0.20 M H2C2O4 용액의 pH와 [C2O4^2-]

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.

 

 

 

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-]

 

[ 관련 글 https://ywpop.blogspot.com/2024/07/h2c2o4-hc2o4-c2o42-h-in-020-m-oxalic.html ]

H2C2O4, HC2O4^-, C2O4^2-, H^+ in 0.20 M oxalic acid

Calculate the concentrations of H2C2O4, HC2O4^-, C2O4^2-, and H^+ ions in a 0.20 M oxalic acid solution.

0.20 M 옥살산 용액에서 H2C2O4, HC2O4^-, C2O4^2-, H^+ 이온의 농도를 계산하라.

 

 

 

[키워드] 옥살산 용액의 pH 기준, H2C2O4 용액의 pH 기준, 0.20 M 옥살산 용액의 pH. [C2O4^2-], 0.20 M 옥살산 용액에 존재하는 모든 화학종의 농도 기준, 0.20 M 옥살산 용액 기준