강산-강염기 적정 시뮬레이션. 0.020 M NaOH 50.00 mL ← 0.200 M HCl

강산-강염기 적정 시뮬레이션. 0.020 M NaOH 50.00 mL ← 0.200 M HCl

 

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시료용액에 표준용액을 가하면 산-염기 중화반응에 의해,

HCl + NaOH → NaCl + H2O

가한 표준용액의 몰수만큼 시료용액의 몰수는 감소.

또한 시료용액의 부피는 가한 표준용액의 부피만큼 증가.

---> 감소된 시료용액의 몰수와 증가된 시료용액의 부피로

시료용액의 몰농도를 다시 계산.

 

 

 

[0] 적정 전, V_HCl = 0 mL

시료용액의 몰수 = (0.020 mol/L) × 0.050 L = 0.001 mol NaOH

pH = 12.3010

( 참고 https://ywpop.tistory.com/12615 )

 

 

 

[1] V_HCl = 1 mL

가한 표준용액의 몰수 = (0.200 mol/L) × 0.001 L = 0.0002 mol HCl

남은 시료용액의 몰수 = 0.001 – 0.0002 = 0.0008 mol NaOH

변화된 시료용액의 몰농도 = 0.0008 mol / (0.050+0.001 L) = 0.0156863 M NaOH

pH = 14 - (-log(0.0156863)) = 12.1955

 

 

 

[참고] 소수점 이하 숫자가 많아 혼동되면, 다음과 같이 계산해도 된다.
시료용액의 몰수 = (0.020 mmol/mL) × 50 mL = 1 mmol NaOH
가한 표준용액의 몰수 = (0.200 mmol/mL) × 1 mL = 0.2 mmol HCl
남은 시료용액의 몰수 = 1 – 0.2 = 0.8 mmol NaOH
변화된 시료용액의 몰농도 = 0.8 mmol / (50+1 mL) = 0.0156863 M NaOH

 

 

 

[2] V_HCl = 2 mL

( 여기서 2 mL는 가한 HCl의 전체 부피를 의미함. )

가한 표준용액의 몰수 = (0.200 mol/L) × 0.002 L = 0.0004 mol HCl

남은 시료용액의 몰수 = 0.001 – 0.0004 = 0.0006 mol NaOH

변화된 시료용액의 몰농도 = 0.0006 mol / (0.050+0.002 L) = 0.0115385 M NaOH

pH = 14 - (-log(0.0115385)) = 12.0621

 

 

 

※ 당량점 이전에서는 당량점에서의 부피와
단지 0.000001 mL가 차이나더라도 [1], [2]와 같은 방법으로 계산.

 

 

 

[3] V_HCl = 5 mL
당량점에서의 HCl의 부피를 계산하면,
MV = M’V’
( 식 설명 https://ywpop.tistory.com/4689 )
0.020 M × 50.00 mL / 0.200 M = 5 mL
---> V_HCl = 5 mL 에서,
용액은 정확히 중화되며,
따라서 이때 용액의 pH는 정확히 7.

 

 

 

※ 당량점(중화점) 이후부터는
시료용액과 전부 반응하고 남은 표준용액의 몰수와
변화된 전체 용액의 부피로 표준용액의 몰농도 계산, 용액의 pH 계산.

 

 

 

[4] V_HCl = 5.01 mL
5 mL까지는 시료용액과 전부 반응.

남은 HCl의 부피 = 5.01 – 5 = 0.01 mL

 

남은 0.01 mL에 들어있는 HCl의 몰수
= (0.200 mol/L) × 0.00001 L = 0.000002 mol HCl
HCl의 몰농도 = 0.000002 mol / (0.050+0.00501 L) = 3.6357×10^(-5) M HCl

 

또는 남은 0.01 mL에 들어있는 HCl의 몰수
= (0.200 mmol/mL) × 0.01 mL = 0.002 mmol HCl
HCl의 몰농도 = 0.002 mol / (50+5.01 mL) = 3.6357×10^(-5) M HCl

 

pH = -log(3.6357×10^(-5)) = 4.4394

 

 

 

※ 당량점 이후에서는 당량점에서의 부피와
단지 0.000001 mL가 차이나더라도 [4]와 같은 방법으로 계산.

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/2732 ] 강산-강염기 적정 과정에서 용액의 pH 계산

 

 

 

[키워드] 강산-강염기 적정 시뮬레이션 기준문서, 강산-강염기 적정 기준문서