【환경화학】 2026 국가공무원 5급(기술) 제4문

2026 국가공무원 5급(기술) 제4문^]

 

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a. 산·염기 반응 

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Q. 수처리 공정에서 흔히 사용되는 소독제인 차아염소산(HOCl)은 수용액에서 다음과 같이 해리된다. 이 해리 반응에 대한 25 ℃에서의 산 이온화 상수(K_a)는 3.16 × 10^-8 이다. 25 ℃의 HOCl 수용액에 대한 다음 물음에 답하시오.

 

HOCl (aq) ⇄ H⁺ (aq) + OCl^- (aq)

 

Q1. HOCl (aq)의 농도와 OCl^- (aq)의 농도가 같아지는 pH를 구하시오.

 

A1. 

K_a = [H⁺][OCl^-] / [HOCl] = [H⁺]

∴ pH = pK_a = 7.5 

 

Q2. HOCl (aq)의 살균력이 OCl^- (aq)의 10배이고, pH = 7.0인 수용액에서 병원성 미생물의 불활성화율이 99.9 %일 때, pH = 8.0인 수용액에서의 불활성화율을 구하시오.

 

A2.

핸더슨-하셀바흐 식에 의해 pH = pK_a + log [OCl^-] / [HOCl]

7.0 = 7.5 + log [OCl^-] / [HOCl] ⇔ [OCl^-] : [HOCl] = 0.3162 : 1 

8.0 = 7.5 + log [OCl^-] / [HOCl] ⇔ [OCl^-] : [HOCl] = 3.1623 : 1

[HOCl] + [OCl^-] = 1 이라고 해도 일반성을 잃지 않는다.

[HOCl]의 살균력을 10, [OCl^-]의 살균력을 1이라고 해도 일반성을 잃지 않는다.

pH = 7.0일 때, 전체 살균력 = (0.3162 / 1.3162) + (1 / 1.3162) × 10 = 7.8379

pH = 8.0일 때, 전체 살균력 = (3.1623 / 4.1623) + (1 / 4.1623) × 10 = 3.1623

 

1차 반응식을 준용하면, 전체 살균력 ∝ -log 생존율

∴ 7.8379 : 3.1623 = 3 : -log 생존율_pH=8 ⇔ 생존율_pH=8.0 = 6.16% ⇔ 불활성화율_pH=8.0 = 93.84%

 

입력: 2026.07.04 01:22