12.28 질량 보존의 법칙 실험

조원

• 함정수(조장)
• 이예복

역할분담

조원명	역할
함정수	SM위키 편집 및 실험게획·진행 및 실험결과 정리
이예복	실험게획·진행 및 실험발표 대본 준비

학습목표

• 물리적 변화가 일어날 때 반응 전 물질의 질량과 반응 후 생성물질의 질량의 변화를 확인할 수 있다.
• 화확적 변화가 일어날 때 반응 전 물질의 질량과 반응 후 생성물질의 질량의 변화를 확인할 수 있다.
• 위 물리적·화학적 변화가 일어날 때 반응 전·후 질량의 변화를 이해할 수 있다.

실험준비물

실험준비물

준비물	가격(배송비 포함)	G마켓 링크	비고
전자저울	·	·	과학실에 있음
메디아 병
시험관
집게
칼
탄산칼슘(CaCO3)
묽은염산(HCl)
보호용 장갑
스포이트
지퍼백			집에서 가져오기
드라이아이스	1,000	http://item.gmarket.co.kr/Item?goodscode=1853255398	·
합계	1,000￦

실험시 유의사항

1. 실험을 할 때는 항상 닫힌 공간을 조성해야한다. (닫힌 공간에서만 질량 보존의 법칙이 성립한다.
2. 묽은 염산은 매우 위험하니 항상 보호장갑을 착용하고 이용해야 한다.

실험방법

실험1. 물리적 변화가 일어날 때 반응 전·후 질량의 변화 알아보기

① 드라이 아이스를 칼로 적당한 규격(약8*8*8)으로 자른 후 지퍼백에 넣는다.

② 지퍼백에 넣은 드라이 아이스의 질량을 전자저울로 측정한다.

③ 총 10분동안 2분 간격으로 드라이 아이스의 질량 변화를 측정한다.

실험2. 화학적 변화가 일어날 때 반응 전·후 질량의 변화 알아보기

① 탄산칼슘 30g을 메디아병에 넣는다.

② 염산을 4ml를 시험관에 담고 시험관의 뚜껑을 닫은 후 메디아 병에 넣는다.

③ ①,②에서 만든 메디아 병의 질량을 전자저울로 측정한다.

④ 위 메디아 병 속에 들어있는 시험관의 뚜겅을 연 뒤 메다아 병을 뒤집은 후 총 10분 동안 2분 간격으로 메디아 병의 질량 변화를 측정한다.

실험결과

실험1. 물리적 변화가 일어날 때 반응 전·후 질량의 변화 알아보기

드라이 아이스의 시간에 따른 질량 변화

시간(분)	0분(처음)	2분	4분	6분	8분	10분
질량(g)	126g

▶ 드라이아이스의 질량은 승화 즉, 물리적 변화가 일어나도 일정하게 보존됨을 알 수 있다.

• 코로나 시국으로 인해 온라인으로 전환이 되면서 저희 조가 주문해 두었던 드라이아이스가 모두 승화해서 이실험을 진행할 수 없었습니다. 그래서 저희는 신뢰성이 높은 타 실험들의 보고서들을 인용해서 결과값을 산출하여 이 실험의 보고서를 작성한 점 양해부탁드립니다.

실험2. 화학적 변화가 일어날 때 반응 전·후 질량의 변화 알아보기

탄산칼슘(달걀껍질)의 시간에 따른 질량 변화

시간(분)	메디아 병을 뒤집기 전	0분(메디아 병을 뒤집은 후)	2분	4분	6분	8분	10분
질량(g)	124.6	124.3

▶ 중간에 메디아 병의 뚜껑 바깥으로 염산이 새서 0.3g정도의 오차가 생겼으나 반응 후 질량은 일정하다.

실험1·2의 실험결과의 해석

실험1. 실험결과 해석

▶ 실험1.을 통해서 닫힌 공간(외부와 물질교환을 하지 못 하는 밀폐된 공간)에서 화학변화가 일어날 때 질량 보존의 법칙이 성립함을 알 수 있다.

실험2. 실험결과 해석

▶ 실험2.를 통해서 닫힌 공간에서 화학변화가 일어날 때 질량 보존의 법칙이 성립함을 알 수 있다.

* 위 실험은 전문성이 떨어지는 모의실험이므로 실제 수치와 어느 정도의 오차가 있을 수 있는 점 양해부탁드립니다.

실험원리

실험1의 실험원리

▶ 닫힌 공간(외부와 물질교환을 하지 못하는 밀폐된 공간)에서 물리변화가 일어날 때 분자의 배열만이 바뀔 뿐 분자의 종류, 분자의 개수는 변화지 않으므로 물리변화가 일어나더라도 질량은 항상 일정하게 보존됨을 알 수 있다.

실험2의 실험원리

▶ 닫힌 공간에서 화학변화가 일어날 때 원자의 배열이 바뀔 뿐 전체 원자의 개수는 바뀌지 않으므로 화학변화가 일어나더라도 질량은 항상 일정하게 보존됨을 알 수 있다.

${\ce {CaCO3(s) + 2HCl(aq)}}$ → ${\ce {CaCl2(aq) + Co2(g) + H2O(l)}}$ 이 화학식을 통해서 전체 원자의 개수는 반응 전·후 동일함을 알 수 있다.

느낀점

함정수: 코로나 시국으로 인해서 드라이아이스가 물리변화(승화)할 때 질량 보존의 법칙이 성립하는 지를 확인하는 실험을 온라인 전환으로 인해서 하지 못하여 정말 아쉽지만, 이번 실험으로 화학에서 널리 알려진 질량 보존의 법칙이 성립하는지 그 이유는 무엇인지, 물리변화와 화학변화에서도 성립하는지 등을 더 잘 이해할 수 있어서 보람을 느끼는 실험이었고, 실험진행이나 실험 보고서 작성에서 한 걸음 더 성숙해 질 수 있는 매우 좋은 실험을 마지막으로 한 것이 매우 기쁘다.

이예복: (차후 등록 예정)

선생님 피드백

• 코로나로 인해 실험물품 신청이 너무 늦었어요 ㅜㅜ.. 여러분의 드라이아이스는 2학년에서 사용했습니다...

▶ 코로나로 인해서 저희 조가 실험물품으로 신청한 드라이아이스를 이용하지 못해 1번째 실험을 하지 못하여 정말 아쉬웠습니다.....

• 대 유튜브의 시대가 열렸습니다... 앞으로 간단한 동영상 편집을 할 수 있다면 나중에 발표자료를 만들 때나 본인의 산출물 정리할 때 굉장히 좋을거야. 어플로 할 수 있는 간단한 편집법 정도는 배워두면 좋을 것 같아!
• 영상 찍을 때 다른 아이들도 있어서 좀 어수선한 느낌이 있네. 내년엔 영상만을 위한 교실이 따로 생기니까... 그걸 우리가 차지해보자! 2학년 때 아이들을 새로 뽑아서 어떻게 될진 모르지만...ㅜ

▶ 다음에는 기초적인 영상 편집법을 공부하여 저희 조의 산출물 정리를 보강하겠습니다.

▶ 해당 영상을 찍을 때 저희 조만 그 공간에 있었던게 아니어서 잡음이 섞여드러갔던 것 같습니다..... 내년에 영상 제작만을 위한 교실이 따로 생기니까 2021학년도 과학동아리원이 되어서 꼭 그 공간을 활용해서 잡음이 없고 전달력이 높은 실험영상을 만들도록 하겠습니다.

• 선생님 피드백 칸을 미리 만들어서 개선점을 찾으려 한 점이 놀랍다. 중학생 1학년이 이정도 포멧의 실험보고서를 만들어낼 수 있다니.. 어디서 좀 놀아보셨군요?!

▶ 이번 실험보고서를 만드는데 노력을 많이 기울였는데 노력의 결실이 있는 것 같아 다행입니다^^

과학동아리 코멘트

김성환 :

안우진 :

박상훈 :

이강재 :

이주헌 :

이현준 :

장하준 :

이혁준 :

황찬욱 :

이예복 :(본 실험의 조원)

이재윤 :

함정수 : (본 실험의 조원)

김유민 :

배준형 :

백민광 :

노윤석 :

익명 :

* 코로나로 인해 이번 실험 마무리 활동을 교내에서 할 수 없어서 과학동아리 코멘트를 작성할 수 없었습니다.