| 핵심 | 보충 |
|---|---|
| 1 시간, 온도, 질량, 부피 측정의 적절한 기구를 나열: (a) 스타프워치 (b) 온도계 (c) 저울 (d) 비레트 (e) 정량 피펫 (f) 계량 실린더 (g) 기체 시린지 | |
| 2 실험 방법 및 기구의 장단점을 제시 | |
| 3 다음을 서술: (a) 용매: 용질을 용해하는 물질 (b) 용질: 용매에 용해되는 물질 (c) 용액: 용매에 하나 이상의 용질이 용해된 혼합물 (d) 포화 용액: 특정 온도에서 용매에 최대 농도로 용질이 용해된 용액 (e) 잔류물: 증발, 증류, 여과 또는 유사한 과정 후 남는 물질 (f) 여과액: 필터를 통과한 액체나 용액 |
실험 기법 및 화학 분석
IGCSE 화학 · 주제 12
13:26
실험 기법
알 수 없는 흰색 분말과 무색 용액을 받습니다. 라벨은 없습니다. 어떻게 알 수 있을까요? 화학은 당신에게 탐정 도구함을 제공합니다: …를 추가하십시오.
영어 내레이션 · 영어 + 중국어 자막 burned-in
12.1
실험 설계
Syllabus
출처: Cambridge International syllabus
기구
각 측정값에 어떤 기구를 사용해야 하는지 알아야 합니다:
| 측정項目 | 기구 |
|---|---|
| 시간 | 스톱워치 |
| 온도 | 온도계 |
| 질량 | 저울 |
| 부피(정밀) | 부레트 또는 메스피펫 |
| 부피(대략) | 측정 실린더 |
| 기체 부피 | 가스 피펫 |
핵심 용어
이러한 용어들은 실습 화학 전반에 걸쳐 사용됩니다:
- 용매는 용질을 녹이는 물질입니다.
- 용질은 용매에 녹이는 물질입니다.
- 용액은 용매에 하나 이상의 용질이 녹아 있는 혼합물입니다.
- 포화 용액은 특정 온도에서 더 이상 녹을 수 없는 최대량의 용질을 함유한 용액입니다.
- 잔류물은 증발, 정제 또는 여과 후 남는 물질입니다.
- 여과액은 여과지를 통과한 액체입니다.
탐색하기
실험 설계 흐름
질문부터 신뢰할 수 있는 결론까지 공정한 시험(fair test)을 따르라.
12.2
산-염기 적정법
Syllabus
| 핵심 | 보충 |
|---|---|
| 1 다음 기구 사용을 포함하는 산-염기 적정을 서술: (a) 비레트 (b) 정량 피펫 (c) 적절한 지시약 | |
| 2 지시약을 사용하여 적정의 종말점을 식별하는 방법을 서술 |
출처: Cambridge International syllabus
적정은 한 용액과 정확히 반응하는 다른 용액의 정확한 부피를 구하는 것입니다.
- 메스피펫을 사용하여 고정 부피의 용액을 플라스크에 측량합니다.
- 적절한 지시약 몇 방울을 추가합니다.
- 부레트에서 다른 용액을 천천히 넣어 색이 약간 변할 때까지 넣습니다.
종점은 지시약이 색을 바꾼 순간으로, 이는 반응이 정확히 완료되었음을 의미합니다. 부레트의 값을 읽어 부피를 확인합니다.
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산-염기 적정법(acid–base titrations)
등량점에서 pH가 점프함
염기를 추가할 때 pH를 추적하면 중화 지점(equivalence point)에서 pH가 급격히 뛴다.
어휘
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| English | 한국어 |
|---|---|
| titration/taɪˈtreɪʃn/ | 적정 분석 |
| indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ | 지시약 |
| end-point/end pɔɪnt/ | 종말점(end-point) |
12.3
크로마토그래피
Syllabus
| 핵심 | 보충 |
|---|---|
| 1 적절한 용매를 사용하여 용해성有色物质混合物的分离合纸层析法的使用描述 | 3 적절한 용매와 위치제(locating agent)를 사용하여 용해성无色物质混合物的分离合纸层析法的使用描述 特定位置剂的知识不需要 |
| 2 간단한 크로마토그램을 해석하여 다음을 식별하시오: (a) 알려진 물질과 비교하여 미지 물질 (b) 순수 및 불순 물질 | 4 $R_{\text{f}}$의 방정식을 서술하고 사용하시오: $$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance travelled by substance}}{\text{distance travelled by solvent}}$$ |
출처: Cambridge International syllabus
종이 크로마토그래피는 수용성 물질의 혼합물을 분리합니다. 종이 하단에 혼합물의 점을 찍은 뒤 종이를 용액에 담그세요. 용액이 종이를 따라 올라가면서 물질들은 서로 다른 거리를 이동하므로 분리됩니다.
- 유색 물질인 경우 점들을 직접 볼 수 있습니다.
- 무색 물질인 경우 점들이 보이기 위해 **발색제(locating agent)**를 뿌려야 합니다.
완성된 종이는 크로마토그램입니다. 이를 사용하여 다음을 할 수 있습니다:
- 알려진 물질과 비교하여 미지물질을 식별함;
- 물질이 순수한지를 확인함 (순수한 물질은 하나의 점만 생성함).
또한 한 점의 $R_{\text{f}}$ 값을 계산할 수도 있습니다:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$$
풀이 예시. 크로마토그램에서 용매 전선(용매가 이동한 최상단)이 기준선으로부터 8.0 cm 상승하였고, 한 점이 6.0 cm 이동하였습니다. 이 점의 $R_{\text{f}}$ 값을 구하십시오.
$$R_{\text{f}} = \frac{6.0}{8.0} = 0.75$$
두 거리는 모두 기준선(연필 선)에서 측정하며, 점의 거리는 점의 중심까지 taken됩니다. $R_{\text{f}}$에는 단위가 없으며, 운반하는 용매보다 점更远 이동할 수 없으므로 항상 1보다 작습니다. 1보다 큰 답은 두 거리를 반대로 나눈 것입니다.
탐색하기
크로마토그래피 흐름
용매 전선이 이동하면서 혼합물이 분리되는 과정을 관찰하라.
어휘
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| English | 한국어 |
|---|---|
| stop-watch/stɒp wɒtʃ/ | 스톱워치 |
| thermometer/θɜːˈmɒmɪtə/ | 온도계 |
| balance/ˈbæləns/ | 균형(balance) |
| burette/bjʊəˈret/ | 비레트(burette) |
| volumetric pipette/ˌvɒljuːˈmetrɪk pɪˈpet/ | 부피 피펫(volumetric pipette) |
| measuring cylinder/ˈmeʒərɪŋ ˈsɪlɪndə/ | 계량 실린더(measuring cylinder) |
| gas syringe/ɡæs sɪˈrɪndʒ/ | 기체 주사기 |
| solvent/ˈsɒlvənt/ | 용매 |
| solute/ˈsɒljuːt/ | 용질 |
| solution/səˈluːʃn/ | 용액 |
| saturated solution/ˈsætʃəreɪtɪd səˈluːʃn/ | 포화 용액 |
| residue/ˈresɪdjuː/ | 잔여물 |
| filtrate/ˈfɪltreɪt/ | 여과액(filtrate) |
| paper chromatography/ˈpeɪpə krəʊməˈtɒɡrəfi/ | 종 크로마토그래피(paper chromatography) |
| locating agent/ləʊˈkeɪtɪŋ ˈeɪdʒənt/ | 위치 지정제(locating agent) |
| chromatogram/krəʊˈmætəɡræm/ | 크로마토그램(chromatogram) |
12.4
분리 및 정제
Syllabus
| 핵심 | 보충 |
|---|---|
| 1 다음을 이용한 분리 및 정제 방법을 서술하고 설명: (a) 적절한 용매 (b) 여과 (c) 결정화 (d) 단순 증류 (e) 분馏 증류 | |
| 2 관련 물질에 대한 정보를 바탕으로 적절한 분리 및 정제 기법을 제시 | |
| 3 융점 및 끓는점 정보를 사용하여 물질을 식별하고 순도를 평가 |
출처: Cambridge International syllabus
혼합물의 종류에 따라 방법을 선택합니다:
| 방법 | 분리에 사용됨 |
|---|---|
| 적절한 용매에 용해한 후 여과 | 액체에서 용해되지 않는 고체 분리 |
| 결정화 | 용액에서 용해성 고체 분리 |
| 단일 증류 | 용액에서 용매(액체) 분리 |
| 분수 증류 | 서로 다른 끓는점을 가진 두 개 이상의 액체 분리 |
物质의 순도를 융점과 끓는점으로 확인할 수 있습니다. 순수한 물질은 특정 온도에서 선명하게 녹거나 끓지만, 불순물이混入되면 융점은 낮아지고 끓는점은 높아집니다.
탐색하기
분리 방법 실험실
혼합물에 맞는 방법을 선택하십시오.
어휘
연습하기
| English | 한국어 |
|---|---|
| filtration/fɪlˈtreɪʃn/ | 여과 |
| crystallisation/ˌkrɪstəlaɪˈzeɪʃn/ | 결정화 |
| simple distillation/ˈsɪmpl dɪstɪˈleɪʃn/ | 간단한 증류 |
| fractional distillation/ˈfrækʃənl dɪstɪˈleɪʃn/ | 분馏 증류 |
| melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ | 융점 |
| boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ | 비점 |
12.5
이온 및 기체 식별
Syllabus
| 핵심 | 보충 |
|---|---|
| 1 아니온을 식별하는 시험을 설명한다: (a) 탄산염, $\text{CO}_3^{2-}$, 희석 산과의 반응 후 이산화탄소 기체 테스트를 통해 (b) 염화물, $\text{Cl}^-$, 브롬化物, $\text{Br}^-$, 및 요오드化物, $\text{I}^-$, 희석 질산으로 산성화 후 질산은 수용액을 첨가하여 (c) 질산염, $\text{NO}_3^-$, 알루미늄박과 수산화나트륨 수용액으로 환원 후 암모니아 기체 테스트를 통해 (d) 황산염, $\text{SO}_4^{2-}$, 희석 질산으로 산성화 후 질산바륨 수용액을 첨가하여 (e) 아황산염, $\text{SO}_3^{2-}$, 산성화된 망간산칼륨(VII) 수용액과의 반응을 통해 | |
| 2 수산화 나트륨 수용액 및 암모니아 수용액을 사용하여 수용성 양이온을 식별하는 실험 설명: (a) 알루미늄, $Al^{3+}$ (b) 암모늄, $NH_4^+$ (c) 칼슘, $Ca^{2+}$ (d) 크롬(III), $Cr^{3+}$ (e) 구리(II), $Cu^{2+}$ (f) 철(II), $Fe^{2+}$ (g) 철(III), $Fe^{3+}$ (h) 아연, $Zn^{2+}$ | |
| 3 기체를 식별하는 실험 설명: (a) 암모니아, $NH_3$, 습한 적석회지 사용 (b) 이산화 탄소, $CO_2$, 석회수 사용 (c) 염소, $Cl_2$, 습한 석회지 사용 (d) 수소, $H_2$, 점화된 나무조각 사용 (e) 산소, $O_2$, 타는 나무조각 사용 (f) 이산화 황, $SO_2$, 산성 고망간산칼륨(VII) 수용액 사용 | |
| 4 불꽃 반응 실험을 사용하여 양이온을 식별하는 용도 설명: (a) 리튬, $Li^+$ (b) 나트륨, $Na^+$ (c) 칼륨, $K^+$ (d) 칼슘, $Ca^{2+}$ (e) 바륨, $Ba^{2+}$ (f) 구리(II), $Cu^{2+}$ |
출처: Cambridge International syllabus
음이온 검사
음이온(anion)은 음전하를 띤 이온입니다.
| 이온 | 검사 방법 | 결과 |
|---|---|---|
| 탄산염 ($\text{CO}_3^{2-}$) | 희석 산 첨가 | 거품 발생; 기체가 석회수를 백색으로 변함 (이산화탄소) |
| 염化物 ($\text{Cl}^-$) | 희석 질산을 먼저 넣고, 이후 은 질산염 첨가 | 흰색 침전물 생성 |
| 브롬化物 ($\text{Br}^-$) | 희석 질산 및 은 질산염 첨가 | 크림색 침전물 생성 |
| 요오드화물 ($\text{I}^-$) | 희석 질산, 은 니트레이트 첨가 | 노란색 침전물 |
| 질산염 ($\text{NO}_3^-$) | 알루미늄 포일과 수산화 나트륨 첨가 후 가열 | 암모니아 기체 발생 |
| 황산염 ($\text{SO}_4^{2-}$) | 희석 질산, 바륨 니트레이트 첨가 | 흰색 침전물 |
| 황산아염염 ($\text{SO}_3^{2-}$) | 산성 칼륨 망간산(VII) 첨가 | 보라색 색소 소실 |
양이온 검출법
양이온은 양전하를 띤 이온입니다. 수산화 나트륨 수용액 또는 암모니아 수용액을 첨가하여 생성된 침전물을 확인합니다.
| 양이온 | 수산화 나트륨 시약 | 암모니아 수용액 시약 |
|---|---|---|
| 알루미늄 ($\text{Al}^{3+}$) | 흰색, 과량 시약에서 용해됨 | 흰색, 유지됨 |
| 암모늄 ($\text{NH}_4^+$) | 가열 시 암모니아 기체 발생 | — |
| 칼슘 ($\text{Ca}^{2+}$) | 흰색, 유지됨 | 침전물 없음 |
| 크롬(III) ($\text{Cr}^{3+}$) | 녹색, 과량 시약에서 용해됨 | 녹색, 유지됨 |
| 구리(II) ($\text{Cu}^{2+}$) | 연한 파랑, 유지됨 | 연한 파랑, 용해되어 짙은 파랑으로 변함 |
| 철(II) ($\text{Fe}^{2+}$) | 녹색, 유지됨 | 녹색, 유지됨 |
| 철(III) ($\text{Fe}^{3+}$) | 붉은 갈색, 유지됨 | 붉은 갈색, 유지됨 |
| 아연 ($\text{Zn}^{2+}$) | 흰색, 과량 시약에서 용해됨 | 흰색, 과량 시약에서 용해됨 |
기체 검출법
| 기체 | 검출 방법 | 결과 |
|---|---|---|
| 암모니아 ($\text{NH}_3$) | 물기가 있는 빨간 리트머스 종이 | 파랑으로 변함 |
| 탄산 이산화탄소 ($\text{CO}_2$) | 석회수에 bubbler로 통기 | 우유빛浑浊하게 변함 |
| 클로린 ($\text{Cl}_2$) | 습한 리무스 종이 | 백색으로 탈색됨 |
| 수소 ($\text{H}_2$) | 점화된 나무 스플린트 | ‘퐁’ 소리와 함께 타오름 |
| 산소 ($\text{O}_2$) | 발광하는 나무 스플린트 | 재점화됨 |
| 아황산가스 ($\text{SO}_2$) | 산성 고망간산칼륨 | 보라색이褪色됨 |
불염색 시험
불염색 시험은 특정 금속 양이온을 불꽃의 색상을 통해 식별합니다:
| 양이온 | 불꽃 색상 |
|---|---|
| 리튬 ($\text{Li}^+$) | 빨강 |
| 나트륨 ($\text{Na}^+$) | 노랑 |
| 칼륨 ($\text{K}^+$) | 연보라 (자주색) |
| 칼슘 ($\text{Ca}^{2+}$) | 주황-빨강 |
| 바륨 ($\text{Ba}^{2+}$) | 연녹색 |
| 구리(II) ($\text{Cu}^{2+}$) | 청록색 |
탐색하기
이온 및 기체 시험 실험실
시험 관찰 결과를 존재하는 이온이나 기체에 매칭하십시오.
어휘
연습하기
| English | 한국어 |
|---|---|
| anion/ˈænaɪən/ | 음이온 |
| carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ | 탄산염 |
| carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ | 이산화탄소 |
| chloride/ˈklɔːraɪd/ | 클로라이드 |
| nitric acid/ˈnaɪtrɪk ˈæsɪd/ | 질산 |
| silver nitrate/ˈsɪlvə ˈnaɪtreɪt/ | 은 니트레이트 |
| bromide/ˈbrəʊmaɪd/ | 브로마이드 |
| iodide/ˈaɪədaɪd/ | 요오라이드 |
| nitrate/ˈnaɪtreɪt/ | 질산 |
| aluminium/ˌæljʊˈmɪnɪəm/ | 알루미늄 |
| sodium hydroxide/ˈsəʊdɪəm haɪˈdrɒksaɪd/ | 수산화 나트륨 |
| ammonia/æˈməʊnɪə/ | 암모니아 |
| sulfate/ˈsʌlfeɪt/ | 황산염 |
| barium nitrate/ˈbeərɪəm ˈnaɪtreɪt/ | 바륨 질산염 |
| sulfite/ˈsʌlfaɪt/ | 아아연산염(sulfite) |
| potassium manganate(VII)/pəˈtæsɪəm ˈmæŋɡəneɪt/ | 망간산칼륨(VII) |
| cation/ˈkætaɪən/ | 양이온 |
| precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ | 침전물 |
| ammonium/æˈməʊnɪəm/ | 암모늄(ammonium) |
| calcium/ˈkælsɪəm/ | 칼슘 |
| chromium/ˈkrəʊmɪəm/ | 크롬 |
| copper/ˈkɒpə/ | 구리 |
| iron/ˈaɪən/ | 철 |
| zinc/zɪŋk/ | 아연 |
| litmus/ˈlɪtməs/ | 리터스 용액 |
| limewater/ˈlaɪmwɔːtə/ | 석회수 |
| chlorine/ˈklɔːriːn/ | 염소 |
| hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ | 수소 |
| oxygen/ˈɒksɪdʒn/ | 산소 |
| flame test/fleɪm test/ | 불꽃 시험(flame test) |
| lithium/ˈlɪθɪəm/ | 리튬 |
| sodium/ˈsəʊdɪəm/ | 나트륨 |
| potassium/pəˈtæsɪəm/ | 칼륨 |
| barium/ˈbeərɪəm/ | 바륨 |
12.5
시험 팁
- 측정 목적에 따라 기구를 선택하십시오: 정확한 부피에는 비레트 또는 피펫, 대략적인 부피에는 계량 실린더, 가스의 부피에는 가스 주사기, 질량에는 저울을 사용합니다.
- $R_f = \dfrac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$이므로 항상 1보다 작습니다. 순수 물질은 단일 점을 형성합니다.
- 음이온 검출법을 익히십시오: 탄산염은 거품이 발생하며 가스가 석회수를 탁하게 만듭니다; 할로겐화물과 은니ترات 반응 시 염화물은 백색, 브롬화물은 크림색, 요오드화물은 노란색 침전물을 형성합니다; 황산염은 바륨 니트레이트와 반응하여 백색 침전물을 형성합니다.
- 기체 시험 방법 익히기: 수소는 쑥거리는 소리를 내며, 산소는 빛나는 불꽃을 다시 점화시키고, 이산화탄소는 석회수를 하얗게 변하게 하며, 염소는 젖은 리무스 종이를 탈색시키고, 암모니아는 젖은 빨간 리무스 종이를 파란색으로 바꾼다.
- 양이온의 경우, 수산화나트륨을 첨가하고 침전물의 색상을 확인한다: 구리(II)는 연한 파란색, 철(II)은 녹색, 철(III)은 적갈색이다.
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