【환경화학】 2024 국가공무원 5급(기술) 제2문

2024 국가공무원 5급(기술) 제2문^]

 

추천글 : 【환경화학】 환경화학 목차

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a. 화학평형

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Q. 다음은 수은(Hg)과 염소(Cl)가 관련된 4가지 화학 반응식과 25 ℃에서의 평형상수(K)이다. 

 

HgCl⁺ (aq) + Hg²⁺ (aq) + Cl^- (aq),  K₁ = 1.9 × 10^-7

HgCl₂ (aq) → HgCl⁺ (aq) + Cl^- (aq),  K₂ = 3.1 × 10^-7

HgCl₃^- (aq) → HgCl₂ (aq) + Cl^- (aq),  K₃ = 1.0 × 10^-1

HgCl₄^2- (aq) → HgCl₃^- (aq) + Cl^- (aq),  K₄ = 1.1 × 10^-1 

 

하천에 HgCl₂ (aq)가 누출된 후 해리된 Hg²⁺ (aq)가 Cl^- (aq)와 반응하여 착물을 형성할 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 위 반응 외 다른 착물반응은 일어나지 않는다고 가정한다)

 

Q1. Hg²⁺ (aq)가 Cl^- (aq)와 반응하여 HgCl₄^2- (aq)가 생성되는 반응의 화학식을 쓰고, 이 반응에 대한 25 ℃에서의 평형 상수를 구하는 과정을 쓰시오. 

 

A1. 

Hg²⁺ (aq) + 4Cl^- (aq) → HgCl₄^2- (aq) (※)의 평형 상수를 구하는 문제이다.

주어진 4가지 화학 반응식을 변변 모두 더하면 최종 평형 상수는 각 평형 상수의 곱으로 표현되어 다음을 얻는다.

HgCl₄^2- (aq) → Hg²⁺ (aq) + 4Cl^- (aq),  K = K₁ × K₂ × K₃ × K₄ = 6.479 × 10^-16 

따라서 식 (※)의 평형 상수는 K의 역수인 1.543 × 10¹⁵이다.  

 

Q2. 25 ℃의 하천에서 Cl^- (aq)와 HgCl₂ (aq)의 평형 농도가 각각 0.9 × 10^-3 M과 1.2 × 10^-8 M일 때, HgCl₄^2- (aq), HgCl₃^- (aq), HgCl⁺ (aq), Hg²⁺ (aq)의 농도(M)를 각각 구하시오. 

 

A2.

K₂ = 3.1 × 10^-7 = [HgCl⁺] × (0.9 × 10^-3) / (1.2 × 10^-8) ⇔  [HgCl⁺] = 4.133 × 10^-12 M

K₁ = 1.9 × 10^-7 = [Hg²⁺] × (0.9 × 10^-3) / (4.133 × 10^-12) ⇔ [Hg²⁺] = 8.725 × 10^-16 M

K₃ = 1.0 × 10^-1 = (1.2 × 10^-8) × (0.9 × 10^-3) / [HgCl₃^-] ⇔ [HgCl₃^-] = 1.08 × 10^-10 M 

K₄ = 1.1 × 10^-1 = (1.08 × 10^-10) × (0.9 × 10^-3) / [HgCl₄^2-] ⇔ [HgCl₄^2-] = 8.836 × 10^-13 M

 

입력: 2024.07.10 13:07