【환경화학】 2006 국가공무원 5급(기술) 제4문

2006 국가공무원 5급(기술) 제4문^]

 

추천글 : 【환경화학】 환경화학 목차

---

a. 화학평형

---

 

Q. 호소를 포함한 자연수의 산·염기화학은 탄산염 시스템에 의해 지배된다. 호소의 물은 증류수로, 호소의 바닥은 순수한 탄산칼슘만으로 이루어진 암반으로 되어 있다고 가정한다. 호소의 저층에서 암반과 호소의 물만이 평형에 놓여있는 닫힌 시스템으로 가정할 경우, 물의 pH를 구하시오.

 

CaCO₃ (s) ⇄ Ca²⁺ + CO₃^2-, K_sp = 4.6 × 10^-9

H₂CO₃ → H⁺ + HCO₃^-, K_a1 = 4.5 × 10^-7

HCO₃^- → H⁺ + CO₃^2-, K_a2 = 4.7 × 10^-11

H₂O → H⁺ + OH^-, K_w = 1.0 × 10^-14

 

A. 

○ 1단계. CaCO₃ (s) ⇄ Ca²⁺ + CO₃^2- : CaCO₃로부터 a M의 Ca²⁺, CO₃^2-가 생성되었다고 가정

○ 2단계. CO₃^2- + H₂O → HCO₃^- + OH^- : CO₃^2-가 (a - b) M이 되고 OH^- 및 HCO₃^-가 b M이 생성되었다고 가정

○ 3단계. HCO₃^- + H₂O → H₂CO₃ + OH^- : 이 반응의 평형상수 K_b1은 H₂CO₃의 농도를 미세하게 조절하면 쉽게 맞춰짐

○ 3단계의 영향은 미미하므로 1단계, 2단계만 고려하여도 pH를 결정할 수 있음

○ 미지수가 a, b 두 개이고 K_sp = 4.6 × 10^-9 및 K_b2 = 2.12766 × 10^-4에 대한 일차방정식을 세울 수 있어서 풀 수 있음

○ 계산과정

 

 

○ pH = 14 - pOH = 9.946574

입력 : 2022.12.24 17:02