[화학/실험] 구리의 제련 실험(??)

분명 선생님이 나눠주신 프린트에는 전기분해라고 되어 있지만

 

그보다는 구리 제련 쪽에 더 가까운 듯한 이 실험...

 

 

 

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실험 제목 : 구리의 제련

 

실험일시 : 2010. 7. 1.

 

1. 이론적 배경

• 패러데이의 법칙
  시간 t 동안 통해준 전기량 Q는 시간에 따른 전류 I(t)를 0에서 t까지 적분한 값과 같다.
  시간에 따라 전류가 변하지 않을 경우, Q=It가 성립한다.
  전자 1mol의 전하량을 1F이라 하며, 1F은 약 96500C이다.
  이를 이용하여 1F당 석출되는 물질의 질량을 구하면
        (물질의 화학식량)/(물질 1mol당 이동하는 전자의 mol 수)이다.
  
• 직류전원장치
  직류전원장치는 일정한 전압과 전류를 공급하는 장치이다. 전선을 꽂는 자리는 파랑, 검정, 빨강이 있는데, 파랑은 (-), 검정은 접지용, 빨강은 (+)이다.

 

2. 목표

• 통해준 전기량과 석출량을 측정하여 패러데이의 법칙을 설명할 수 있다.
• 구리 제련의 원리를 이해한다.

 

3. 준비물

• 직류 전원 장치
• 초시계
• 집게 달린 도선
• 저울(소수점 3자리 이상)
• 비커
• 구리판 2장
• CuSO₄ 수용액
• 아세톤
• 두꺼운 종이
• 진공 건조기

 

4. 유의점

• 전극판은 실험 전에 사포로 닦아 순수한 금속이 드러나도록 한다.
  
• 사포로 문지른 구리판을 아세톤으로 씻어준다.
  
• 전류 세기는 항상 1A로 일정하게 유지시킨다.
  
• 반응 후 구리판을 조심스럽게 들어 비커에 넣어 석출된 구리가 떨어지지 않도록 한다.
  

 

5. 실험 방법

1. 0.5M CuSO₄ 수용액을 비커에 넣는다.
   
2. 구리판 2개의 질량을 각각 정확히 측정한 다음, 두꺼운 종이에 홈을 내어 구리판을 고정시킬 수 있도록 하여 비커 위에 걸친다.
   
3. 직류 전원 장치와 비커에 담긴 두 구리판을 연결하고 전류계의 눈금이 1A가 되도록 하여 시작과 동시에 초시계로 전류가 흐르는 시간을 잰다.
   
4. 전류를 약 20분 간 통해준 후 두 전극판을 살며시 꺼내 다른 비커에 옮겨담은 후 진공 건조기에 넣어 건조시킨다.
   
5. 완전히 마르면 저울로 전극판의 질량을 다시 한 번 정확하게 재어 질량 변화를 구한다.

 

6. 실험 결과

전극	(+)	(-)
처음 질량(g)	4.650	6.559
나중 질량(g)	4.246	6.945
석출된 구리(g)		0.386
감소된 구리(g)	0.404

 

7. 결과 분석

석출된 구리와 감소된 구리의 질량이 약간 차이가 난다. 구리의 감소량이 더 크다. 그런데 비커 바닥에 이물질이 석출되어 나와 있다. 이것으로 미루어 볼 때 산화된 (+)극이 순수한 구리가 아니라 불순물이 함유된 구리이며, 감소된 구리의 질량으로 측정한 저 값에는 순수하게 감소한 구리의 양과 불순물로 밑에 가라앉은 것의 질량이 더해진 것이다. 한편, (-)극에서 석출된 구리는 순수한 구리일 것이다.