약산-강염기 중화적정. CH3COOH + NaOH. 당량점에서의 pH

약산-강염기 중화적정. CH3COOH + NaOH. 당량점에서의 pH

 

 

0.2 M CH3COOH 50 mL + 0.1 M NaOH 적정.

당량점에서 pH는? (단, 아세트산의 Ka = 1.8×10^-5)

 

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CH3COOH의 몰수

= (0.2 mol/L) × 0.050 L = 0.01 mol = H+의 몰수

 

NaOH의 부피

= 0.01 mol / (0.1 mol/L) = 0.1 L = 100 mL

 

NaOH 100 mL 가하면,

H+의 몰수 = OH-의 몰수 = 0.01 mol

이므로, 용액은 정확히 중화된다.

 

그러나 약산의 짝염기염(CH3COONa)의 가수분해 반응 결과,

생성되는 OH- 때문에, 용액은 중성이 되지 않는다.

( 보충 설명 http://ywpop.tistory.com/2949 )

 

CH3COONa의 몰농도를 계산하면,

0.01 mol / (0.050+0.100 L) = 0.067 M

 

CH3COONa의 가수분해 반응 결과,

생성되는 OH-의 농도를 계산하면,

 

CH3COONa(aq) + H2O(l) ⇌ CH3COOH(aq) + OH-(aq)

0.067-x ........................... x .................... x

 

Kh = Kb = Kw / Ka

= (10^(-14)) / (1.8×10^(-5)) = (x)(x) / 0.067-x

 

5.6×10^(-10) = x^2 / 0.067-x

 

(0.067-x) ≒ 0.067 근사식을 사용하면,

 

x = (5.6×10^(-10) × 0.067)^(1/2)

= 6.1×10^(-6) M = [OH-]

 

pOH = -log[OH-] = -log(6.1×10^(-6)) = 5.2

pH = 14 – 5.2 = 8.8

 

 

답: 8.8

 

 

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왜 당량점에서 0.067 M CH3COONa 용액처럼 행동(거동)하는가?

 

CH3COOH와 NaOH가 반응하면, 중화되어 CH3COONa가 생성되기 때문입니다.

CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(l)

즉 당량점에서 용액 중에는 CH3COONa와 물 밖에 없습니다.

 

균형 맞춘 반응식에서

CH3COOH와 NaOH와 CH3COONa의 계수가 같으므로,

CH3COOH(또는 NaOH) 1 mol이 반응하면, CH3COONa 1 mol이 생성됩니다.

따라서 CH3COOH 0.01 mol이 반응했으므로, CH3COONa 0.01 mol이 생성됩니다.

용액의 전체 부피가 150 mL이므로, CH3COONa의 몰농도는

0.01 mol / 0.150 L = 0.067 M이 됩니다.