약염기-강산 적정. 0.1 M 메틸아민 50 mL + 0.2 M HCl. 당량점 pH

약염기-강산 적정. 0.1 M 메틸아민 50 mL + 0.2 M HCl. 당량점 pH

약염기-강산 적정. 0.1 M CH3NH2 50 mL + 0.2 M HCl. 당량점 pH

 

 

0.10 M 메틸아민 50 mL를 0.20 M HCl 용액으로 적정할 때 당량점에서의 pH를 계산하라.

 

 

Calculate the pH at the equivalence point in the titration of 50 mL of 0.10 M methylamine with a 0.20 M HCl solution.

 

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▶ 참고: 약염기-강산 적정

[ https://ywpop.tistory.com/2742 ]

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산-염기 중화 반응식

HCl + CH3NH2 → CH3NH3Cl

HCl(aq) + CH3NH2(aq) → CH3NH3Cl(aq)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/10508 )

 

 

 

당량점에서 HCl의 부피를 계산하면,

MV = M’V’

( 참고 https://ywpop.tistory.com/4689 )

 

(0.2 M) (? mL) = (0.1 M) (50 mL)

? = 0.1 × 50 / 0.2 = 25 mL

 

 

 

0.2 M HCl 용액 25 mL를 가하면,

시료인 약염기는 표준 용액인 강산에 의해 완전히 중화된다.

그러나 이때 생성된 염(CH3NH3Cl)의 가수분해 때문에,

당량점에서 용액은 중성이 되지 않는다.

 

 

 

초기 약염기의 몰수만큼 또는

가한 강산의 몰수만큼 염이 생성되므로,

CH3NH3Cl의 몰농도를 계산하면,

> (0.2 mol/L) (25/1000 L) = 0.005 mol CH3NH3Cl

> 0.005 mol / [(50+25)/1000 L] = 0.06667 M CH3NH3Cl

 

 

300x250

 

 

CH3NH3Cl의 가수분해 반응식

CH3NH3^+(aq) + H2O(l) ⇌ CH3NH2(aq) + H3O^+(aq)

 

 

 

위 반응의 평형상수를 계산하면,

Kh = Ka = Kw / Kb

= [10^(-14)] / [4.38×10^(-4)] = 2.28×10^(-11)

( 문제에서 CH3NH3^+의 Ka 값이 주어지면, 이 과정 생략. )

 

[참고] CH3NH2의 Kb = 4.38×10^(-4)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/8804 )

 

 

 

Ka = x2 / (0.06667–x) = 2.28×10^(-11)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/4294 )

 

 

 

0.06667–x ≒ 0.06667 라 근사처리하면,

x = [(2.28×10^(-11)) (0.06667)]^(1/2)

= 1.23×10^(-6) M = [H^+]

 

 

 

pH = –log[H^+]

= –log(1.23×10^(-6)) = 5.91

 

 

 

답: pH = 5.91

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/12832 ] 0.10 M NH3 수용액 30.0 mL를 0.10 M HCl 수용액으로 적정하고 있다. 당량점에서의 pH를 구하시오.

 

 

 

[키워드] 약염기-강산 적정 기준, 메틸아민 적정 기준, CH3NH2 적정 기준, 당량점 pH. 0.10 M CH3NH2 50 mL + 0.20 M HCl, 당량점 pH 약염기-강산 적정 기준