[논문]산-염기 중화반응 실험의 문제점 분석 및 개선 방안

전영화; 홍란선; 강영진; 강성주

doi:10.5012/jkcs.2004.48.2.189

[국내논문] 산-염기 중화반응 실험의 문제점 분석 및 개선 방안
An Analysis and Improvement of the Experiment of the Acid-Base Neutralization Reaction 원문보기

대한화학회지 = Journal of the Korean Chemical Society, v.48 no.2, 2004년, pp.189 - 194

전영화 (한국교원대학교 화학교육과) , 홍란선 (한국교원대학교 화학교육과) , 강영진 (한국교원대학교 화학교육과) , 강성주 (한국교원대학교 화학교육과)

초록
AI-Helper

이 연구에서는 산-염기 중화반응의 실험 방법에 관련된 과학 교과서 내용을 분석하고, 문제점을 개선하는데 목적이 있다. NaOH-HCl 수용액의 중화반응실험에서 1) 페놀프탈레인의 decoloration, 2) 염 생성 확인을 위해 적정된 용액의 농축을 위한 가열 과정에서의 색 변화, 3) 염 결정 확인의 어려움이 문제점으로 지적되었다. 이러한 문제점들은 페놀프탈레인의 구조변화에 근거하여 설명하였고, 개선된 실험방법을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study is to analyze and improve the experiment of the acid-base neutralization reaction described in science textbooks. The problems in the neutralization reaction of NaOH-HCl solution were following; 1) the decoloration of phenolphthalein solution, 2) the color change of the titrated solution during condensation for the confirmation of the salt crystals, 3) the difficulty for the confirmation of the salt crystals. These problems are explained by the structure change of phenolphthalein and the improved experiment is proposed.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

''라고 공통적으로 제시하고 있듯이 탐구능 력 신장이 과학 교육 목표로 크게 대두되면서 조별 실 험 교육 방법 이 학생들의 탐구 능력 향상과 과학적 태 도 함양에 중요한 몫을 차지하게 되었다. 이는 과학의 본질적 요소인 지식과 탐구 과정 이라는 두 가지 측면을 실험실 수업 인 탐구학습을 통하여 달성하고자 함이다.1
이 연구는 산-염기 중화반응 실험 （NaOH-HCl 중화반 응）에서 나타나는 문제점을 분석하고 혼란을 야기 시킬 수 있는 실험 과정의 문제점을 개선하여 학생들의 특성 에 맞는 실험방법을 제시하는데 그 목적이 있다.

가설 설정

또한 중화용액의 가열 시 무색이던 용액의 색이 다시 자주색E로 변하는 문제점 이 나타나고 있었다. 이런 문제점을 해결하기 위해서는 1) HCl수용액을 NaOH수용액2로 중화시키는 중화적 정 방법을 선택, 2) 묽은 NaOH-HCl수용액 사용하는 것 이 적당하다고 생각된다

제안 방법

1. 제 卜 교육과정 중학교 3학년 과학 교과서 및 제 7차 교육과정 고등학교 1학년 과학 교과서의 중화반응 실험 내용, 결과 및 설명에 관해 분석한다.
2. 현직교사들이 갖고 있는 중화반응 실험에 관한 내 용 인식 및 문제점을 조사한다
3. 교과서에 제시된 중화반응 실험의 문제점 및 원인 을 알아보고 실험의 개선 방안을 제시한다.
제 莎卜 교육과정의 중학교 3학년 과학 5종과 제 7차 교육과정의 고등학교 과학 교과서 踌에서 중화반응 실 험의 탐구과정과 내용을 분석하였다. 분석된 교과서의 종류 및 약어는 다음과 같다
중화반응에 관한 내용은 제6차 교 육과정에서는 중학교 3학년 과정에서 학습하던 내용이 었으나 제 7차 교육과정이 시작되면서 고등학교에서 학 습하도록 개편되어 고등학교 교사 중 실험을 실시해 본 사람이 거의 없었기 때문에 중학교 교사들을 대상으로 실시하였다. 설문내용은 중화반응 실험 선택 및 선수실 험 실시 여부, 사용하는 지시약의 종류 및 중화적정 방 법 등 중화반응 전반적 인 것에 대한 인식과 실험 시 나 타나는 문제점 및 그 원인의 이해 등을 조사하였으며 지역, 성별, 나이는 고려하지 않았다
중주시에 위치한 남녀 공학 중학교의 3학년 학생을 대상으로 실험을 실시하였다. 한 학급은 보통 5명씩 8 개의 소집단을 형성하여 실험을 실시하였으며, 기본적 으로 여러 학업수준의 학생들이 한 소집단을 이루도록 하였다.
실험은 6D교과서에 제시되어 있는 방법（5.0% NaOHHCl 수용액, 페놀프탈레인 지시약程 이용하여 NaOH 수용액을 HCl 수용액으로 중화하는 방법을 사용하였다. 중화된 용액의 pF玲 적정 후 즉시 pH미터을 이용하여 측정하였다.
0% NaOHHCl 수용액, 페놀프탈레인 지시약程 이용하여 NaOH 수용액을 HCl 수용액으로 중화하는 방법을 사용하였다. 중화된 용액의 pF玲 적정 후 즉시 pH미터을 이용하여 측정하였다.
0.5%, 1.0%, 2.0%, 5.0%농도의 NaOH 수용액 20 mL 에 페놀프탈레인 4방울을 넣고 잘 저어준 후 1분, 2분, 3분, 4분, 5분 경과 후 캠코더를 이용하여 색 변화를 촬 영하였다.
NaOH수용액에서 페놀프탈레인의 decoloration 현상 정도를 좀더 자세히 알아보기 위해 0.5%, 1.0%, 2.0%, 5.0% 등 4가지 농도의 NaOH수용액에 시중에서 판매 되는 페놀프탈레인용액을 스포이드로 4방울 떨어뜨려 충분히 저어준 후 색 변화를 알아보았다. Fig.

대상 데이터

한국교원대학교 교육대학원에 다니고 있는 중학교 과 학 교사 30명을 대상으로 중화반응 실험에 관한 설문 조사를 실시하였다. 중화반응에 관한 내용은 제6차 교 육과정에서는 중학교 3학년 과정에서 학습하던 내용이 었으나 제 7차 교육과정이 시작되면서 고등학교에서 학 습하도록 개편되어 고등학교 교사 중 실험을 실시해 본 사람이 거의 없었기 때문에 중학교 교사들을 대상으로 실시하였다.
한국교원대학교 교육대학원에 다니고 있는 중학교 과 학 교사 30명을 대상으로 중화반응 실험에 관한 설문 조사를 실시하였다. 중화반응에 관한 내용은 제6차 교 육과정에서는 중학교 3학년 과정에서 학습하던 내용이 었으나 제 7차 교육과정이 시작되면서 고등학교에서 학 습하도록 개편되어 고등학교 교사 중 실험을 실시해 본 사람이 거의 없었기 때문에 중학교 교사들을 대상으로 실시하였다. 설문내용은 중화반응 실험 선택 및 선수실 험 실시 여부, 사용하는 지시약의 종류 및 중화적정 방 법 등 중화반응 전반적 인 것에 대한 인식과 실험 시 나 타나는 문제점 및 그 원인의 이해 등을 조사하였으며 지역, 성별, 나이는 고려하지 않았다
중주시에 위치한 남녀 공학 중학교의 3학년 학생을 대상으로 실험을 실시하였다. 한 학급은 보통 5명씩 8 개의 소집단을 형성하여 실험을 실시하였으며, 기본적 으로 여러 학업수준의 학생들이 한 소집단을 이루도록 하였다.
7차 교육과정에서 새롭게 제시하는 고등학교 교과서 에서는 5종의 교과서 (7A, 7C, 7D, 7E, 7F)가 NaOHHCl수용액, 1종의 교과서 (7B：는 NH4OH-날숨을 사용 하였다(7泌” 2). NaOH-HCl수용액 적정에서 4종 교과 서 (7A, 7C, 7E, 7F尹卜 2.0%(0.50M) 농도 수용액을, 1 종 교과서 (7D：는 약 0.40%(0.10M：농도 수용액을 사용 하였다. NaOH-HCl수용액 적정에서 사용된 지시약의 종류는 7A와 7C 교과서는 페놀프탈레인용액을, 3종 교 과서 (7D, 7E, 7F：后 BTB용액을 사용하였다.
10M：농도 수용액을 사용 하였다. NaOH-HCl수용액 적정에서 사용된 지시약의 종류는 7A와 7C 교과서는 페놀프탈레인용액을, 3종 교 과서 (7D, 7E, 7F：后 BTB용액을 사용하였다. 또한 중학 교 교과서에 제시되었던 실험활동이 지시약의 색 변화 로 중화되는 현상을 보여주므로 학생들의 흥미를 유발 하는데 목적을 두고 있었다면 고등학교 교과서에서는 반응하는 용액의 부피 비나 산-염기의 반응과정에 관한 개념을 이해시키는 데 목적을 갖고 실험활동을 전개하 고 있다.

성능/효과

실험결과를 보면 pH 3.0 이하의 강산 영역이 전체 16 개조 가운데 11개조로 대 다수를 차지하고 있었으며, pH 6.5〜pH7.5 사이의 중성 영역이 1개조, 그리고 중화점을 지나치지도 않은 pH 13.0 이상의 강염기 영역이 4개조 나왔다. A class 에서 2조오! 4조, B class에서 5조오! 8조 처럼 중화점을 지나지도 않은 pH 13 이상의 용액을 중 화된 것E로 잘못 인식하는 조가 25 %정도 나오고 있 다는 것은 크게 주목할만하다.
0% NaOH수용액에서의 페놀프탈레인 decoloration 현상이다. 5.0% NaOH수용액은 1분, 2.0% NaOH수용 액은 3분 후에 색이 무색E로 사라지는 현상이 일어났 으며 1.0%나 0.5% NaOH수용액도 색이 많이 흐려졌다. 그러므로 실험 시 학생들이 중화반웅 실험을 준비하여 중화적정하기까지 적어도 5분 이상이 소요된다고 보면 교과서에 제시되어 있는 2.
그러므로 실험 시 학생들이 중화반웅 실험을 준비하여 중화적정하기까지 적어도 5분 이상이 소요된다고 보면 교과서에 제시되어 있는 2.0%오! 5.0%농도는 실험에 사 용하기 어려울 만큼 빠르게 색이 사라짐을 알 수 있었다. 이와 같은 페놀프탈레인의 decoloration 현상2로 NaOH-HCl 중화적정의 종말점을 잘 못 찾을 수 있다.

후속연구

이 연구의 결과를 중화반응 실험 지도에 적절히 활용 한다면 학생들의 올바른 개념정립에 도움을 줄 수 있을 것이며, 중화반응의 문제점에 대해 궁금해하던 교사들 의 궁금증을 해소해 줄 수 있을 것纟로 생각된다.

참고문헌 (10)

조희형, 한국과학교육학회지, 1992, 12, 61.
Jenkins, E. Practical Work in Science School, London,Routledge, 1998, 49.
Hodson, D. Practical Work in Science School, London,Routledge, 1998, 93.
Green, A. G. & Perkin, A. G., J. Chem. Soc.,1904, 85, 398-402.

상세보기
Machida, K.; Lee, H.; Uno, T.J. Raman Spectrosc., 1979, 8, 172.

상세보기
Sugiura, H.;Kato, T.; Senda, H.; Kunimoto, K.-K.; Kuwae, A.;Hanai, K. Anal. Sci., 1999, 15, 611.

상세보기
Wittke, G., J. Chem. Educ., 1983, 60, 239-240.

상세보기
Kober, P. A. & Marshall, J. T., J. Am. Chem. Soc.,1912, 34, 1429.
Peters, C. A. & Redmon, B. C., J. Chem. Educ., 1940,17, 525.

상세보기
CherKesov, A. I., Zh. Analit. Khim. 1962, 17, 649-655.

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증