22학년도 6월 화학2 13번 풀이
풀이
HA의 농도가 C=0.05M일 때 [H3O+]=10-3=Cα 이므로 이온화도 α=0.02입니다.
HA가 약산이라고 했고 이온화도도 충분히 작으니 25℃에서 HA의 이온화 상수(Ka)는 Cα2=2×10-5입니다.
산의 이온화 상수가 HA가 HB보다 크므로 HB는 HA보다 약한 산입니다. 즉 ㄱ은 옳습니다.
ㄴ의 분수값은 약산에서 이온화도를 의미합니다. 약산에서 [HB]=C, [B-]=[H3O+]=Cα이기 때문입니다.
ㄴ의 부등식을 양변을 제곱한 후 0.025를 곱해주면, 왼쪽은 Cα2=1×10-7이 되고, 우변은 2.5×10-8이므로 부등식은 성립하지 않습니다. 따라서 ㄴ은 틀렸습니다.
ㄷ에서 같은 농도와 부피의 약산과 강염기를 혼합하므로 혼합 수용액은 중화점에 위치합니다.
흔히 여기서 약산의 짝염기가 중화점에서 가수 분해하므로 혼합 수용액의 액성은 염기성 즉 pH는 7보다 크다는 풀이를 씁니다. 시험장에서는 현실적인 풀이이지만, 사실 이 문제에는 25℃에서 물의 이온화 상수를 주지 않았기 때문에 엄밀한 풀이는 아닙니다.
문제 상황만으로 풀어 보면 NaOH(aq)을 넣을 때 5mL만큼 넣으면 절반중화점으로 [B-]/[HB]=1이고, 이온화 상수 값에 따라 [H3O+]=1×10-7입니다. 이때 이미 pH가 7이므로 NaOH(aq)을 추가하여 중화점에 도달하면 pH는 7보다 클 것입니다. 따라서 ㄷ은 옳습니다.
ㄷ은 판단할 수는 있지만, 개인적으로 물의 이온화 상수는 주는 게 더 좋지 않았을까 하는 느낌입니다.
사실 물의 이온화 상수는 현실에서 25℃에서 1×10-14라는 것은 변하지 않아 문제 풀 때 조건을 확인했더라도 그냥 밀고 나가도 괜찮기 때문입니다.
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