2014 수능 화학1 18번 문항 해설. HCl, HBr, NaOH 수용액

2014 수능 화학1 18번 문항 해설. HCl, HBr, NaOH 수용액

 

 

다음은 중화 반응 실험이다.

[실험 과정 및 결과]

(가) HCl, HBr, NaOH 수용액을 만들었다.

(나) (가)에서 만든 세 수용액을 실험 Ⅰ∼Ⅲ과 같이 섞은 후, 혼합 용액에 존재하는 H+ 또는 OH-의 수를 상대적으로 나타내었다.

 

 

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

(단, 온도는 일정하며, N은 상수이다.) [3점]

[보기]

ㄱ. 실험 Ⅰ에서 혼합 용액의 pH는 7보다 크다.

ㄴ. 단위 부피당 H+의 수는 HBr(aq)>HCl(aq)이다.

ㄷ. 실험 Ⅰ과 Ⅱ에서 혼합 용액에 존재하는 전체 이온 수의 비는 4 : 3이다.

 

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ ④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

 

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답: ③번

 

실험Ⅱ는 H+나 OH-가 없으므로 중화점이다.

실험Ⅲ은 HBr 용액 증가, NaOH 용액 감소했으므로 용액 속에 남은 이온은 H+이다.

따라서 실험Ⅰ에서 남은 이온은 OH-이다.

 

HCl, HBr, NaOH 용액의 농도를 각각 a, b, c라 하면

실험Ⅰ: -3a -b +4c = 5N

실험Ⅱ: +2a +3b -3c = 0

실험Ⅲ: +2a +4b -2c = 6N이 성립한다.

세 방정식을 풀면 a : b : c = 3 : 2 : 4이다.

 

즉, 농도비 HCl : HBr : NaOH = 3 : 2 : 4 이므로,

실험Ⅰ: HCl 30 mL(H+ 9N, Cl- 9N) + HBr 10 mL(H+ 2N, Br- 2N) + NaOH 40 mL(Na+ 16N, OH- 16N)에서 H+ 11N개와 OH- 11N개가 반응하여 물이 생성되므로 혼합 용액 속에 남은 총 이온은 (Cl- 9N) + (Br- 2N) + (Na+ 16N) + (OH- 5N) = 32N개이다.

 

실험Ⅱ: HCl 20 mL(H+ 6N, Cl- 6N) + HBr 30 mL(H+ 6N, Br- 6N) + NaOH 30 mL(Na+ 12N, OH- 12N)에서 H+ 12N개와 OH- 12N개가 반응하여 물이 생성되므로 혼합 용액 속에 남은 총 이온은 (Cl- 6N) + (Br- 6N) + (Na+ 12N) = 24N개이다.

혼합 용액 속의 총 이온의 비는 32N : 24N = 4 : 3이다.