【환경화학】 2026 국가공무원 5급(기술) 제5문

2026 국가공무원 5급(기술) 제5문^]

 

추천글 : 【환경화학】 환경화학 목차

---

a. 용해도와 착이온 평형 

---

 

Q. 석회소다 연화법(lime soda softening process)은 칼슘 이온(Ca²⁺)이나 마그네슘 이온(Mg²⁺)을 다량 포함하고 있는 경수를 연수화하는 방법 중 하나이다. 이 방법에서는 탄산소듐(Na₂CO₃)과 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 경수에 첨가하여 Ca²⁺과 Mg²⁺을 침전시켜 제거한다. 다음 물음에 답하시오. 

 

Q1. 석회소다 연화법에서 발생되는 모든 침전 반응의 화학 반응식을 쓰시오. (단, CO₂에 의한 침전 반응은 무시한다)

 

A1. 

Na₂CO₃ + Ca²⁺ → 2Na⁺ + CaCO₃

Na₂CO₃ + Mg²⁺ → 2Na⁺ + MgCO3

Ca(OH)₂ + Mg²⁺ → Mg(OH)₂ + Ca²⁺ (∵ Ca(OH)₂가 상대적으로 용해도가 큼)

 

Q2. Mg²⁺과 Ca²⁺의 농도가 각각 3.4 × 10^-4 M과 5.7 × 10^-4 M인 경수 1,500 L를 연수화하기 위해 Ca(OH)₂과 Na₂CO₃을 순서대로 첨가할 때, 필요한 Ca(OH)₂과 Na₂CO₃의 양[mol]을 각각 구하시오. (단, 비탄산경도만 고려한다)

 

A2.

Mg(OH)₂에 비해 MgCO₃는 물에 상대적으로 잘 녹아 MgCO₃를 생성시키는 반응을 지양한다.

그렇지 않으면 Ca(OH)₂ 값이 유일하게 결정되지 않는다.

부수적으로는, 소다회(Na₂CO₃)가 소석회(Ca(OH)₂)보다 훨씬 비싼 약품인 것도 있다.

 

초기 조건 : n_Mg²⁺ = 3.4 × 10^-4 × 1500 = 0.51 mol, n_Ca²⁺ = 5.7 × 10^-4 × 1500 = 0.855 mol

단계 1. Ca(OH)₂ 첨가 : n_Mg²⁺ = 0.51 - n_Ca(OH)2 = 0, n_Ca²⁺ = 0.855 + n_Ca(OH)2 = 1.365 mol

단계 2. Na₂CO₃ 첨가 : n_Ca²⁺ = 1.365 - n_Na2CO3 = 0

∴ n_Ca(OH)2 = 0.51, n_Ca(OH)2 = 1.365 

 

비탄산경도만 고려한다는 조건은, 이 문제에서는 Mg²⁺, Ca²⁺만 고려하라는 의미이다.

 

입력: 2026.07.05 11:14