화학 실습 기술 I

A white solid, a colourless liquid, a gas that smells of swimming pools: WCH13 asks what you would do with them. Which test separates lithium from strontium, why the drying agent sits where it does, whether the metal was in excess, and why your enthalpy value is smaller than the data book's. Every question reaches back to the bench work of Units 1 and 2 — reactions you ran, measurements you took, and the judgement behind each step.

WCH13/01 화학 실습 기술 I는 제3 IAS 단위로, 1시간 20분, 50점, 모두 필수이며, 최소 6개 수학 점수가 포함되어 있습니다. 규격은 4가지 평가 능력을 명시합니다 — 실습 맥락에서의 독립적 사고, 과학적 방법의 사용, 산술 능력(그래프, 유효숫자, 정확도와 정밀도), 그리고 기기의 사용(선택, 범위 및 분해능, 건강 및 안전). 문제는 같은 기법으로 구성된 미지의 상황까지 확장될 수 있으며, 8개의 핵심 실험을 넘어갈 수 있습니다.

불꽃 시험: 니켈 크롬선 또는 백금선을 농축 염산으로 깨끗이 세척한 후 시료를 담그고 가장 뜨거운 비발광(구름이 난 파란색) 불꽃에 넣는다. 리튬은 crimson, 나트륨은 노랑, 칼륨은 라일락, 칼슘은 벽돌 빨강, 스트론티움은 빨강, 바륨은 옅은 녹색, 구리는 청녹색이다. 두 가지 빨강(리튬과 스트론티움)이 충돌하므로 화학적으로 확인해야 한다: 황산 이온(희석 황산 또는 가용성 황산염)을 추가하면 스트론티움 황산이 침전되고 리튬 황산은 용해되어 남는다. 칼륨은 라일락, 루비듐은 붉은 보라색 — "보라"라고 하지 말고 정확한 단어를 사용하라.

할로젠 음이온: 희석 질산으로 산성화한 후 은 질산염을 첨가하면 — 클로라이드 흰색, 브로마이드 연한 크림색, 요오라이드 옅은 노란색 침전물이 형성된다. 암모니아로 확인한다: AgCl은 희석 NH₃(aq)에 용해되고, AgBr는 농축 NH₃(aq)에서만 용해되며, AgI는 어느 쪽에도 용해되지 않는다.

Organic functional groups: phosphorus(V) chloride on an alcohol or carboxylic acid steams — the gas is hydrogen chloride (misty fumes, not "hydrochloric acid"). Acidified dichromate(VI) turns orange to green when a primary or secondary alcohol (or an aldehyde) is oxidised. Combine tests with a molecular ion: two C₃H₈O isomers give Mr 60; the strongest peak at m/z 31 (CH₂OH⁺) marks the primary alcohol, at 45 (CH₃CHOH⁺) the secondary — propan-1-ol and propan-2-ol.

Filter paper soaked in tap water (deionised water barely conducts — it has almost no ions), with drops of silver nitrate and potassium chromate(VI): when the current flows, Ag⁺ ions migrate towards the cathode and CrO₄²⁻ towards the anode, meeting as a red precipitate — 2Ag⁺ + CrO₄²⁻ → Ag₂CrO₄. The demonstration is evidence that both salts are ionic. A green spot of copper(II) chromate splits: blue Cu²⁺ streams to the cathode, yellow chromate to the anode.

The anhydrous iron(III) chloride synthesis pays a mark for each stage's reason. Concentrated HCl on potassium manganate(VII) is a redox reaction: chloride ions lose electrons (2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻) while manganate(VII) is reduced. Anhydrous calcium chloride dries the chlorine (a drying agent, not a "dehydrating agent"); ceramic wool holds it in place. The iron is heated only after half a minute so the air is flushed out first — otherwise iron meets oxygen before chlorine. Sodium hydroxide at the exit absorbs the excess toxic chlorine. The product sublimes into the receiver and is sealed quickly because it is deliquescent — it absorbs water to form hydrates, which is why a weighed product can be heavier than the calculated maximum.

연습 문제 확인. 2.00 g의 철로부터: $n = 2.00/55.8 = 0.0358$ mol. $M_r(\mathrm{FeCl_3}) = 55.8 + 3 \times 35.5 = 162.3$. 최대 질량 $= 0.0358 \times 162.3 = 5.82$ g — 그리고 데이터가 지지하는 수치에 미달한다는 이유로 5.80는 기각됩니다.

Choose apparatus by what the measurement needs: a burette (±0.05 cm³ per reading, 50 cm³ range) for titres, a volumetric flask for making up solutions, a gas syringe for gas volumes, a thermometer graduated to 0.1–1 °C for temperature changes. Weigh by difference; read the bottom of the meniscus at eye level; take titres to concordant agreement (within 0.10 cm³) before averaging — the rough titre never enters the mean. Quote significant figures the data support, and state uncertainty as ± half a division per reading, doubling for a difference of two readings.

마그네슘이 아연을 치환합니다: 알려진 질량의 용액의 온도 변화를 측정하여 몰당 엔탈피 변화로 변환하십시오.

Worked check (the 2025 data). $n(\mathrm{Zn^{2+}}) = 0.0500 \times 1.00 = 0.0500$ mol; $n(\mathrm{Mg}) = 2.20/24.3 = 0.0905$ mol — magnesium is in excess. $\Delta T = 55.2 - 19.4 = 35.8$ °C.

Divide by the moles of the limiting reagent in the solution (the zinc ions), not by the magnesium. A smaller experimental value than the data book means heat loss — the classic answer. Improvements the scheme credits: an insulated container (polystyrene cup), a lid, temperature readings every 30 seconds or a data logger, a lower concentration so less heat is lost per second, and a cooling-curve graph extrapolated back to mixing time. "Use a pipette" and "repeat and average" are explicitly ignored here — better glassware does not stop heat loss.

이 논문은 서술형 실습 이해도를 다룬다. 만점이 표적 끝점까지 정밀하게 적정했거나, 고체를 정량적으로 이송했거나, 가두리 behind에 농염산을 다뤘다는 것을 의미하지는 않는다. 이러한 조작 기술은 교실 내 8가지 핵심 실습 및 부수 실습을 통해 습득된다.

1. 시료의 불꽃 반응을 설명하고, 금속 선을 세척하는 방법을 포함하시오.
2. State the precipitate colours for chloride, bromide and iodide with silver nitrate, and how ammonia confirms each.
3. Lithium and strontium both flame red. Give a chemical test that distinguishes their nitrates, with observations.
4. 여과지 이동 실험에서 왜 탈이온수 대신 일반 수돗물을 사용해야 하는가? 또한 수돗물 중 어떤 이온이 질산은 근처에서 흰색 침전물을 만들 수 있는가?
5. 농염산과 망간산칼륨(VII)으로부터 염소 기体의 생성 반반응식을 쓰고, '산화환원'이라는 표현을 정당화하시오.
6. 2.00 g의 철로부터 철(III) 염화물이 생성된다. 최대 생성 질량을 계산하고, 실제 생성물의 질량이 더 무거울 수 있는 이유를 설명하시오.
7. 50.0 cm³의 1.00 mol dm⁻³ ZnSO₄가 2.20 g Mg와 반응합니다. 과잉인 시약을 나타내십시오.
8. 용액 50.0 g에 대해 온도가 19.4 °C에서 55.2 °C로 변화했습니다(비열 c = 4.18 J g⁻¹ °C⁻¹). 부호와 단위를 포함하여 ΔH를 계산하십시오.
9. Give three scheme-credited improvements to the calorimetry, and one common suggestion the scheme ignores.
10. C₃H₈O 이성질체의 질량 분광도에서 m/z 45에서 강하게 피크가 나타나는 반면, m/z 31에서는 그렇지 않습니다. 이는 어떤 이성질체이며, m/z 45는 어떤 이온인가?

Answers: 1 clean the wire with concentrated HCl and heat; dip the sample into the hottest blue (non-luminous) flame and note the colour; 2 chloride white AgCl, bromide cream AgBr, iodide pale yellow AgI; AgCl dissolves in dilute ammonia, AgBr only in concentrated, AgI in neither; 3 add dilute sulfuric acid (or a soluble sulfate): a white precipitate (SrSO₄) means strontium, no precipitate means lithium; 4 deionised water has almost no ions so it does not conduct; chloride ions (or hydrogencarbonate) could form white AgCl on the silver side; 5 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻; chloride ions lose electrons (oxidised, oxidation number −1 → 0) while manganate(VII) gains them (reduced); 6 $n = 2.00/55.8 = 0.0358$ mol; $0.0358 \times 162.3 = 5.82$ g; the deliquescent product absorbs water forming hydrates, adding water's mass; 7 Zn²⁺ $= 0.0500$ mol, Mg $= 2.20/24.3 = 0.0905$ mol — Mg in excess; 8 $\Delta T = 35.8$ °C; $q = 50.0 \times 4.18 \times 35.8 = 7482$ J; $\Delta H = -7.482/0.0500 = -150$ kJ mol⁻¹; 9 insulated (polystyrene) container; lid; temperature every 30 s or data logger; lower concentration; cooling-curve graph — ignored: pipette/burette, more accurate balance, repeats; 10 propan-2-ol; m/z 45 is CH₃CHOH⁺ (C₂H₅O⁺).