NaOH 표준용액의 조제

◎ 실험제목: NaOH 표준용액의 조제

 

◎ 실험목적

1) 표준용액의 정의를 알 수 있다.

2) 농도의 종류 및 개념을 이해한다.

3) NaOH 표준용액을 조제할 수 있다.

 

◎ 실험원리

- 농도를 알지 못하고 있는 산(acid)의 농도를 알아내려면 정확한 농도를 알고 있는 염기 수용액이 있어야 한다. 반대로 염기(base) 수용액의 농도를 밝히고자 할 때는 산의 정확한 농도를 먼저 정하여야 한다. 이 때 농도가 정확히 결정된 수용액을 표준용액(standard solution) 이라 한다.

또한 산과 염기가 반응하면 정량적으로 중화되어 염과 물이 생긴다.

 

HCl + NaOH → NaCl + H2O

 

★ 유의사항

- 진한 NaOH 수용액은 유리를 부식시킨다. 특히 갈아 맞춘 곳은 더욱 심하게 부식된다. 그러므로 갈아 맞춘 시약병 마개에 NaOH 수용액이 묻지 않도록 해야 한다. NaOH 수용액의 시약병은 고무마개로 막아야 한다.

◎ 실험기구 및 시약

- 비커(beaker), 스탠드(stand), 피펫(pipette), 증발접시(evaporating dish), 링(ring), 삼각석쇠(clay triangle), 메스실린더(graduated cylinder), 스포이트(medicine dropper) 등

- HCl(염산), NaOH(수산화나트륨) 등

 

◎ 실험방법

① 10% NaOH(10g) 을 100mL 만든다.

② 10% NaOH(10g) 수용액 65mL를 메스실린더로 취하여 250mL 시약병에 옮기고 여기에 증류수 85mL를 취하여 메스실린더를 씻어 넣어 150mL의 묽은 용액을 만든다. 이 용액은 1N보다 약간 진한 용액이다.

③ 증발접시를 깨끗이 씻어 말리고, 이것을 알코올램프로 가열하였다가 실온으로 식혀, 그 무게를 0.001g까지 정확하게 단다.

④ 이 증발접시에 ②에서 묽게 만든 NaOH 수용액 10mL를 피펫으로 정확히 취하여 옮긴다. 이것을 삼각 석쇠 위에 옮기고, 여기에 묽은 염산 5mL를 가하여 준다.

⑤ 알코올램프로 서서히 가온하여 물과 여분의 염산을 증발시킨다. 이 때 내용물이 튀어나오지 않도록 조심한다. 물기가 다 날아가면 세게 5분간 가열하여 주고 실온으로 식혀 그 무게를 앞에서와 같은 요령으로 정확히 잰다.

⑥ 수산화나트륨과 염산이 중화되는 변화를 화학방정식으로 나타내어라.

HCl + NaOH → NaCl + H2O

⑦ 이 방정식에 근거하여 실험 ④, ⑤ 의 결과물로부터 ②에서 묽게 만든 수용액의 정확한 노르말(Normal) 농도를 계산하여라.

⑦ 시약병에 이 농도를 써 붙여 고무마개로 단단히 막아 보관하여 두었다가 다음 실험에 쓰도록 한다.

 

◎ 실험결과

- 증발접시(처음)무게: 30.280g

- 증발접시 + 염 무게: 30.916g

- 염 무게: 0.636g

- 농도(M):

1. 수산화나트륨(NaCl)의 농도

10%의 NaCl수용액 65ml 를 증류수 85ml와 섞었다.

수용액에 NaCl이 6.5g 있다고 보면 150ml에 6.5g의 NaCl이 있으므로

6.5/150*100=4.3333

즉 NaCl의 농도는 4.333%이다.

 

2. 묽은염산(HCl)의 농도

염(NaCl)의 무게가 0.636일때 Na와 Cl의 질량비는 11:17이다.

그러므로 0.636/28*17 을 계산하면 Cl의 무게가 나온다.

0.636/28*17=0.386138

즉 Cl의 무게는 0.386g이다.

여기서 비례식을 이용해 H의 무게를 구하면, H와 Cl의 질량비가 1:35.5 이므로

1:35.5=X:0.386 이 되고 이 식을 정리 하면 H의 무게는 0.011이다.

 

HCl의 농도를 구하는 식은 HCl의무게/5g*100 이므로

HCl의 농도는 0.387/5*100 이고 이 식을 정리 하면 7.74가 나온다.

즉 HCl의 농도는 7.74%이다.