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【환경화학】 2016 국가공무원 5급(기술) 제5문

 

2016 국가공무원 5급(기술) 제5문

 

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a. 착물화학


 

Q. 공기와 접촉이 없는 지하수계에서 금속 이온 화학종들은 물과 반응하여 수산화착물을 형성하거나 침전물을 형성한다. 지하수에 산화수가 +2인 Fe() 화학종만 존재한다고 가정할 때, 침전물인 Fe(OH)2(s)의 용해도곱 상수(Ksp)와 주된 Fe() 화학종의 착물형성상수, K1, K2는 아래와 같다. 다음 물음에 답하시오.

 

Fe(OH)2(s) ⇄ Fe2+ + 2OH-, Ksp = 1.0 × 10-14.5 

Fe2+ + OH- ⇄ FeOH+, K1 = 1.0 × 105.1

Fe2+ + 3OH- ⇄ Fe(OH)3-, K2 = 1.0 × 109.4

 

Q1. 용존 Fe() 화학종의 총 농도(CT,Fe)를 나타내는 질량균형식을 쓰시오.

 

A1. 

CT,Fe = [Fe2+] + [FeOH+] + [Fe(OH)3-

 

완충용액이 아닌 경우 : 

[Fe2+]0 = [Fe2+] + [FeOH+] + [Fe(OH)3-]

[OH-]0 = [OH-+ [FeOH+] + [Fe(OH)3-] × 3

[OH-]0 = 2 × [Fe2+]0이므로,

[OH-] + [Fe(OH)3-] = [Fe2+] × 2 + [FeOH+]

 

Q2. 질량균형식에 나타난 각 Fe(Ⅱ) 화학종의 로그농도(log C)를 pH 함수로 나타내시오.

 

A2. 

log([Fe2+])+ 2 log([OH-])-14.5

→ log([Fe2+])= -14.5 + 2 pOH = 13.5 - 2 pH

log([FeOH+])- log([Fe2+])- log([OH-]) = 5.1

→ log([FeOH+])= 4.6 - pH

log([Fe(OH)3-]) - log([Fe2+])- 3 log([OH-])= 9.4

→ log([Fe(OH)3-])= -19.1 + pH

 

Q3. pH가 8인 지하수에서 가장 농도가 높은 용존 Fe() 화학종의 농도를 구하시오.

 

A3. 

log([Fe2+])= 13.5 - 16 = -2.5

log([FeOH+])= 3.4

log([Fe(OH)3-])= -11.1

Fe2+가 가장 농도가 높으며 그 값은 10-2.5 M이다.

 

입력 : 2019.03.31 16:32