약산-강염기 적정(당량점 이전). 0.1 N CH3COOH + 0.1 N NaOH

약산-강염기 적정(당량점 이전). 0.1 N CH3COOH + 0.1 N NaOH

 

 

0.1 N CH3COOH 100 mL를 NaOH로 적정하고자 하여

0.1 N NaOH 96 mL를 가했을 때, 이 용액의 pH는?

 

 

0.1 N CH3COOH 100 mL를 NaOH로 적정하고자 하여 0.1 N NaOH 96 mL를 가했을 때, 이 용액의 pH는?

(단, CH3COOH의 해리상수 Ka = 1.8×10^-5)

 

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▶ 참고: 산-염기 중화 적정 과정에서 용액의 pH 계산. 약산-강염기 적정

[ https://ywpop.tistory.com/2736 ]

 

 

 

CH3COOH는 1가산이므로, 또는 당량수 = 1 eq/mol 이므로,

CH3COOH의 노르말농도 = 몰농도

( 참고: 산-염기의 노르말농도 https://ywpop.tistory.com/3093 )

 

 

NaOH는 1가염기이므로, 또는 당량수 = 1 eq/mol 이므로,

NaOH의 노르말농도 = 몰농도

 

 

 

0.1 M CH3COOH 100 mL에 들어있는 CH3COOH의 몰수

= (0.1 mol/L) × 0.100 L = 0.01 mol CH3COOH

 

 

0.1 M NaOH 96 mL에 들어있는 NaOH의 몰수

= (0.1 mol/L) × 0.096 L = 0.0096 mol NaOH

 

 

 

CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COO^-(aq) + Na^+(aq) + H2O(l)

 

“H^+(산)의 몰수 > OH^-(염기)의 몰수” 이므로, 중화점(당량점) 이전이고,

CH3COOH : NaOH : CH3COO^- = 1 : 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

가한 염기의 몰수만큼,

산의 몰수는 감소(소비)하고, 짝염기의 몰수는 증가(생성)한다.

 

> 남의 산의 몰수 = 0.01 – 0.0096 = 0.0004 mol CH3COOH

> 짝염기의 몰수 = 0.0096 mol CH3COO^-

 

 

 

약산-강염기 적정 중에는 완충용액이 형성되므로,

용액의 pH는 Henderson-Hasselbalch식으로 계산한다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/1926 )

 

pH = pKa + log([짝염기]/[약산])

= –log(1.8×10^(-5)) + log(0.0096 / 0.0004)

= 6.1249

 

 

 

답: pH = 6.12

 

 

 

 

[참고] 이 문제의 답지에는 pH = 3.7 로 나오는데,

0.1 N NaOH 96 mL를 가했으면, 거의 당량점 도달 직전인데,

이때 pH가 3.7이라는 것은 엉터리(난센스).

 

 

답지와 같은 방법으로 제대로 풀이하면,

> 남은 약산의 몰농도 = 0.0004 mol / 0.196 L = 0.0020408 M CH3COOH

> 생성된 짝염기의 몰농도 = 0.0096 mol / 0.196 L = 0.04898 M CH3COO^-

 

 

Ka = [H^+] [CH3COO^-] / [CH3COOH]

 

[H^+] = Ka [CH3COOH] / [CH3COO^-]

= (1.8×10^(-5)) (0.0020408) / (0.04898) = 7.4999×10^(-7) M

 

 

pH = –log[H^+] = –log(7.4999×10^(-7))

= 6.1249

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/13067 ] 0.2 N CH3COOH 100 mL를 NaOH로 적정하고자 하여 0.2 N NaOH 97.5 mL를 가했을 때 이 용액의 pH는?

 

 

 

 

[참고] 적정 전 용액의 pH

pH = 1/2(pKa – log[HA])

= 1/2(–log(1.8×10^(-5)) – log(0.1))

= 2.8724 = 2.87

( 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/7926 )

 

 

 

[키워드] 아세트산 완충용액의 pH