산-염기 혼합 용액의 pH 계산 ★

산-염기 혼합 용액의 pH 계산

 

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산-염기 중화 반응의 본질, 즉 알짜 반응은

산에서 이온화된 H^+ 이온과

염기에서 이온화된 OH^- 이온이 반응해서

물, water, H2O가 생성되는 반응이다.

 

H^+(aq) + OH^-(aq) → H2O(l)

H^+ : OH^- = 1 : 1 계수비(= 몰수비 = 개수비)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7409 )

 

 

 

 

① 산에서 이온화된 H^+ 이온의 몰수와

염기에서 이온화된 OH^- 이온의 몰수를 계산한다.

 

산의 몰농도 × 산의 부피 = 산의 몰수

(mol/L) × L = mol

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7787 )

 

 

 

이때

HCl과 같은 1가 산의 경우,

HCl(aq) → H^+(aq) + Cl^-(aq)

HCl : H^+ = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

H^+ 이온의 몰수 = 산의 몰수

( 참고: 1가산 2가산 3가산 https://ywpop.tistory.com/16637 )

 

 

 

NaOH와 같은 1가 염기의 경우,

NaOH(aq) → Na^+(aq) + OH^-(aq)

NaOH : OH^- = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

OH^- 이온의 몰수 = 염기의 몰수

 

 

 

H2SO4와 같은 2가 산의 경우,

H2SO4(aq) → 2H^+(aq) + SO4^2-(aq)

H2SO4 : H^+ = 1 : 2 계수비(= 몰수비) 이므로,

H^+ 이온의 몰수 = 2 × 산의 몰수

 

 

 

Ca(OH)2와 같은 2가 염기의 경우,

Ca(OH)2(aq) → Ca^+(aq) + 2OH^-(aq)

Ca(OH)2 : OH^- = 1 : 2 계수비(= 몰수비) 이므로,

OH^- 이온의 몰수 = 2 × 염기의 몰수

 

반응형

 

② [큰 mol수] – [작은 mol수]

= [중화 반응 후 남아있는 mol수]

 

 

 

③ [남아있는 mol수] / [혼합 용액의 부피(L)]

= 혼합 용액의 몰농도(M)

 

혼합 용액의 부피(L)

= 산 용액의 부피(L) + 염기 용액의 부피(L)

 

 

 

남아있는 이온이 H^+ 이온이면,

혼합 용액의 몰농도(M) = [H^+] 이므로,

④ pH = –log[H^+]

 

 

 

남아있는 이온이 OH^- 이온이면,

혼합 용액의 몰농도(M) = [OH^-] 이므로,

④ pH = 14 – (–log[OH^-])

 

pH + pOH = 14

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2706 )

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/16266 ] 1 M HCl 100 mL + 2 M NaOH 10 mL

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/15262 ] 0.1 M HCl 25 mL + 0.1 M NaOH 10 mL

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/22662 ] 0.5 M HCl 100 mL + 0.1 M Ca(OH)2 200 mL

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/2891 ] 0.10 M HNO3 500 mL + 0.10 M Ca(OH)2 500 mL

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/19506 ] 0.01 M H2SO4 50 mL + 0.02 M NaOH 150 mL

 

 

 

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