0.001 M 황산(H2SO4) 용액의 pH

0.001 M 황산(H2SO4) 용액의 pH

pH of 0.001 M H2SO4 solution

 

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황산은 2가산이므로, 다단계(2단계)로 이온화됩니다.

 

 

황산의 1단계 이온화 반응식

H2SO4(aq) → H^+(aq) + HSO4^-(aq)

 

이 경우 거의 100% 이온화되므로,

[H2SO4] = [H^+] = [HSO4^-] = 0.001 M

 

 

황산의 2단계 이온화 평형 반응식과 평형 상수

HSO4^-(aq) ⇌ H^+(aq) + SO4^2-(aq)

Ka = [H^+][SO4^2-] / [HSO4^-] = 0.012

( 2단계에서는 일부만 이온화됩니다. )

 

 

2단계 이온화 평형 반응식을 화학량론에 기초하여, ICE 도표를 만들면,

 

............. HSO4^-(aq) ⇌ H^+(aq) + SO4^2-(aq)

초기(M) .... 0.001 .......... 0.001 ...... 0

변화(M) .... -x ............... +x .......... +x

평형(M) .... 0.001-x ....... 0.001+x ... x

 

여기서 초기 농도가 [HSO4^-] = [H^+] = 0.001 M인 이유는

1단계 이온화 과정에서 생성되어 용액 중에 이미 존재하기 때문입니다.

 

다단계로 이온화되는 산(또는 염기)의 경우, 이점에 주의해야 합니다.

 

 

근의 공식으로 x를 계산하면,

Ka = (0.001+x)(x) / (0.001-x) = 0.012

0.001x + x^2 = 0.000012 – 0.012x

x^2 + 0.013x – 0.000012 = 0

x = 0.00086546

 

 

따라서 평형에서 [H^+]는

0.001 + 0.00086546 = 0.00186546 M 이므로,

 

0.001 M H2SO4 용액의 pH는

pH = -log(0.00186546) = 2.7292 가 됩니다.

 

 

실제로 0.001 M H2SO4 용액의 pH는 2.7보다는 약간 높습니다.(큰 값입니다.)

( pH = -log(0.002) = 2.7 )

pH 2.7은 2단계까지 100% 이온화된다고 가정하고 계산한 값이기 때문입니다. 즉,

H2SO4(aq) → 2H^+(aq) + SO4^2-(aq)

( 실제로는, 2개 중 1개만 100% 이온화되고, 나머지 1개는 일부만 이온화됩니다. )

 

중요한 것은 고등학교뿐만 아니라 대학교 교재에서도

2가 이상의 강산 또는 강염기의 pH는

2단계까지 100% 이온화된다고 가정한 농도값으로 계산한다는 것입니다.

 

 

 

[ 0.1 M 황산 용액의 pH https://ywpop.tistory.com/5813 ]

 

[ 0.2 M 황산 용액의 pH https://ywpop.tistory.com/4927 ]

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/7201 ] 0.01 M 황산 용액의 pH

 

 

 

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