다양성자산의 산 이온화상수 Ka, 0.065 M H2S

다양성자산의 산 이온화상수 Ka, 0.065 M H2S

hydrogen sulfide, diprotic acid, dissociation constants

 

 

0.065 M H2S 수용액에서

H2S, HS^-, S^2-, H^+, OH^-의 몰농도를 계산하시오.

 

 

Calculate the molar concentrations of

H2S, HS^-, S^2-, H3O^+, and OH^- in 0.065 M H2S(aq).

 

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▶ 참고: 0.16 M H2CO3 용액 속 모든 화학종의 농도와 pH

[ https://ywpop.tistory.com/19668 ]

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H2S의 이온화 반응식

H2S(aq) + H2O(l) ⇌ HS^-(aq) + H3O^+(aq) ... Ka1 = 9.5×10^(-8)

HS^-(aq) + H2O(l) ⇌ S^2-(aq) + H3O^+(aq) ... Ka2 = 1.0×10^(-19)

 

 

 

1단계 이온화 반응식

H2S(aq) ⇌ HS^-(aq) + H^+(aq) ... Ka1 = 9.5×10^(-8)

 

Ka1 = (x) (x) / (0.065–x)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/4294 )

 

 

 

Ka1 값이 작기 때문에,

즉, 이온화되어 생성되는 [H^+] 값이 작기 때문에,

(0.065–x) ≒ 0.065 라 근사처리하면,

Ka1 = x^2 / 0.065 = 9.5×10^(-8)

 

x = [(9.5×10^(-8)) (0.065)]^(1/2)

= 7.86×10^(-5) M = [H^+] = [HS^-]

 

 

 

[H2S] = 0.065 – (7.86×10^(-5))

= 0.06492 ≒ 0.065 M

 

 

 

2단계 이온화 반응식

HS^-(aq) ⇌ S^2-(aq) + H^+(aq) ... Ka2 = 1.0×10^(-19)

 

Ka2 = (x) (7.86×10^(-5) + x) / (7.86×10^(-5) – x)

 

 

 

Ka2 값이 매우 작기 때문에,

(7.86×10^(-5) + x) ≒ 7.86×10^(-5)

(7.86×10^(-5) – x) ≒ 7.86×10^(-5)

라 근사처리하면,

x = [(1.0×10^(-19)) (7.86×10^(-5))] / (7.86×10^(-5))

= 1.0×10^(-19) = [H^+] = [S^2-]

 

 

 

[H^+]_전체 = [H^+]_1단계 + [H^+]_2단계

= (7.86×10^(-5)) + (1.0×10^(-19))

≒ 7.86×10^(-5) M

 

 

 

[H^+] [OH^-] = 10^(-14) 이므로,

[OH^-] = (10^(-14)) / (7.86×10^(-5))

= 1.27×10^(-10) M

 

 

 

[참고] 용액의 pH는

pH = –log[H^+]

= –log(7.86×10^(-5)) = 4.1046

 

 

 

정리하면,

[H2S] = 0.065 M

[HS^-] = 7.86×10^(-5) M

[S^2-] = 1.0×10^(-19) M

[H^+] = 7.86×10^(-5) M

[OH^-] = 1.27×10^(-10) M

 

 

 

 

[계산공식]

[H2S] = H2S의 초기농도(C)

[HS^-] = [Ka1 × C]^(1/2)

[S^2-] = Ka2

[H^+] = [Ka1 × C]^(1/2)

pH = –log[H^+]

[OH^-] = (1.00×10^(-14)) / [H^+]

 

 

 

 

[참고] 대부분의 이양성자산에서,

2단계 이온화 결과 생성된 음이온의 몰농도 값은 Ka2 값과 같다.

[S^2-] = 1.0×10^(-19) = Ka2

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/16333 ] 0.10 M H2S 용액에 존재하는 모든 화학종의 농도

 

 

 

[키워드] 모든 화학종의 농도 기준문서, 모든 화학종 기준문서