【환경화학】 2018 국가공무원 5급(기술) 제1문

2018 국가공무원 5급(기술) 제1문^]

 

추천글 : 【환경화학】 환경화학 목차 

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a. 화학평형

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Q. 고농도의 용존 알루미늄 이온은 다양한 수생생물에게 유해하다. 특히 용존 알루미늄이 수화반응을 통해 수산화화합물을 형성할 경우 독성이 더욱 높아지는 것으로 알려져 있다. 다음은 용존 알루미늄의 수화반응을 통해 수산화화합물을 형성하는 가역반응과 각 반응의 평형상수이다. 주어진 자료를 참고하여 물음에 답하시오. (단, 용액의 온도는 25 ℃이고, 기체상수(R)는 8.314 J/mol·K이다.)

 

(반응 1) Al³⁺＋H₂O  ⇄  Al(OH)²⁺＋H⁺, K₁＝10^-5.0 

(반응 2) Al³⁺＋2H₂O  ⇄  Al(OH)₂⁺＋2H⁺, K₂＝10^-10.1

 

Q1. (반응 1)과 (반응 2)의 표준자유에너지변화값(ΔGº_r)을 각각 구하시오.

A1.

ΔG₁º＝－RT lnK₁ = 28.52 kJ／mol

ΔG₂º＝－RT lnK₂ = 57.62 kJ／mol

 

Q2. 평형상태에서 용존 알루미늄(Al³⁺)의 농도가 3.2 μM이고 용액의 pH가 4.7일 때, Al(OH)²⁺와 Al(OH)₂⁺의 농도를 각각 구하시오.

A2.

평형상수의 정의를 활용한다.

10^-5.0 = [Al(OH)²⁺] × 10^-4.7 ÷ [Al³⁺] → [Al(OH)²⁺] = 1.604 × 10^-6 

10^-10.1 = [Al(OH)₂⁺] × (10^-4.7)² ÷ [Al³⁺] → [Al(OH)₂⁺] = 6.385 × 10^-7 

 

Q3. 용액의 pH가 6.4, Al³⁺의 농도가 1.5 μM이고 Al(OH)₂⁺의 농도가 7.2 nM인 경우, (반응 2)는 평형상태인가? 만약 평형상태가 아니라면, 어느 방향으로 반응이 진행될 것인지 설명하시오.

A3.

반응지수 Q를 구해보자. 

Q = [Al(OH)₂⁺] × [H⁺]² ÷ [Al³⁺] = 7.607 × 10^-16 ＜ K₂ 

따라서 정반응으로 진행중인 반응이다.

 

입력 : 2019.03.30 20:22