【환경화학】 2017 국가공무원 5급(기술) 제5문

2017 국가공무원 5급(기술) 제5문

 

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a. 산·염기 반응

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Q. 약산 HA와 약염기 B의 이온화(해리) 상수가 각각 아래와 같이 표시될 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 계산시 활동도 보정은 무시한다.)

 

HA → H⁺ + A^-, K₁ = 1.8 × 10^-5

BH⁺ → H⁺ + B, K₂ = 1.0 × 10^-9

 

Q1. 0.20 M HA 용액의 pH 값을 구하시오.

A1. 

이온화 상수의 정의를 이용하자.

1.8 × 10^-5 = α² ÷ （0.2 - α） ≒ α² ÷ 0.2

α = [H⁺] = √(0.2 × 1.8 × 10^-5) = 1.9 × 10^-3

pH = 2.7

 

Q2. 0.20 M HA 용액과 0.18 M B 용액을 1 : 1 부피비로 혼합한 용액의 pH 값을 구하시오.

A2. 

HA + B → A^- + BH⁺, K = K₁ ÷ K₂ = 18,000

따라서 위 반응은 거의 완전히 진행된다.

진행된 후 각각의 농도는 다음과 같다.

HA : 0.20 - 0.18 = 0.02 M

B : 0.18 - 0.18 = 0 M

A^- : 0.18 M

BH⁺ : 0.18 M

BH⁺의 이온화 상수 식을 적용함에 있어 B의 사소한 변화만 있어도 이온화 상수를 맞출 수 있다.

그러나 HA의 경우 아직 완충구간 내에 있으므로 이온화 상수 식을 적용하여 pH를 구할 수 있다.

이온화 상수 식을 적용하여 pH를 구하는 경우 핸더슨-하셀바흐 방정식을 이용한다.

pH = pK_a1 + log（[A^-] / [HA]） = 5.7

 

입력 : 2019.03.31 12:27