0.20 M H2C2O4 용액의 pH와 [C2O4^2-]
옥살산(H2C2O4)은 대황과 시금치 같은 식물에 들어있는 이양성자 산이다.
0.20 M H2C2O4 용액에 들어있는 C2O4^2-의 농도와 pH를 계산하시오.
(Ka1 = 5.9×10^-2; Ka2 = 6.4×10^-5)
Calculate the equilibrium concentration of H3O^+ and C2O4^2-
in a 0.20 M solution of oxalic acid.
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H2C2O4의 1단계 이온화 반응식
H2C2O4(aq) + H2O(l) ⇌ H3O^+(aq) + HC2O4^-(aq)
Ka1 = (x)(x) / (0.20–x) = 5.9×10^(-2)
( 참고 https://ywpop.tistory.com/4294 )
Ka1 값이 크기 때문에,
0.20–x ≒ 0.20 과 같이 근사처리할 수 없다.
(x)(x) / (0.20–x) = 5.9×10^(-2)
---> 2차 방정식으로 정리하여 근의 공식으로 x를 계산한다.
x^2 = (5.9×10^(-2))(0.20) – (5.9×10^(-2))x
( 참고 https://ywpop.tistory.com/2947 )
x^2 + (5.9×10^(-2))x – 0.0118 = 0
근의 공식으로 x를 계산하면,
( 참고: 근의 공식 https://ywpop.tistory.com/3302 )
x = 0.083 M = [H3O^+]
H2C2O4의 2단계 이온화 반응식
HC2O4^-(aq) + H2O(l) ⇌ H3O^+(aq) + C2O4^2-(aq)
Ka2 = (0.083+x)(x) / (0.083–x) = 6.4×10^(-5)
Ka2에서는 x값이 매우 작으므로, (∵ 매우 작은 Ka2)
(0.083+x) ≒ 0.083, (0.083–x) ≒ 0.083 이라 근사처리하면,
(0.083)(x) / (0.083) = 6.4×10^(-5)
x = 6.4×10^(-5) M = [H3O^+] = [C2O4^2-]
0.083 M × (5/100) = 0.00415 M > 6.4×10^(-5) M 이므로,
5% 검증 통과.
[H3O^+] = [H3O^+]_1단계 + [H3O^+]_2단계
= (0.083 M) + (6.4×10^(-5) M)
= 0.083064 M ≒ 0.083 M
pH = –log[H3O^+] = –log(0.083) = 1.0809
( –log(0.083064) = 1.0806 )
답: [C2O4^2-] = 6.4×10^(-5) M, pH = 1.1
[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/12631 ] 0.020 M H2C2O4 용액의 pH와 [C2O4^2-]
[키워드] 옥살산 용액의 pH 기준문서, H2C2O4 용액의 pH 기준문서, 0.20 M 옥살산 용액의 pH. [C2O4^2-]
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