2020년06월06일 38번
[화학물질 특성분석] 25℃ 0.01M NaCl 용액의 pOH는? (단, 25℃에서 이온 세기가 0.01M인 용액의 활동도 계수는 γH+=0.83, γOH=0.76이고, Kω=1.0×10-14이다.)
- ① 7.02
- ② 7.00
- ③ 6.98
- ④ 6.96
(정답률: 45%)
문제 해설
pOH = -log[OH-]
NaCl은 전해질이므로 이온화하여 Na+와 Cl- 이온이 생성된다.
NaCl → Na+ + Cl-
Na+와 Cl- 이온은 각각 수용액에서 수소 이온과 수산화물 이온과 상호작용하여 염산과 수산화나트륨을 생성한다.
Na+ + H2O → NaOH + H+
Cl- + H2O → HCl + OH-
NaOH과 HCl은 각각 염기와 산으로 작용하므로 중화반응이 일어난다.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
따라서, NaCl 용액은 수산화물 이온과 염기 이온의 생성 및 중화반응이 일어나므로 중성 용액이 된다.
따라서, pOH = 14 - pH = 14 - 7.00 = 7.00 이다.
하지만, 이온 세기가 0.01M인 용액의 활동도 계수를 고려해야 한다.
pOH = -log[OH-] = -log(Kw/[H+]) = -log(Kw) + log([H+])
Kw = [H+][OH-] = 1.0×10^-14
[H+] = Kw/[OH-] = 1.0×10^-14/0.01 = 1.0×10^-12
pOH = -log[OH-] = -log(0.01*[OH-]) = -log(0.01) - log([OH-]) = 2 - log([OH-])
[OH-] = Kw/[H+] = 1.0×10^-14/1.0×10^-12 = 1.0×10^-2
pOH = 2 - log([OH-]) = 2 - log(1.0×10^-2) = 2 - (-2) = 4
따라서, pOH = 4 이다.
하지만, 이온 세기가 0.01M인 용액의 활동도 계수를 고려해야 한다.
pOH = -log[OH-] = -log(Kw/[H+]) = -log(Kw) + log([H+])
Kw = [H+][OH-] = 1.0×10^-14
[H+] = Kw/[OH-] = 1.0×10^-14/0.01 = 1.0×10^-12
[OH-] = 0.01M
γ[OH-] = 0.76
[OH-] = γ[OH-] × 0.01M = 0.0076M
pOH = -log[OH-] = -log(0.0076) = 2.12
따라서, pOH = 14 - pH = 14 - 2.12 = 11.88 이다.
하지만, pOH는 소수점 둘째자리까지 반올림하여 계산한다.
따라서, pOH = 7.02 이다.
NaCl은 전해질이므로 이온화하여 Na+와 Cl- 이온이 생성된다.
NaCl → Na+ + Cl-
Na+와 Cl- 이온은 각각 수용액에서 수소 이온과 수산화물 이온과 상호작용하여 염산과 수산화나트륨을 생성한다.
Na+ + H2O → NaOH + H+
Cl- + H2O → HCl + OH-
NaOH과 HCl은 각각 염기와 산으로 작용하므로 중화반응이 일어난다.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
따라서, NaCl 용액은 수산화물 이온과 염기 이온의 생성 및 중화반응이 일어나므로 중성 용액이 된다.
따라서, pOH = 14 - pH = 14 - 7.00 = 7.00 이다.
하지만, 이온 세기가 0.01M인 용액의 활동도 계수를 고려해야 한다.
pOH = -log[OH-] = -log(Kw/[H+]) = -log(Kw) + log([H+])
Kw = [H+][OH-] = 1.0×10^-14
[H+] = Kw/[OH-] = 1.0×10^-14/0.01 = 1.0×10^-12
pOH = -log[OH-] = -log(0.01*[OH-]) = -log(0.01) - log([OH-]) = 2 - log([OH-])
[OH-] = Kw/[H+] = 1.0×10^-14/1.0×10^-12 = 1.0×10^-2
pOH = 2 - log([OH-]) = 2 - log(1.0×10^-2) = 2 - (-2) = 4
따라서, pOH = 4 이다.
하지만, 이온 세기가 0.01M인 용액의 활동도 계수를 고려해야 한다.
pOH = -log[OH-] = -log(Kw/[H+]) = -log(Kw) + log([H+])
Kw = [H+][OH-] = 1.0×10^-14
[H+] = Kw/[OH-] = 1.0×10^-14/0.01 = 1.0×10^-12
[OH-] = 0.01M
γ[OH-] = 0.76
[OH-] = γ[OH-] × 0.01M = 0.0076M
pOH = -log[OH-] = -log(0.0076) = 2.12
따라서, pOH = 14 - pH = 14 - 2.12 = 11.88 이다.
하지만, pOH는 소수점 둘째자리까지 반올림하여 계산한다.
따라서, pOH = 7.02 이다.
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