CO2 헨리 상수 3.3×10^(-2) mol/L•atm 탄산 Ka1 = 4.5×10^(-7)

CO2 헨리 상수 3.3×10^(-2) mol/L•atm 탄산 Ka1 = 4.5×10^(-7)

 

 

25℃에서 5 L의 물이 1 atm의 순수한 CO2와 평형을 이루고 있다.

이때 CO2의 헨리 상수는 3.3×10^(-2) mol/L•atm이고,

탄산의 1차 해리 상수, Ka1 = 4.5×10^(-7) 이다.

이 용액에 25℃에서 기체 CO2의 압력을 2배로 증가시켰을 때,

용액의 pH가 얼마로 변화하는지 계산하시오.

(단, 온도와 부피는 변하지 않고,

초기 용액의 pH는 탄산의 1차 해리만 고려하여 근사계산한다.)

 

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Henry의 법칙

C = k P

( 참고 https://ywpop.tistory.com/1911 )

 

= (3.3×10^(-2) mol/L•atm) (1 atm)

= 3.3×10^(-2) mol/L

= [CO2]

 

 

 

CO2 + H2O → H2CO3

( 참고 https://ywpop.tistory.com/8073 )

 

CO2 : H2CO3 = 1 : 1 계수비 이므로,

[CO2] = [H2CO3] = 3.3×10^(-2) mol/L

 

 

 

H2CO3 ⇌ H^+ + HCO3^-

( 탄산의 1차 해리만 고려 )

 

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

 

 

 

Ka = (x) (x) / (C–x)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/4294 )

 

C–x ≒ C 라 근사처리하면,

x = [Ka × C]^(1/2)

= [4.5×10^(-7) × 3.3×10^(-2)]^(1/2)

= 0.00012186...

≒ 0.00012 M = [H^+]

 

 

 

pH = –log[H^+]

= –log(0.00012)

= 3.92 ≒ 3.9

 

 

300x250

 

 

CO2의 압력을 2배로 증가시키면,

C = k P

= (3.3×10^(-2) mol/L•atm) (2 atm)

= 0.066 mol/L

= [CO2]

 

 

 

x = [Ka × C]^(1/2)

= [4.5×10^(-7) × 0.066]^(1/2)

= 0.00017 M

 

 

 

pH = –log[H^+]

= –log(0.00017)

= 3.77 ≒ 3.8

 

 

 

답: 용액의 pH는 3.9에서 3.8로 변화

( 용액의 pH는 3.92에서 3.77로 변화 )

 

 

 

 

[키워드] CO2 헨리 법칙 기준, CO2 헨리 상수 기준