾼 이온 제외해 주면
  
  (알짜 이온 반응식)
  2MnO4^2-(aq) + 10Fe^2+(aq) + 16H^+(aq) → 10Fe^3+(aq) + 2Mn^2+(aq) + 8H2O(l)
  2로 나누어주면
  MnO4^-(aq) + 5Fe^2+(aq) + 8H^+(aq) → 5Fe^3+(aq) + Mn^2+(aq) + 4H2O(l)
  
  그러므로 Mn(망가니즈)는 환원 Fe(철) 산화 된다.
  그리고 산화제는 2KMnO4 환원제는 FeSO4이다

7. 후기

이번껀 그래도 계산하기보다는

계속 실험식만 찾아서 적는 느낌이 강해서 비교적 편했 던듯???

 

근데 왜 화1 화2때 까진 금속의 반응성인데

지금은 '금속의 활동도' 서열일까 ㅎ