CO2 40 year 320 ppm 400 ppm pH 5.4

CO2 40 year 320 ppm 400 ppm pH 5.4

 

 

대기의 CO2는 과거 40년 사이에 320 ppm에서 400 ppm으로 증가하였다.

a) 오늘날 무공해 상태에서 내리는 비의 pH는 5.4이다. 40년 전 무공해 상태인 비의 pH는?

CO2와 물이 반응하여 탄산(H2CO3)을 만드는 반응만 pH에 영향을 준다고 가정한다.

b) 오늘날의 빗물 20.0 L에 들어있는 CO2의 부피는 25 °C, 1.0 atm에서 얼마인가?

 

 

Atmospheric CO2 levels have risen by nearly 20% over the past 40 years from 320 ppm to 400 ppm.

a) Given that the average pH of clean, unpolluted rain today is 5.4, determine the pH of unpolluted rain 40 years ago. Assume that carbonic acid (H2CO3) formed by the reaction of CO2 and water is the only factor influencing pH.

CO2(g) + H2O(l) ⇌ H2CO3(aq)

b) What volume of CO2 at 25 °C and 1.0 atm is dissolved in a 20.0 L bucket of today’s rainwater?

 

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a)

 

pH = -log[H^+] = 5.4

[H^+] = 10^(-5.4) = 3.981072×10^(-6) M

 

 

 

비례식으로 40년 전 빗물의 [H^+]를 계산하면,

400 ppm : 3.981072×10^(-6) M = 320 ppm : ? M

 

? = (3.981072×10^(-6)) × 320 / 400

= 3.184858×10^(-6) M

 

 

 

pH = -log(3.184858×10^(-6)) = 5.4969

= 5.50

 

 

 

 

b)

 

H2CO3(aq) ⇌ H^+(aq) + HCO3^-(aq) ... Ka1 = 4.3×10^(-7)

Ka1 = [H^+][HCO3^-] / [H2CO3]

Ka1 = (x)(x) / (C-x)

( 참고: 탄산 용액의 pH https://ywpop.tistory.com/10010 )

 

 

 

C-x = x^2 / Ka1

C = (x^2 / Ka1) + x

 

 

 

pH = -log[H^+] = 5.4

[H^+] = 10^(-5.4) = 3.981072×10^(-6) M = x

 

 

 

C = (x^2 / Ka1) + x

= [(3.981072×10^(-6))^2 / (4.3×10^(-7))] + (3.981072×10^(-6))

= 4.083906×10^(-5) M = [H2CO3]

 

 

 

H2CO3의 몰수를 계산하면,

(4.083906×10^(-5) mol/L) (20.0 L) = 0.000816781 mol H2CO3

 

 

 

CO2(g) + H2O(l) ⇌ H2CO3(aq)

 

CO2 : H2CO3 = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

CO2의 몰수 = H2CO3의 몰수 = 0.000816781 mol

 

 

 

PV = nRT 로부터,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3097 )

 

CO2의 부피를 계산하면,

V = nRT / P

= (0.000816781) (0.08206) (273.15+25) / (1.0)

= 0.01998 L

= 0.020 L

= 20 mL

 

 

 

 

[키워드] 빗물의 pH 기준문서, CO2 용액의 pH 기준문서, 산성비 기준문서

CO2 40 year 20% 320 ppm 400 ppm pH 5.4 H2CO3 rain 20.0 L 25℃ 1.0 atm

CO2 40 year 20% 315 ppm 380 ppm pH 5.4 H2CO3 rain 20.0 L 25℃ 1.0 atm