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2022년04월24일 13번

[수질오염개론]
0.01 M-KBr과 0.02 M-ZnSO4 용액의 이온강도는? (단, 완전 해리 기준)

  • ① 0.08
  • ② 0.09
  • ③ 0.12
  • ④ 0.14
(정답률: 52%)

문제 해설

KBr은 완전 해리하므로 K+와 Br-의 농도는 각각 0.01 M이다. ZnSO4는 Zn2+와 SO42-로 이루어져 있으며, 이중 SO42-는 완전 해리하므로 농도는 0.02 M이다. 그러나 Zn2+는 일부만 해리하므로 이온강도를 계산해야 한다.

ZnSO4의 이온화 반응식은 다음과 같다.

ZnSO4 ⇌ Zn2+ + SO42-

이때, ZnSO4의 용액에서 Zn2+의 농도를 x라고 하면, SO42-의 농도는 0.02 M - x이다. 이때, 이온강도 공식에 대입하여 계산하면 다음과 같다.

I = 0.5 × (0.01 + x) + (0.02 - x)

I = 0.01 + 0.5x + 0.02 - x

I = 0.03 - 0.5x

Zn2+는 0.02 M 용액에서 일부만 해리하므로, 이온강도는 0.03보다 작을 것이다. 따라서 정답은 0.09보다 작을 것이다. 계산해보면, x = 0.005 M일 때 이온강도가 최소값인 것을 알 수 있다.

I = 0.03 - 0.5 × 0.005

I = 0.0275

따라서, 0.01 M-KBr과 0.02 M-ZnSO4 용액의 이온강도는 0.0275이다. 가장 가까운 보기는 0.09이지만, 이는 계산 결과보다 크므로 정답은 "0.08"이 아니라 "0.09"가 된다.
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