6×10^(-9) M H2SO4 용액의 pH ★

6×10^(-9) M H2SO4 용액의 pH

> 매우 묽은 강산의 pH

 

 

 

▶ H2SO4 용액 안에 존재하는 2가지 종류의 수소 이온

1) H2SO4의 이온화: H2SO4(aq) → 2H^+(aq) + SO4^2-(aq)

2) 물의 자동이온화: H2O(l) ⇌ H^+(aq) + OH^-(aq)

 

 

 

▶ 진한 H2SO4 용액에서는

용매인 물의 자동이온화 결과 생성된 [H^+]를 무시할 수 있으나,

매우 묽은 H2SO4 용액에서는 이 농도를 무시할 수 없다.

 

 

 

1) H2SO4는 강산이므로, 거의 100% 이온화된다고 가정하면,

[H^+] = 2[H2SO4]

= 2 × (6×10^(-9) M) = 1.2×10^(-8) M

 

 

 

2) 용매인 물의 자동이온화 결과 생성된 [H^+]를 계산하면,

( 산에서 이온화된 H^+ 이온이 용액 중에 존재하므로,

물의 자동이온화에 의한 [H^+]는 약간 감소한다. )

( 참고: 물의 자동이온화 https://ywpop.tistory.com/2704 )

 

 

	H2O(l) ⇌	H^+(aq)	+	OH^-(aq)
초기(M):		1.2×10^(-8)		0
변화(M):		+x		+x
평형(M):		1.2×10^(-8) + x		x

 

 

Kw = [H^+] [OH^-]

 

1.0×10^(-14) = (1.2×10^(-8) + x) (x)

 

x^2 + (1.2×10^(-8))x – (1.0×10^(-14)) = 0

 

 

근의 공식으로 x를 계산하면,

( 참고: 계산기 https://ywpop.tistory.com/3302 )

 

x = 9.4180×10^(-8)

≒ 9.42×10^(-8) M = [H^+]

 

 

 

3) 전체 [H^+]

= (1.2×10^(-8)) + (9.42×10^(-8))

= 1.062×10^(-7) M H^+

 

 

 

4) pH = –log[H^+] 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2706 )

 

pH = –log(1.062×10^(-7)) = 6.97

 

 

 

답: pH = 6.97

 

 

 

 

[참고] 물의 자동이온화 결과 생성된 [H^+]를 계산할 때,

산에서 이온화된 H^+ 이온을 고려하지 않으면,

( 즉, 약간의 오차를 무시하고 간단히 계산하면, )

 

전체 [H^+]는 약간 증가, 용액의 pH는 약간 감소한다.

 

(2×6×10^(-9)) + (1.0×10^(-7)) = 1.12×10^(-7) M H^+

 

pH = –log(1.12×10^(-7)) = 6.95

 

 

 

 

[참고] 물의 자동이온화 결과 생성된 [H^+]를 고려하지 않으면,

pH = –log(1.2×10^(-8)) = 7.92

---> 강산 용액의 pH가 7 이상이다? 염기성이다?

---> 말이 안 된다.

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/9069 ] 10^(-8) M HClO4 용액의 pH

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/4214 ] 10^(-8) M HCl 용액의 pH

 

 

 

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