The purpose of this study is to analyze the understandings of science high school students on the conception of chemical cell in relation to chemical equilibrium from the microscopic viewpoint at molecular level through questionnaires and follow-up interviews. The results show that they have high understandings on the chemical equilibrium states in the electrochemical cell and on the redox reaction taking place simultaneously when a metal electrode is immersed in the metal ion solution. However, they do not fully comprehend the development of electrical potential difference, electron movement, electrode potential measurement in the half-cells, and calculation of the net cell voltage between anode and cathode in the chemical cell because of difficulties in the microscopic understanding the interaction on the interface at the electrode and the electrolyte solution.
Park, Guk-Tae;Kim, Gyeong-Su;Park, Gwang-Seo;Kim, Eun-Suk;Kim, Dong-Jin
Journal of the Korean Chemical Society
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v.50
no.3
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pp.247-255
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2006
The purpose of this study was to investigate the correlation between concepts on chemical reaction rates and concepts on chemical equilibrium in high school students. The subjects of the investigation consisted of 120 third grade students attending high school in K city of Kyunggi province. For this study, questionnaire relevant to the subject of chemical reaction rates and chemical equilibrium was developed and the answers were analyzed. As a result of the study, a large percentage of high school students answered questions on reaction rates correctly, but only a small percentage of the students could give explanations. Many high school students answered questions on the rates of forward reactions correctly, but not the questions on the rates of reverse reactions. For the concepts on chemical equilibrium, many high school students gave correct answers when faced with equilibrium questions that only required the understanding of one side of the reaction. But the students could not answer the questions requiring understanding of both forward and reverse reactions as well. Overall, there was a little high correlation between concepts on chemical reaction rates and concepts on chemical equilibrium in high school students. Especially, high school students with little understanding of reverse reaction rates did not understand that chemical equilibrium is a dynamic equilibrium. Also, high school students with little understanding of the collision mechanism regarding chemical reaction rates did not understand the effect of concentration and catalyst factors on chemical equilibrium. And the correlation between concepts on chemical reaction rates and concepts on chemical equilibrium related to concentration and catalyst factors was low. In conclusion, the formation of scientific concepts on chemical reactions rates can decrease misconceptions on chemical equilibrium. Also the teaching-learning method limited to one side of a reaction can cause difficulty in forming the concepts on chemical dynamic equilibrium. Therefore, the development of a teaching-learning method which covers both the forward and reverse reactions can be effective in helping students form the concepts on chemical equilibrium.
This study aims to increase students' understanding of equilibrium, one of the many concepts in chemistry that students find difficult. Dynamic equilibrium must be dealt with at the sub-microscopic level where the real and the representation overlap in order to microscopically understand the constant motion and interaction of particles and to understand the macroscopic characteristics expressed through this. However, as a result of analyzing 9 Chemistry I textbooks, the expression approach for equilibrium had some limitations. As a strategy to understand equilibrium at a sub-microscopic approach, the classes using scratch were consisted of a total of 4 hours, and it was implemented with 56 students. The classes were composed of 6 steps, and it was designed to understand equilibrium step by step. As a result of comparing the pretest and post- test, the number of students who got both the microscopic and macroscopic explanations of chemical equilibrium correct increased largely. Through this, it was possible to get a glimpse of the applicability of classes using scratch as the approach strategy of the sub-microscopic representation.
A concept test was administered to college students and teachers to identify their understanding of chemical equilibrium and equilibrium shift. The subjects were 53 freshmen in the General Chemistry class, 28 juniors in the Physical Chemistry class and 26 seniors from a university and 10 high school teachers in Seoul. Test items include the calculations of partial pressure and concentration of the gas in the mixture, the equilibrium constant cal-culation and the prediction of equilibrium shift when an inert gas is added to the gaseous reaction system, and the equilibrium concentration calculation and the prediction of equilibrium shift when water or common ion is added to the weak acid solution. The test was focused to identify whether the subjects can predict equilibrium shift using the reaction quotient change for the situations in which Le Chatelier principle is difficult to apply. The results showed that the achievements of teachers and juniors were significantly higher than those of freshmen and seniors. Many stu-dents had difficulties in predicting equilibrium shift using the reaction quotient while they could calculate partial pres-sure and concentration for the same situation. It means they are lack of conceptual understanding of chemical equilibrium shift.
투석을 이용한 투석법과 투석을 이용하지 않은 평형 실험을 통해 슈워트마나이트를 합성하였다. 이 합성실험 동안 일정시간 간격을 두고 합성 용액 시료와 합성괸 침전물 시료를 채취하였으며, 이러한 시료들에 대해 X-선 회절 분석(XRD), 시차열분석(DTA), 원자흡수분광분석(AA), 유도결합 플라즈마 원자방출분광분석(ICP-AES), 이온크로마토그래피(IC)분석 등을 실시하였다. 컴퓨터 프로그램 MINTEQA2를 이용하여 분석된 합성용액의 화학조성으로부터 침전물과 공존하는 용액 내 각 화학조성으로부터 침전물과 공존하는 용액 내 각 화학종의 분포와 활동도를 계산하였다. 연구 결과 투석법을 이용하여 합성을 하면 비평형 상태를 유지하게 되므로 순수한 슈워트마나이트의 용해도를 얻고자 할 때는 투석을 이용하지 않은 합성법을 수행하여야 하는 것이 밝혀졌다. 투석을 이용하지 않은 합성 실험 결과 슈워트마나이트 침전후 72시간이 경과한 후에 평형상태에 도달함이 확인되었다. 평형상태일 때 순수하게 합성된 슈워트마나이트의 용해도 상수 pKs는 $-6.11\pm$1.16의 값을 갖는 것으로 나타났다. 순사한 슈원트마나이트의 분석된 화학조성으로 계산된 화학식은 $Fe_{8}$ /O sub 8/ (OH)$_{4.16}$ ($SO_4$)$_{1.92}$ .$6.74H_2$O, $Fe_{8}$ /O$_{8}$ (OH)$_{4.18}$ ($SO_4$)$_{ 1.91}$.$6.89H_2$O이다.
The purpose of this study is to investigate the students' conceptions about the reaction rate changes during the chemical equilibrium shifts and also whether the questions about basic concepts of the reaction rate are helpful for the students' understanding of reaction rate changes during the chemical equilibrium shifts. The subjects were 100 students in the 12th grade. The questionnaires were composed of A, B, and A' set, which had to be answered sequentially. The A set consisted of questions asking the change of reaction rate when chemical equilibrium was shifted, the B set was to testify the basic concepts of the reaction rate, and the A' set was the same as the A set. The results showed that the students' understanding of the reverse reaction rate change was lower than that of the forward reaction rate change during the equilibrium shift. Also it was found that students' understanding of the reaction rate change caused by adding the reactant was fairly good while their understanding of the reaction rate change caused by temperature increment was very poor. Since the students marked very high scores in the B set questions, their poor understanding for the reaction rate changes during the equilibrium shifts was not seemed to be due to the lacks of the basic knowledge of reaction rate. Instead, it was due to the failure of applying the basic knowledge of reaction rate to the changes of reaction conditions. It was also found that the average scores of A' set were statistically higher than those of A set. It means the B set items were helpful for the students to solve the A' set items. These results evidenced the possibility of set questionnaires could help the students to connect the related concepts in solving the problems.
Journal of The Korean Association For Science Education
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v.18
no.3
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pp.303-312
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1998
In this study, the multimedia CAl program for chemical equilibrium in high school grade 3 was developed and the effect of CAl on achievement and attitude toward chemistry instruction and computer was investigated. Before instruction, the test of attitudes toward chemistry instruction and computer were administered, and the grade in the mid-term examination was obtained. These scores were used as covariates. Mid-term science score was used as blocking variable. For chemical equilibrium instruction, traditional and computer assisted instruction were used. After instruction, the achievement test and the test of attitudes toward science instruction and computer were administered. The results indicated that students in the treatment group achieved significantly better than those in the control group, but did not show improvement of attitude to chemistry instruction and computer compared to those in the control group. No significant interaction between the treatment and the level of students' prior achievement was found. Female achieved significantly better under CAl than under traditional instruction. In two subtests(understanding and application), treatment group achieved better in the subtest of application than control group. CAl had an effect on chemical equilibrium state (about reversibility) significantly. While female of the treatment group did not show more positive attitude toward both chemistry instruction and computer significantly than that of the control group, male showed more positive attitude significantly. Educational implications are discussed.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.44
no.4
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pp.333-342
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2016
Liquid rocket propulsion is a system that produces required thrust for satellites and space launch vehicles by using chemical reactions of a liquid fuel and a liquid oxidizer. Monomethylhydrazine/dinitrogen tetroxide, liquid hydrogen/liquid oxygen and RP-1/liquid oxygen are typical combinations of liquid propellants commonly used for the liquid rocket propulsion system. The objective of the present study is to investigate useful design and performance data of liquid rocket engine by conducting a numerical analysis of thermochemical reactions of liquid rocket propellants. For this, final products and chemical compositions of three liquid propellant combinations are calculated using equilibrium constants of major elementary equilibrium reactions when reactants remain in chemical equilibrium state after combustion process. In addition, flame temperature and specific impulse are estimated.
The purpose of this research was to analyze and improve the experiment, observing the color change under compression on the equilibrium of $2NO_2\;{\rightleftarrow}\;N_2O_4$ system, described in high school and general chemistry textbooks. Chemistry textbooks described that the reddish brown color got lighter on the compression of $2NO_2\;{\rightleftarrow}\;N_2O_4$ system. This misinterpretation was due to no consideration of $NO_2$ concentration increase by the volume decrease. In order to propose a correct interpretation, the changes of color and temperature on compression were quantitatively measured and compared with theoretical studies. In addition, an improved experiment, excluding the effect of $NO_2$ concentration increase, was proposed to observe only the color change of the net equilibrium shift.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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