0.010 M NaN3 용액에 존재하는 모든 화학종의 농도

0.010 M NaN3 용액에 존재하는 모든 화학종의 농도

 

 

아자이드화 소듐(NaN3)은 가끔 물속의 박테리아를 죽이기 위하여 첨가한다.

0.010 M NaN3 용액에 존재하는 모든 화학종의 농도를 구하여라.

하이드라조 산(hydrazoic acid, HN3)의 Ka 값은 1.9×10^-5 이다.

 

 

Sodium azide (NaN3) is sometimes added to water to kill bacteria. Calculate the concentration of all species in a 0.010 M solution of NaN3. The Ka value for hydrazoic acid (HN3) is 1.9×10^-5.

 

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NaN3는 가용성염.

---> 물에서 거의 100% 이온화된다고 가정합니다.

NaN3(aq) → Na^+(aq) + N3^-(aq)

 

따라서

[NaN3] = [Na^+] = [N3^-] = 0.010 M

 

 

N3^- 이온은 약산인 HN3의 짝염기.

---> 비교적 강한 염기.

---> 물과 가수분해 반응이 일어나며,

평형에서 농도는 다음과 같습니다.

N3^-(aq) + H2O(l) ⇌ HN3(aq) + OH^-(aq)

(0.010-x) ................ x ........... x

( 식 설명 http://ywpop.tistory.com/4294 )

 

이를 평형상수 식에 대입하면,

Kh = Kb = Kw / Ka = (x)(x) / (0.010-x)

( 식 설명 http://ywpop.tistory.com/4294 )

 

 

가수분해 반응은 극히 일부만 일어나므로,

(0.010-x) ≒ 0.010 이라 가정하고, x에 대해 정리하면,

x = [(0.010) Kw / Ka]^(1/2)

= [(0.010) (1.0×10^(-14)) / (1.9×10^(-5))]^(1/2)

= 2.3×10^-6 M = [HN3] = [OH^-]

 

 

Kw = [H^+][OH^-] = 1.0×10^-14

[H^+] = (1.0×10^(-14)) / (2.3×10^(-6)) = 4.3×10^-9 M

 

 

답: [Na^+] = [N3^-] = 0.010 M

[HN3] = [OH^-] = 2.3×10^-6 M

[H^+] = 4.3×10^-9 M

 

 

[ 관련 예제 http://ywpop.tistory.com/4437 ]

 

 

[키워드] 약산의 짝염기, 가수분해, 아지드화나트륨, 아지드화수소산

 

 

 

Q. 아지드화나트륨(NaN3)은 박테리아를 죽이기 위해 가끔 물에 쓰인다. 0.010 M NaN3 용액에서 아지드화수소산(HN3)의 농도를 나타내는 식은?

A. [(0.010) Kw / Ka]^(1/2)

 

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N3^-의 가수분해
N3^-(aq) + H2O(l) ⇌ HN3(aq) + OH^-(aq)
 

가수분해 반응의 평형상수(Kh) 식
Kh = Kb = [HN3][OH^-] / [N3^-] = (x) (x) / (0.010 – x)

( 가수분해 결과 OH^- 이온이 생성되므로, Kh = Kb )
 

Kb = Kw / Ka 이고,
( 참고 https://ywpop.tistory.com/2937 )
(0.010 – x) ≒ 0.010 이라 가정하면, 평형상수(Kh) 식은
x^2 / 0.010 = Kw / Ka
 

x = [Kw × 0.010 / Ka]^(1/2) = [HN3]

 

 

 

 

[ 그림 출처: commons.wikimedia.org ] Hydrazoic acid, HN3.