분자 수준으로 본 수용액에서의 반응 Chapter 5 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

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1 분자 수준으로 본 수용액에서의 반응 Chapter 5 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

2 5.1 용액 용액 = 용매 ( 다량 ) + 용질 ( 소량 ) 용매 용질을 녹이는 매체 용질을 녹이는 매체 다량으로 존재하는 성분 다량으로 존재하는 성분 기체, 액체, 고체가 될 수 있다. 기체, 액체, 고체가 될 수 있다. 일반적으로 대부분 액체 일반적으로 대부분 액체 수용액 - 물이 용매이다. 수용액 - 물이 용매이다.용질 용매에 녹아 있는 물질 용매에 녹아 있는 물질 용액은 용질에 의해서 명명된다. 용액은 용질에 의해서 명명된다. 소다수 안의 CO 2 - 기체. 소다수 안의 CO 2 - 기체. 시럽 안의 설탕 - 고체 시럽 안의 설탕 - 고체 부동액 안의 에틸렌 글리콜 - 액체 부동액 안의 에틸렌 글리콜 - 액체 에탄올 안의 아이오딘 분자

3 용해도 (solubility) 용해도 (solubility) 포화 용액 (saturated solution) - 주어진 온도에서 용매에 녹일 수 있는 용질의 한계 포화 용액 (saturated solution) - 주어진 온도에서 용매에 녹일 수 있는 용질의 한계 불포화 용액 (unsaturated solution) - 포화되는 데 필요한 양보다 적 은 양의 용질을 포함하는 용액 불포화 용액 (unsaturated solution) - 포화되는 데 필요한 양보다 적 은 양의 용질을 포함하는 용액 묽은 용액 용질 대 용매 비율이 낮음 용질 대 용매 비율이 낮음 진한 용액 용질 대 용매 비율이 큼 용질 대 용매 비율이 큼

4 PbI 2 과포화 용액 과포화 용액 주어진 온도에서 포화되기 위해 필요한 양보다 더 많이 용질을 포함하고 있는 용액 주어진 온도에서 포화되기 위해 필요한 양보다 더 많이 용질을 포함하고 있는 용액 포화 용액을 서서히 냉각하여 형성 포화 용액을 서서히 냉각하여 형성 불안정하여 씨앗 결정을 첨가하면 결정화된다. 불안정하여 씨앗 결정을 첨가하면 결정화된다. – 결과적으로 고체 또는 침전물 형성한다. – 결과적으로 고체 또는 침전물 형성한다. 예 ) Pb(NO 3 ) 2 (aq) + 2KI(aq)  PbI 2 (s) + 2KNO 3 (aq)

5  전해질 과 비전해질 전해질 : 물에 녹아서 전기를 전도할 수 있는 용질 ( 예 : 황산 구리 ) 비전해질 : 물에 녹아서 전기를 통하지 않는 물질 ( 예 : 설탕 ) 5.2 전해질, 약전해질 및 비전해질 불이 켜짐 불이 안 켜짐 이온 존재분자 존재 CuSO 4 수용액 설탕물

6 ◆ 수 화 (hydration) 이온 결합 화합물이 수용액 속에서 해리된 후 물 분자들 에 의해 이온들이 둘러싸이는 과정. ◆ 해리 이온 결합 화합물 ( 염 ) 이 수용액 속에서 이온으로 분리되는 과정 그림 5.5 이온 결합 화합물의 해리와 수화 그림 5.6 비 전해질 수용액의 형성

7 ◆ 강전해질 – 용질 이 100% 이온으로 해리되어 전기를 잘 통함 강산이나 강염기는 물에 녹을 때 해리되어 양이온과 음이온을 생성하므로 전해질이다. ( 예 : NaBr, KNO 3, HClO 4, HCl) 예 ) 소금 (NaCl) 과 같은 이온성 화합물 소금이 물에 녹으면 전량 Na + 이온과 Cl - 이온으로 해리됨. NaCl(s) → Na + (aq) + Cl - (aq) ◆ 약전해질 – 낮은 이온화로 인해 전도성이 낮은 용질 ( 약산과 약염기 ) ( 예 : 아세트산, 암모니아 등 ) 예 ) 아세트산과 같은 약산의 경우 일부만 해리가 일어난다. CH 3 COOH(aq) → CH 3 COO - (aq) + H + (aq) ◆ 비전해질 – 대부분의 분자 화합물의 수용액은 전기가 통하지 않는데, 이처럼 물에 녹아 전기가 통하지 않는 수용액을 만드는 용질 ( 예 : 설탕, 알코올 등 )

8 1) 해리 반응 CaCl 2 (s) → Ca 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) CuSO 4 (s) → Cu 2+ (aq) + SO 4 2- (aq) 예제 5.1 고체 황산 암모늄이 물에 녹을 때 해리 반응식을 쓰시오. 암모늄 이온 : NH 4 + 황산 이온 : SO 4 2- 풀이 ) 황산 암모늄 : ( NH 4 ) 2 SO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 (s) → 2NH 4 + (aq) + SO 4 2- (aq) ① 분자반응식을 완결 한다 ② 분자반응식을 이온반응식으로 바꾼다. ③ 방관이온을 제거한다. 2) 이온 반응에 대한 화학 반응식

9 분자 반응식, 이온 반응식, 알짜이온 반응식 분자 반응식 이온 반응식 알짜 이온 반응식 K +, NO 3 - : 방관 이온 Pb(NO 3 ) 2 (aq) + 2KI (aq) PbI 2 (s) + 2KNO 3 (aq) 침전 Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) PbI 2 (s) Pb 2+ + 2NO 3 - + 2K + + 2I - PbI 2 (s) + 2K + + 2NO 3 - PbI 2

10 예제 5.2 아세트산 납과 아이오딘화 나트륨 수용액이 반응해서 고체 아이오딘화 납과 아세트산 나트륨이 생성되는 반응에 대한 분자 반응식, 이온 반응식 그리고 알짜이온 반응식을 쓰시오. 반응물 : 아세트산 납 : Pb(CH 3 COO) 2 (aq), 아이오딘화 나트륨 : NaI (aq) 생성물 : 아이오딘화 납 : PbI 2 (s), 아세트산 나트륨 : NaCH 3 COO (aq) ( 풀이 ) ◈ 분자 반응식 Pb(CH 3 COO) 2 (aq) + 2NaI (aq) → PbI 2 (s) + 2NaCH 3 COO (aq) ◈ 이온 반응식 Pb 2+ (aq) + 2CH 3 COO - (aq) + 2Na + (aq) + 2I - (aq) → PbI 2 (s) + 2Na + (aq) + 2CH 3 COO - (aq) ◈ 알짜 이온반응식 Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) → PbI 2 (s) ◈ 방관이온 Na +, CH 3 COO -

11 5.3 산과 염기 산과 염기에 대한 아레니우스 정의 산 : 물속에서 이온화하여 H + ( 또는 H 3 O + ) 이온을 생성하는 물질 염기 : 물속에서 이온화하여 OH - 이온을 생성하는 물질

12 1) 산에 의한 H 3 O + 의 형성 HCl (g) + H 2 O → Cl – (aq) + H 3 O + (aq) CH 3 COOH (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + CH 3 COO − (aq) HA + H 2 O  H 3 O + + A -

13 H + 의 수에 따른 산 분류 일양성자산 - 오직 한 개의 H + 만 배출 HNO 3 (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + NO 3 – (aq) HNO 3 (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + NO 3 – (aq) CH 3 COOH (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + CH 3 OO - (aq) CH 3 COOH (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + CH 3 OO - (aq) 이양성자산 - 두 개의 H + 배출 H 2 SO 4 (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + HSO 4 – (aq) H 2 SO 4 (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + HSO 4 – (aq) HSO 4 – (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + SO 4 2– (aq) HSO 4 – (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + SO 4 2– (aq) 예제 5.3 물 속에서 인산 (H 3 PO 4 ) 의 단계적 이온화 반응식을 쓰시오. 풀이 ) H 3 PO 4 (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + H 2 PO 4 – (aq) H 2 PO 4 – (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + HPO 4 2– (aq) HPO 4 2– (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + PO 4 3- (aq) 알짜 반응식 : H 3 PO 4 (aq) + 3H 2 O  3H 3 O + (aq) + PO 4 3– (aq)( 삼양성자산 )

14 2) 염기에 의한 OH - 의 형성 비금속 산화물 - 산성 무수물 물과 반응하여 수소를 포함하는 분자 산 생성 물과 반응하여 수소를 포함하는 분자 산 생성 SO 3 (g) + H 2 O  H 2 SO 4 (aq) 황산 N 2 O 5 (g) + H 2 O  2HNO 3 (aq) 질산 CO 2 (g) + H 2 O  H 2 CO 3 (aq) 탄산 이온성 염기 - 금속 수산화물 NaOH (s)  Na + (aq) + OH – (aq) Ca(OH) 2 (s)  Ca 2+ (aq) + 2OH – (aq) 금속 산화물 ( 가용성 ) - 염기성 무수물 CaO(s) + H 2 O  Ca(OH) 2 (aq)

15 예제 5.4 물 속에서 (CH 3 ) 2 NH 의 이온화 반응식을 쓰시오. 풀이 ) (CH 3 ) 2 NH (aq) + H 2 O  (CH 3 ) 2 NH 2 + (aq) + OH – (aq) 분자성 염기 NH 3 (aq) + H 2 O  NH 4 + (aq) + OH – (aq) CH 3 NH 2 (aq) + H 2 O  CH 3 NH 3 + (aq) + OH – (aq) B + H 2 O  BH + + OH -

16 강산 : HCl, HClO 4, HNO 3, HBr, HI, H 2 SO 4 강 염기 : 가용성인 IA, IIA 족 금속 수산화물 예 ) Ca(OH) 2, Ba(OH) 2, NaOH 등 3) 강산, 강염기, 약산 및 약염기 강산과 강염기 : 강전해질 약산과 약염기 : 약전해질 일부분만 이온화 (<100%) – 이유 ? CH 3 COOH (aq) + H 2 O  H 3 O + (aq) + CH 3 OO - (aq) ⇒ 정반응 CH 3 COO - (aq) + H 3 O + (aq)  CH 3 COOH (aq) + H 2 O ⇒ 역반응 동적 평형 ( 화학 평형 ) CH 3 COOH (aq) + H 2 O H 3 O + (aq) + CH 3 OO - (aq) NH 3 (aq) + H 2 O NH 4 + (aq) + OH  (aq)

17 5.4 산 - 염기 명명법 비금속 수소 화합물 = 이성분 산 예 ) HCl, HBr, H 2 S 등 1) 비금속의 수소 화합물 분자성 화합물 이름물속에서 이성분산의 이름 HCl(g) 염화 수소 HCl(aq) 염화 수소산 ( 염산 ) H 2 S(g) 황화 수소 H 2 S(aq) 황화 수소산

18 H 2 SO 4 황산 HClO 4 과염소산 H 2 SO 3 아황산 HClO 3 염소산 HNO 3 질산 HClO 2 아염소산 HNO 2 아질산 HClO 차아염소산 예제 5.5 브로민은 네 가지 산소산을 형성하며, 이들은 염소의 산소산과 유사하다. HBrO 2 와 NaBrO 3 의 이름은 무엇인가 ? 풀이 ) HBrO 2 : 아브로민산 NaBrO 3 : 브로민산 나트륨 ( 소듐 ) 2) 산소산의 명명 수소, 산소 및 다른 비금속 원소를 지닌 산 예 ) H 2 SO 4, HNO 3, HClO 3 등

19 3) 산성염 다 양성자 산이 단계적으로 중화되면서 생성되는 염 예 ) NaHSO 4, NaH 2 PO 4, NaHCO 3 등 H 2 SO 4 (aq) + KOH(aq)  KHSO 4 (aq) + H 2 O(ℓ) 산성 염 NaHSO 4 황산수소 나트륨 NaH 2 PO 4 인산이수소 나트륨 NaHCO 3 탄산수소 나트륨 ( 또는 중탄산 나트륨 )

20 4) 염기의 명명  이온화합물 : 다른 이온 화합물과 유사한 명명 예 ) NaOH: 수산화 나트륨 예 ) NaOH: 수산화 나트륨 Na 2 O: 산화 나트륨 Na 2 O: 산화 나트륨  분자성 염기 : 분자의 고유 이름을 그대로 사용 예 ) NH 3 : 암모니아 예 ) NH 3 : 암모니아 CH 3 NH 2 : 메틸 아민

21 5.5 이중 치환 ( 복 분해 ) 반응 복분해 반응 양이온과 음이온이 상대방 이온을 바꾸는 반응. 양이온과 음이온이 상대방 이온을 바꾸는 반응. 소위 이중치환 반응 소위 이중치환 반응 Pb(NO 3 ) 2 (aq) + 2KI(aq)  PbI 2 (s) + 2KNO 3 (aq) Pb(NO 3 ) 2 (aq) + 2KI(aq)  PbI 2 (s) + 2KNO 3 (aq) 침전 반응 : 침전물이 형성되는 복분해 반응 화합물이 잘 녹지 않는 것을 예측 할 수 있나 ? 용해도 규칙 을 알아야 한다. 1) 침전 반응의 예상 AB + CD  AD + CB

22 표 5.1 용해도 규칙 용해되는 화합물 1. 알칼리 금속 (IA 족 ) 의 모든 염은 가용성이다. 2. NH 4 +, NO 3 , ClO 4 , ClO 3 , C 2 H 3 O 2  를 포함하는 모든 염은 가용성이다. 3. Ag +, Pb 2+, Hg 2 2+ ( 아래첨자 2 를 주목 ) 와 결합할 때를 제외하고 모든 염화물, 브로민화물, 아이오딘화물 (Cl , Br , I  을 포함하는 염 ) 은 가용성이다. 4. Pb 2+, Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+, Hg 2 2+. 를 포함한 염을 제외하고, 모든 SO 4 2  를 포함하는 염은 가용성이다. 불용성 화합물 5. IA 족과 Ca 2+, Sr 2+, and Ba 2+ 를 포함한 화합물을 제외하고, 모든 금속 수산화물 (OH  를 포함한 이온 화합물 ) 과 모든 금속 산화물 (O 2  를 포함한 이온 결합 화합물 ) 은 불용성이다. 6. IA 족과 NH 4 + 를 포함한 염을 제외하고, PO 4 3 , CO 3 2 , SO 3 2 , S 2  를 포함한 모든 염은 불용성이다.

23 예제 5.6 Pb(NO 3 ) 2 와 Fe 2 (SO 4 ) 3 의 수용액을 혼합했을 때 어떤 반응이 일어 날 것인지 예측하고, 이 반응의 분자 반응식, 이온 반응식, 알짜 이온 반응식을 쓰시오. 풀이 ) 생성되는 이온들 : Pb 2+, Fe 3+, NO 3 –, SO 4 2– 분자 반응식 : 균형을 맞춘다. 3Pb(NO 3 ) 2 (aq) + Fe 2 (SO 4 ) 3 (aq)  3PbSO 4 (s) + 2Fe(NO 3 ) 3 (aq) 이온 반응식 3Pb 2+ (aq) + 6NO 3 – (aq) + 2Fe 3+ (aq) + 3SO 4 2– (aq)  3PbSO 4 (s) + 2Fe 3+ (aq) + 6NO 3 – (aq) 알짜 이온 반응식 3Pb 2+ (aq) + 3SO 4 2– (aq)  3PbSO 4 (s) Pb 2+ (aq) + SO 4 2– (aq)  PbSO 4 (s)

24 2) 산 - 염기 반응의 예측 중화 반응 : 분자 반응식 HCl (aq) + NaOH (aq)  NaCl (aq) + H 2 O(ℓ) 산 + 염기  염 + 물 산 + 염기  염 + 물 이온 반응식 H + (aq) + Cl - (aq) + Na + (aq) + OH - (aq)  Na + (aq) + Cl - (aq) + H 2 O(ℓ) Na + (aq) + Cl - (aq) + H 2 O(ℓ) 알짜 이온 반응식 H + (aq) + OH - (aq)  H 2 O(ℓ) 모든 강산, 강염기에 대하여 맞음.

25 분자 반응식 CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq)  NaCH 3 COO (aq) + H 2 O 약산강염기 약산강염기 이온 반응식 CH 3 COOH(aq) + Na + (aq) + OH - (aq)  Na + (aq) + CH 3 COO - (aq) + H 2 O Na + (aq) + CH 3 COO - (aq) + H 2 O 알짜 이온 반응식 CH 3 COOH (aq) + OH - (aq)  CH 3 COO - (aq) + H 2 O 약산과 강염기 의 반응

26 분자 반응식 2HCl(aq) + Mg(OH) 2 (s)  MgCl 2 (aq) + 2H 2 O 이온 반응식 2H + (aq) + 2Cl - (aq) + Mg(OH) 2 (s)  Mg 2+ (aq) + 2Cl - (aq) + 2H 2 O Mg 2+ (aq) + 2Cl - (aq) + 2H 2 O 알짜 이온 반응식 2H + (aq) + Mg(OH) 2 (s)  Mg 2+ (aq) + 2H 2 O 강산과 불용성 염기 의 반응

27 분자 반응식 CH 3 COOH (aq) + Mg(OH) 2 (s)  Mg(CH 3 COO ) 2 (aq) + 2H 2 O CH 3 COOH (aq) + Mg(OH) 2 (s)  Mg(CH 3 COO ) 2 (aq) + 2H 2 O 이온 반응식 CH 3 COOH (aq) + Mg(OH) 2 (s)  CH 3 COOH (aq) + Mg(OH) 2 (s)  Mg 2+ (aq) + 2CH 3 COO - (aq) + 2H 2 O Mg 2+ (aq) + 2CH 3 COO - (aq) + 2H 2 O 알짜 이온 반응식 CH 3 COOH (aq) + Mg(OH) 2 (s)  Mg 2+ (aq) + 2CH 3 COO - (aq) + 2H 2 O Mg 2+ (aq) + 2CH 3 COO - (aq) + 2H 2 O 약산과 불용성 염기 의 반응

28 분자 반응식 HCl (aq) + NH 3 (aq)  NH 4 Cl (aq) 이온 반응식 H + (aq) + Cl - (aq) + NH 3 (aq)  NH 4 + (aq) + Cl - (aq) NH 4 + (aq) + Cl - (aq) 알짜 이온 반응식 H + (aq) + NH 3 (aq)  NH 4 + (aq) 강산과 약염기 의 반응 H 3 O + (aq) + NH 3 (aq)  NH 4 + (aq) + H 2 O

29 3) 기체가 발생되는 반응의 예측 CO 2 생성 : 분자 반응식 HCl (aq) + NaHCO 3 (aq)  NaCl (aq) + H 2 CO 3 (aq) HCl (aq) + NaHCO 3 (aq)  NaCl (aq) + H 2 O + CO 2 (g) 이온 반응식 H + (aq) + Cl - (aq) + Na + (aq) + HCO 3 - (aq)  Na + (aq) + Cl - (aq) + H 2 O + CO 2 (g) Na + (aq) + Cl - (aq) + H 2 O + CO 2 (g) 알짜 이온 반응식 H + (aq) + HCO 3 - (aq)  H 2 O + CO 2 (g) 불안정하여 기체 발생

30 1. 복 분해로 인해 기체 발생 H 2 S, HCN 2. 불안정한 화합물 — 분해되고 기체를 발생 H 2 CO 3  H 2 O + CO 2 (g) H 2 SO 3  H 2 O + SO 2 (g) NH 4 OH  H 2 O + NH 3 (g) 표 5.2 복분해 반응으로 생성되는 기체들 예제 5.7 탄산 암모늄 [(NH 4 ) 2 CO 3 ] 과 프로판 산 (C 2 H 5 COOH) 용액을 섞으면 어떤 반응이 일 어나겠는가 ? ( 풀이 ) (NH 4 ) 2 CO 3 (aq) + 2C 2 H 5 COOH(aq)  2NH 4 C 2 H 5 COO(aq) + H 2 CO 3 (aq) (NH 4 ) 2 CO 3 (aq) + 2C 2 H 5 COOH(aq)  2NH 4 C 2 H 5 COO(aq) + H 2 O + CO 2 (g) 2NH 4 + + CO 3 2- + 2C 2 H 5 COOH(aq)  2NH 4 + + 2C 2 H 5 COO - + H 2 O + CO 2 (g) CO 3 2- + 2C 2 H 5 COOH(aq)  2C 2 H 5 COO - + H 2 O + CO 2 (g)

31 예제 5.8 질산 포타슘 (KNO 3 ) 과 염화 암모늄 (NH 4 Cl) 용액을 섞으면 어떤 반응이 일어 나겠는가 ? ( 풀이 ) KNO 3 (aq) + NH 4 Cl (aq)  KCl (aq) + NH 4 NO 3 (aq) 가용성 가용성 가용성 가용성 K + (aq) + NO 3 - (aq) + NH 4 + (aq) + Cl - (aq)  K + (aq) + Cl - (aq) + NH 4 + (aq) + NO 3 - (aq) 방관이온을 제거하면 남는 알짜 이온 반응식이 없다. No 반응 4) 복분해 반응을 이용한 염의 합성 ( 생략 ) 1. 원하는 화합물이 물속에서 불용성이다. 두 가지 가용성 반응물로 시작하여 반응이 끝난 후 생성물은 걸러서 분리 2. 원하는 화합물이 물속에서 가용성이다. 산 - 염기 중화반응 혹은 금속 탄산염과 산의 반응을 이용 반응물은 물을 증발시켜 분리한다.

32 5.6 몰 농도 몰 농도 (molar concentration, M): 용액 1 L 에 녹아있는 용질의 몰수 몰 농도 (M) = 예 ) NaCl 0.100 M 용액 : 용액 1 L 속에 NaCl 0.100 mol 녹아 있다. 1) 변환 인자로서 몰 농도의 사용 예제 5.10 NaCl 1.461 g 을 물에 녹여 250.0 mL 의 NaCl 용액을 만들었다. 이 용액의 몰 농도는 얼마나 될까 ? (NaCl 의 몰 질량 = 58.443 g/mol) 풀이 ) NaCl 용액 1 L 속에는 1.461 g ⅹ 4 = 5.844 g NaCl NaCl 5.844 g / (58.443 g/mol) = 0.1000 mol 몰 농도 = 0.1000 mol / 1 L = 0.1 M

33 예제 5.11 NaCl 0.100 mol 을 얻기 위해서는 0.250 M NaCl 용액 몇 mL 를 취해야 하는가 ? 풀이 ) 0.250 M NaCl 용액, 용액 1 L 속에 0.250 mol NaCl 이 들어 있다. NaCl 0.500 mol 을 얻기 위해 필요한 용액의 부피 = 2 L = 2000 mL NaCl 0.100 mol 을 얻기 위해 필요한 용액의 부피 = 2000/5 mL = 400 mL = 0.400 L

34 2) 몰농도 (M) 와 부피로부터 용질의 몰 (mol) 수 구하기 예 ) NaCl 0.080 M 용액 250 mL 속에는 용질 0.080 mol/L x 0.250 L = 0.020 mol 녹아 있다. 예제 5.12 0.100 M St(NO 3 ) 2 용액 250.0 mL 를 제조할 때 몇 g 의 질산 스트론튬이 필요한가 ? St(NO 3 ) 2 의 몰 질량 = 211.63 g/mol 풀이 ) 용액 1 L 속에 들어 있는 St(NO 3 ) 2 의 몰 수 (n) = 0.100 mol 용액 250 mL 속에 들어 있는 용질의 몰 수 (n) = 0.025 mol 용질의 질량 = 0.0250 mol x 211.63 g/mol = 5.29 g St(NO 3 ) 2

35 3) 용액의 묽힘 용질의 몰수는 묽힘을 통해서 변하지는 않는다 용질의 몰수는 묽힘을 통해서 변하지는 않는다 단지 부피 (V) 만 변화함 단지 부피 (V) 만 변화함 묽은 용액 속 용질의 몰 수 = 진한 용액 속 용질의 몰 수 V 묽은  M 묽은 = V 진한  M 진한 예제 5.13 0.200 M K 2 Cr 2 O 7 수용액으로부터 0.040 M K 2 Cr 2 O 7 수용액 100.0 mL 를 어떻게 만들 수 있겠는가 ? 풀이 ) V 묽은  M 묽은 = V 진한  M 진한 100.0 mL  0.040 M = V 진한  0.200 M ∴ V 진한 = 20.0 mL

36 5.7 용액의 화학량론 예제 5.14 다음과 같은 침전 반응에서 0.115 M AgNO 3 50.0 mL 에 있는 용 질과 반응하도록 하려면 0.125 M CaBr 2 용액 몇 mL 를 사용해야 하는가 ? 2AgNO 3 (aq) + CaBr 2 (aq)  2AgBr (s) + Ca(NO 3 ) 2 (aq) 풀이 ) AgNO 3 의 mol 수 = 0.115 mol/L  0.05 L = 5.75  10 -3 mol AgNO 3 와 CaBr 2 반응 mol 비 = 2 : 1 반응할 수 있는 CaBr 2 의 mol 수 = 2.875  10 -3 mol V  M = 용질의 mol 수 CaBr 2 의 부피 = 용질의 mol 수 / 몰 농도 = 2.875  10 -3 mol / 0.125 M = 0.023 L = 23.0 mL 분자 반응식을 이용한 계산

37 1) 알짜 이온 반응식을 이용한 계산 예제 5.15 0.20 M 황산 알루미늄 용액에서 각 이온들의 몰 농도는 얼마인가 ? 풀이 ) Al 2 (SO 4 ) 3 (aq)  2Al 3+ (aq) + 3SO 4 2- (aq) 0.20 M 0.40 M 0.60 M 전해질 용액내의 이온 농도 계산 예제 5.16 어떤 학생이 Al 2 (SO 4 ) 3 용액에서 황산 이온의 농도가 0.90 M 인 것을 알았다. 이 용액에서 Al 2 (SO 4 ) 3 의 몰 농도는 얼마인가 ? 풀이 ) Al 2 (SO 4 ) 3 과 SO 4 2- 의 mol 비 = 1 : 3 SO 4 2- 의 농도 = 0.90 M ∴ Al 2 (SO 4 ) 3 의 농도 = 0.3 M

38 화학량론의 계산 예제 5.17 0.400 M CaCl 2 용액 25.0 mL 와 완전히 반응하는 데 0.100 M AgNO 3 용액 몇 mL 가 필요 하겠는가 ? 풀이 ) CaCl 2 (aq) + 2AgNO 3 (aq)  2AgCl (s) + Ca(NO 3 ) 2 (aq) 0.400 M 0.100 M 25.0 mL x mL? CaCl 2 의 mol 수 = 0.400 M  25.0 mL = 0.01 mol 필요한 AgNO 3 의 mol 수 = 0.02 mol 0.100 M  V L = 0.02 mol ∴ V = 0.02 mol / 0.100 M = 0.2 L = 200 mL 다른 풀이 ) Ag + (aq) + Cl - (aq)  AgCl (s) ( 알짜 이온 반응식 이용 ) CaCl 2 0.01 mol = Cl - 이온 0.02 mol 필요한 Ag + 의 mol 수 = 0.02 mol ( ∵ Ag + 와 Cl - 의 반응비 = 1:1)

39 5.8 적정과 화학 분석 예제 5.18 1.446 g 의 클로르데인 (C 10 H 6 Cl 8 ) 용액 속에 있는 염소 이온 (Cl - ) 을 AgCl 로 침전시키기 위해서 0.14 M AgNO 3 용액 91.22 mL 가 소모되었다. 원 래 용액 속에 클로르데인이 몇 퍼센트 존재하였는가 ? 풀이 ) Ag + (aq) + Cl - (aq)  AgCl (s) 소모된 Ag + 의 mol 수 = 0.1400 M  0.09122 L = 0.01277 mol 사용된 Cl - 의 mol 수 = 0.01277 mol 사용된 클로르데인의 mol 수 = 0.01277 mol / 8 = 1.5963  10 -3 mol 클로르데인 (C 10 H 6 Cl 8 ) 의 몰 질량 = 10  12.011 + 6  1.008 + 8  35.453 = 409.782 g/mol 사용된 클로르데인의 질량 = 1.5963  10 -3 mol  409.782 g/mol = 0.6541 g 클로르데인의 질량 백분율 = ( 0.6541 g / 1.446 g )  100 = 45.24 %

40 1) 산 - 염기 적정 지시약 산 일 때와 염기 일 때 다른 색을 나타내는 색소 예 ) 페놀프탈레인 : 산 - 무색, 염기 - 분홍

41 예제 5.19 염산 용액 25.00 mL 를 0.0775 M NaOH 용액으로 적정하였 다. 소모된 NaOH 표준 용액의 부피가 37.46 mL 라고 한다면, 이 때 HCl 용액의 몰 농도는 얼마인가 ? 풀이 ) HCl (aq) + NaOH (aq)  NaCl (aq) + H 2 O x M 0.0775 M 25 mL 37.46 mL x M  0.025 L = 0.0775 M  0.03746 L x = (0.0775 M  0.03746 L ) / 0.025 L = 0.116 M M 1  V 1 = M 2  V 2