약산-강염기 적정. 0.5 g KHP + OH^-

약산-강염기 적정. 0.5 g KHP + OH^-

 

 

KHP(몰질량 = 204.22 g/mol)로 알려진 프탈산수소포타슘은 높은 순도로 얻을 수 있으며, 다음 반응에 의해 센 염기의 농도를 결정하는데 쓰인다.

HP^-(aq) + OH^-(aq) → H2O(l) + P^2-(aq)

 

만약 전형적인 적정 실험이 약 0.5 g KHP를 포함한 상태에서 시작되고 최종 부피가 약 100 mL라면, 이때 필요한 적절한 지시약은 무엇일까?

단, HP^-의 pKa는 5.51이다.

 

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이것은 약산-강염기 적정과 동일한 문제이다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2736 )

 

 

 

0.5 g KHP의 몰농도를 계산하면,

0.5 g / (204.22 g/mol) / 0.100 L = 0.02448 M KHP

 

 

KHP는 가용성염이므로, 100% 이온화된다고 가정하면,

( KHP의 물에 대한 용해도 = 80 g/L at 20℃ )

KHP(aq) → K^+(aq) + HP^-(aq)

 

KHP : HP^- = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

[KHP] = [HP^-] = 0.02448 M

 

 

다음 반응에 의해 당량점(중화점)에서 용액은 정확히 중화된다.

HP^-(aq) + OH^-(aq) → H2O(l) + P^2-(aq)

 

HP^- : P^2- = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

[HP^-] = [P^2-] = 0.02448 M

 

 

그러나

약산(HP^-)의 짝염기(P^2-)는 비교적 강한 염기이므로,

( 설명 https://ywpop.tistory.com/7215 )

당량점에서 가수분해 반응이 일어나고,

P^2-(aq) + H2O(l) ⇌ HP^-(aq) + OH^-(aq)

 

그 결과 생성된 OH^- 이온 때문에 용액의 pH는 7보다 크게 된다.

 

 

가수분해 반응의 ICE 도표를 작성하면,

 

......... P^2-(aq) + H2O(l) ⇌ HP^-(aq) + OH^-(aq)

초기(M) . 0.02448 ............ 0 ........ 0

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

평형(M) . 0.02448-x .......... x ........ x

 

 

Kh = Kb = Kw / Ka

= 10^(-14) / 10^(-5.51) = 3.2359×10^(-9)

 

Kb = [HP^-][OH^-] / [P^2-]

3.2359×10^(-9) = (x)(x) / (0.02448 – x)

 

0.02448 – x ≒ 0.02448 이라 가정하면,

x = [(3.2359×10^(-9)) × 0.02448]^(1/2)

= 8.9×10^(-6) M = [OH^-]

 

 

pH = 14 - (-log(8.9×10^(-6))) = 8.95

---> 지시약은 페놀프탈레인을 사용한다.

 

 

 

[키워드] 약산의 짝염기는 비교적 강한 염기 기준문서