5장: 분자 수준으로 본 수용액 반응.

Presentation on theme: "5장: 분자 수준으로 본 수용액 반응."— Presentation transcript:

1 5장: 분자 수준으로 본 수용액 반응

2 용액 균일 혼합물 용매(solvent) + 용질(solute) 조성; 용질의 농도(concentration)로 표시
- 용매; 다량 성분(수용액; 물이 용매) - 용질; 소량 성분 조성; 용질의 농도(concentration)로 표시 - 다양한 농도 표시법; 용해도, % 농도, 몰농도, 몰랄농도 등 - 대략적 표현 . 진한 용액, 묽은 용액 . 포화, 불포화, 과포화 5.1 Describing Solutions

3 농도 용질 대 용매 비 퍼센트 농도(v/v, w/v, w/w) 용해도
몰농도(Molarity, M); 용액 L 당 용질의 몰 수 몰랄농도(Molality, m); 용매 Kg 당 용질의 몰 수

4 염화 소듐 (Sodium chloride) 수산화 소듐 (Sodium hydroxide)
일부 물질의 용해도 : 온도에 따라 다름 물질 화학식 용해도(g/물 100 g ) 염화 소듐 (Sodium chloride) NaCl °C에서 °C에서 수산화 소듐 (Sodium hydroxide) NaOH 42 0°C에서 °C에서 과포화 용액 주어진 온도에서 포화되는 데 필요한 양보다 용질이 많이 녹아 있는 용액 포화 용액을 서서히 냉각하여 형성; 용해도가 온도에 비례할 경우 불안정 씨앗 결정을 첨가하면 결정화; 침전물 형성 침전물: 여과, 원심분리 등으로 분리 침전반응: 침전물이 만들어 지는 반응

5 전해질, 약전해질 및 비전해질 이온결합 화합물의 수용액; 전기 전도 분자화합물 수용액 ; 전기 전도되지 않음
Figure 5.4 Electrolytes, Weak electrolytes and non-electrolytes

6 해리반응 이온 결합물이 물속에서 이온으로 분리되는 반응 분리된 이온; 물분자에 의해 수화(hydration)
다원자 이온; 더 이상 분리되지 않음 Ex. CaCl2(s)  Ca2+ (aq) + 2Cl-(aq) KIO3  K+ + IO3 Your Turn! Al2(SO4)3가 해리되면 몇 개의 이온이 생성되는가? 3 5 9 14 Your Turn! Na3PO4가 해리되면 몇 개의 이온이 생성되는가? A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 8

7 해리 반응의 화학반응식 수화된 이온의 표기 각 이온 뒤에 (aq)로 표기 이온 별로 각각 표기
KBr(s)  K+(aq) + Br(aq) Mg(HCO3)2(s)  Mg2+(aq) + 2HCO3(aq)

8 Your Turn! 다음 염의 해리반응식을 쓰시오
Na3PO4(aq) → Al2(SO4)3(aq) → CaCl2(aq) → Ca(MnO4)2(aq) → 3 Na+(aq) + PO43(aq) 2 Al3+(aq) SO42(aq) Ca2+(aq) Cl(aq) Ca2+(aq) MnO4(aq)

9 이온 반응에 대한 화학반응식 반응 예; Pb(NO3)2와 KI의 반응 Fig 5.6 {darkened}

10 Ex; Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq)  PbI2(s) + 2KNO3(aq)
이온 반응에 대한 화학반응식 쓰기 1. 분자 반응식; 물질들을 “분자 형태”로 표기 Ex; Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq)  PbI2(s) + 2KNO3(aq) 2. 이온 반응식; 전해질을 해리된 이온 형태로 표기: 구경꾼 이온 포함 Ex. Pb2+(aq) + 2NO3(aq) + 2K+(aq) + 2I(aq)  PbI2(s) + 2K+(aq) + 2NO3(aq) 3. 알짜 이온 반응식; 실제 반응에 참여하는 이온만을 표기: 구경꾼 이온 X Ex. Pb2+(aq) + 2I(aq)  PbI2(s)

11 분자 반응식  이온반응식  알짜이온 반응식 전환하기
강 전해질 확인; 모든 강전해질 내의 이온들을 분리 각 이온의 수; 계수와 아래첨자 수로부터 계산 분자 반응식에 나타낸 상태 표시 다원자 이온에 유의 반응물과 생성물에 있는 구경꾼 이온 제거  알짜이온반응식 Ex. Pb(NO3)2(aq) + 2NH4IO3(aq) → Pb(IO3)2(s) + 2NH4NO3(aq) Pb2+(aq) + 2NO3–(aq) + 2NH4+(aq) + 2IO3–(aq) → Pb(IO3)2(s) + 2NH4+(aq) + 2NO3–(aq) Pb2+(aq) + 2IO3–(aq) → Pb(IO3)2(s)

12 Your Turn! Na2SO4(aq) + BaCl2(aq) → 2NaCl(aq) + BaSO4(s)
올바른 이온 반응식은? 2Na+(aq) + SO42–(aq) + Ba2+(aq) + Cl22–(aq) → 2Na+(aq) + 2Cl–(aq) + BaSO4(s) 2Na+(aq) + SO42–(aq) + Ba2+(aq) + 2Cl–(aq) → 2Na+(aq) + 2Cl–(aq) +BaSO4(s) 2Na+(aq) + SO42–(aq) + Ba2+(aq) + Cl22–(aq) → 2Na+(aq) + 2Cl–(aq) + Ba2+(s) + SO42–(s) Ba2+(aq) + SO42–(aq) → BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42–(aq) → Ba2+(s) + SO42–(s) Your Turn! (NH4)2SO4(aq) + Ba(CH3CO2)2(aq)→ 2NH4CH3CO2(aq) + BaSO4(s) 다음 중 올바른 알짜 이온 반응식은 ? Ba2+(aq) + SO42–(aq) → BaSO4(s) 2NH4+(aq) + 2CH3CO2–(aq) → 2NH4CH3CO2(s) Ba2+(aq) + SO42–(aq) → BaSO4(aq) 2NH4+(aq) + Ba2+(aq) + SO42–(aq) + 2CH3CO2–(aq) → 2NH4+(aq) + 2CH3CO2–(aq) + BaSO4(s) E. 2NH4+(aq) + 2CH3CO2–(aq) → 2NH4CH3CO2(aq)

13 산과 염기(Acid & Base) 아레니우스(Arrhenius) 산 염기
- 산; 물에 녹아 하이드로늄 이온(H3O+) 생성 HA H2O  A– + H3O+ - 염기; 물에 녹아 수산화 이온(OH-, hydroxide ion) 생성 NaOH (in H2O)  Na+ + OH- B H2O  BH+ + OH- 브뢴스테드-로우리(Bronsted-Lowry) 산 염기 - 산; H+ 주개(donor) - 염기; H+ 받개(acceptor) HA H2O  A– + H3O+ (산) (염기) (염기) (산) HA의 H2O의 짝염기 짝산 Arrhenius acid-base = reaction of H+ (hydrogen ion) with OH– (hydroxide ion) to form H2O (water).

14 산; 물에 녹아 하이드로늄 이온(H3O+) 생성
일양성자산 한 개의 H+만 배출 : HNO3(aq) + H2O  H3O+(aq) + NO3–(aq) 다양성자산 이양성자산 ; 두 개의 H+ 배출 H2SO3(aq) + H2O  H3O+(aq) + HSO3–(aq) HSO3–(aq) + H2O  H3O+(aq) + SO32–(aq) 삼양성자산 ; 세 개의 H+배출 H3PO4(aq) + H2O  H3O+(aq) + H2PO4–(aq) H2PO4–(aq) + H2O  H3O+(aq) + HPO42–(aq) HPO42–(aq) + H2O  H3O+(aq) + PO43–(aq) 비금속 산화물(산성 무수물) 산으로 작용 물과 반응하여 산 생성 SO3(g) + H2O  H2SO4(aq) 황산 N2O5(g) + H2O  2HNO3(aq) 질산 CO2(g) + H2O  H2CO3(aq) 탄산

15 염기; 물에 녹아 OH– 생성 금속 수산화물 NaOH(s)  Na+(aq) + OH–(aq)
Ca(OH)2(s)  Ca2+(aq) + 2OH–(aq) 염기 무수물 가용성 금속 산화물 물과 반응하여 수산화 이온 생성 Ex. CaO(s) + H2O  Ca(OH)2(aq) Ca(OH)2(aq)  Ca2+(aq) + 2OH–(aq) 분자성 염기 물과 반응, 수산화 이온 생성; B+ + H2O  BH+(aq) + OH–(aq) Ex. NH3(aq) + H2O  NH4+(aq) + OH–(aq)

16 강산, 강염기, 약산, 약염기 강산 강염기 물속에서 완전히 해리; 강전해질
Ex. HBr(g) + H2O  H3O+(aq) + Br–(aq) 수용액; 좋은 전기 전도도 HClO4, HClO3, HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4 위 항목에 없는 산은 대체적으로 약산으로 간주 강염기 물속에서 완전히 해리; 강전해질 Ex. KOH(aq)  K+(aq) + OH–(aq) 수용액; 좋은 전기 전도도 IA족 금속 수산화물; LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH IIA족 금속 수산화물; Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2

17 약산 약염기 7종의 강산 이외의 무기산 및 유기산; 약전해질 부분 이온화 (<100%); 동적 평형을 이루고 있음 Ex.
동적 평형(Dynamic Equilibrium) 정반응속도 = 역반응속도 약염기 Fig 5.11 separated 분자 염기, 약염기 부분 이온화; 일부가 물로부터 H+를 받음; 약전해질

18 평형 위치 반응이 진행된 정도 전해질에 따라 다름 약 전해질 낮은 이온화 % 약 산과 약 염기 로 표기 강 전해질
높은 이온화 % 강 산과 강 염기  로 표기 Learning Check! 각각의 산 또는 염기의 해리반응을 이온 반응식으로 나타내시오: 1. 약염기 methylamine, CH3NH2. 2. 약산 nitrous acid, HNO2. 3. 강산 perchloric acid, HClO3. 4. 강염기 strontium hydroxide, Sr(OH)2. CH3NH2(aq) + H2O CH3NH3+(aq) + OH–(aq) HNO2(aq) + H2O H3O+(aq) + NO2–(aq) HClO4(aq) + H2O  H3O+(aq) + ClO4–(aq) Sr(OH)2(aq)  Sr2+(aq) + 2 OH–(aq)

19 Your Turn! 다음 중 약산은 ? HCl HNO3 HClO4 HC2H3O2 H2SO4 Your Turn! 다음 중 강염기가 아닌 것은? NaOH CH3NH2 Cs2O Ba(OH)2 CaO

20 산-염기 명명법 비금속의 수소화합물 수소 + 비금속 산성; HCl(g), HBr(g), H2S(g)
수용액  이성분 산; HCl(aq) , HBr(aq), H2S(aq) 이성분 산의 명명법 - 한글명; “~화수소산” - 영어명; hydro+비금속원소 어간+ic acid - Ex. HCl(g); 염화 수소(hydrogen chloride) HCl(aq); 염산(염화수소산)(hydrochloric acid) H2S(g); 황화 수소(hydrogen sulfide) H2S(aq); 황화수소산(hydrosulfuric acid) 5.4 Acid—Base Nomenclature

21 산소산의 명명 산소산(oxoacid); 수소+산소+다른 원소 명명법 한글명; 다원자 음이온 명에서 “이온” 제거
영어명; “다원자음이온 명의 ~ate ion  ~ic acid ~ ite ion  ~ous acid 산소의 수(산화 상태)에 따라 이름 다름 Ex. HNO3; 질산(nitric acid), HNO2; 아질산(nitrous acid) H2SO4; 황산(sulfuric acid), H2SO3; 아황산(sulfurous acid) HClO4; 과염소산(perchloric acid), HClO3; 염소산(chloric acid) HClO2; 아염소산(chlorous acid), HClO; 하이포염소산(hypochlorous acid)

22 Your Turn! 이온 또는 산의 이름을 쓰시오
질산 이온 (nitrate ion) 질산 (nitric acid) 황산 이온(sulfate ion) 황산 (sulfuric acid) 아염소산 이온(chlorite ion) 아염소산 (chlorous acid) 아인산 이온(phosphite ion) 아인산 (phosphorous acid) HNO2 HSCN HClO4 HF H2CO3 아질산(nitrous acid) 싸이오사이안산 (thiocyanic acid) 과염소산(perchloric acid) 플루오린화수소산(hydrofluoric acid) 탄산(carbonic acid) Common mnemonic: something I -ate was icky.

23 산성염 완전히 중화되지 않은 다양성자산의 염 Ex; Na2HPO4 , NaH2PO4 , KHSO4 명명법
한글명; “다원자 음이온 명에서 이온 제거” + 금속명 영어명; 금속명 + 다원자음이온 명 Ex. NaHSO4; 황산수소 소듐(sodium hydrogen sulfate) NaHSO3; 아황산수소 소듐(sodium hydrogen sulfite) 또는 중아황산 소듐(sodium bisulfite) NaH2PO4; 인산이수소 소듐(sodium dihydrogen phosphate) NaHCO3; 탄산수소 소듐(sodium hydrogen carbonate) 또는 중탄산 소듐(sodium bicarbonate)

24 염기의 명명 산화물과 수산화물 분자 염기 이온 화합물의 명명법과 동일
Ca(OH)2 수산화 칼슘(calcium hydroxide) Li2O 산화 리튬(lithium oxide) 분자 염기 분자의 명명법과 동일 NH3 암모니아(ammonia) CH3NH2 메틸아민(methylamine) (CH3)2NH 다이메틸아민(dimethylamine) (CH3)3N 트리메틸아민(trimethylamine)

25 이중 치환(복분해) 반응 AB + CD  AD + CB 양이온과 음이온이 상대 이온을 바꿈.
알짜 반응(식) 존재(=반응이 일어난다) - 침전(고체) 또는 액체 또는 기체 생성 - 산염기 중화반응 - 약전해질 또는 비전해질의 생성 알짜 반응 존재하지 않으면(모두 구경꾼 이온); No Reaction Ex. Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq)  PbI2(s) + 2KNO3(aq) ; Reaction HCl(aq) + NaOH(aq)  NaCl(aq) + H2O(l ) ; Reaction KNO3(aq) + NH4Cl(aq)  KCl(aq) + NH4NO3(aq) ; No Reaction What is a metathesis reaction?

26 침전 반응 예측  용해도 규칙 이용 용해도 규칙 가용성 화합물 1. 알칼리 금속(IA족)의 모든 염; 가용성
침전 반응 예측  용해도 규칙 이용 용해도 규칙 가용성 화합물 1. 알칼리 금속(IA족)의 모든 염; 가용성 2. NH4+, NO3, ClO4, ClO3, C2H3O2 를 포함하는 모든 염; 가용성 3. Ag+, Pb2+, Hg22+와 결합할 때를 제외한 모든 염화물, 브로민화물, 아이오딘화물 (Cl, Br, I을 포함하는 염); 가용성 4. Pb2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Hg22+를 포함한 염을 제외한, 모든 SO42를 포함하는 염; 가용성 불용성 화합물 5. IA족과 Ca2+, Sr2+, Ba2+를 포함한 화합물을 제외한, 모든 금속 수산화물(OH를 포함한 이온 화합물)과 모든 금속 산화물(O2를 포함한 이온 결합 화합물); 불용성 예: Na2O(s) + H2O  2NaOH(aq) (가용성) Al(OH)3, Al2O3 (불용성) 6. IA족과 NH4+를 포함한 염을 제외하고, PO43, CO32, SO32, S2를 포함한 모든 염; 불용성

27 Ex. 다음 화합물 중 물에 녹을 것으로 예상되는 화합물은 어느 것인가?
Ca(C2H3O2) 2 FeCO3 AgCl Ex. Pb(NO3)2과 Fe2(SO4)3 수용액을 혼합하였을 경우 반응이 일어나겠는가? 분자 반응식, 이온 반응식, 알짜 이온 반응식을 쓰시오. 분자 반응식 3Pb(NO3)2(aq) + Fe2(SO4)3(aq)  PbSO4(s) + 2Fe(NO3)3(aq) 이온 반응식 3Pb2+(aq) + 6NO3–(aq) + 2Fe3+(aq) + 3SO42–(aq)  Fe3+(aq) + 6NO3–(aq) + 3PbSO4(s) 알짜 이온 반응식 3Pb2+(aq) SO42–(aq)  3PbSO4(s) Pb2+(aq) + SO42–(aq)  PbSO4(s) 1 1 1

28 Your Turn. Mg(C2H3O2)2과 CsCl 수용액이 혼합되면 침전이 생길까. A. 예 B
Your Turn! Mg(C2H3O2)2과 CsCl 수용액이 혼합되면 침전이 생길까? A. 예 B. 아니오 분자 반응식: Mg(C2H3O2)2(aq) + 2CsCl(aq)  MgCl2(aq) + 2CsC2H3O2(aq) 이온 반응식: Mg2+(aq) + 2C2H3O2–(aq) + 2Cs+(aq) + 2Cl–(aq)  Mg2+(aq) + 2Cl–(aq) + 2Cs+(aq) + 2C2H3O2–(aq) All ions cancel. No Net Ionic Equation. No precipitate formed.

29 산-염기 반응의 예측 중화 반응 강산과 강염기의 반응 산과 염기가 당량비로 반응  염과 물 생성
Ex. HClO4(aq) + NaOH(aq)  NaClO4(aq) + H2O(l ) 알짜 반응: H+(aq) + OH–(aq)  H2O(l ) 또는 H3O+(aq) + OH–(aq)  2H2O(l ) 강산과 강염기의 반응 분자 반응식: 2HCl(aq) + Ca(OH)2(aq) → 2H2O(l ) + CaCl2(aq) 이온 반응식 2H+(aq) + 2Cl–(aq) + Ca2+(aq) + 2OH–(aq) → 2H2O(l ) + Ca2+(aq) + 2Cl–(aq) 알짜 이온 반응식 2H+(aq) + 2OH–(aq) → 2H2O(l ) H+(aq) + OH–(aq) → H2O(l )

30 약산과 강염기의 반응 강산과 불용성 염기의 반응
약산과 강염기의 반응 분자 반응식: HC2H3O2(aq) + NaOH(aq) → 이온 반응식: HC2H3O2(aq) + Na+(aq) + OH–(aq) → H2O(l ) + Na+(aq) + C2H3O2–(aq) 알짜 이온 반응식: HC2H3O2(aq) + OH–(aq) → H2O(l ) + C2H3O2–(aq) H2O(l ) + NaC2H3O2(aq) 강산과 불용성 염기의 반응 분자 반응식: Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq)  불용성 염기 이온 반응식 Mg(OH)2(s) + 2H+(aq) + 2Cl–(aq)  Mg2+(aq) + 2Cl–(aq) + 2H2O(l ) 알짜 이온 반응식 Mg(OH)2(s) + 2H+(aq)  Mg2+(aq) + 2H2O(l ) MgCl2(aq) + 2H2O(l ) Write weak electrolytes in “molecular form”

31 강산과 불용성 산화물의 반응 약산과 불용성 염기의 반응 산과 약염기의 반응
분자 반응식: Al2O3(s) + 6HCl(aq)  불용성 산화물 이온 반응식: Al2O3(s) + 6H+(aq) + 6Cl–(aq)  2Al3+(aq) + 6Cl–(aq) + 3H2O(l ) 알짜 이온 반응식: Al2O3(s) + 6H+(aq)  2Al3+(aq) + 3H2O(l ) 2AlCl3(aq) + 3H2O(l ) 약산과 불용성 염기의 반응 분자 반응식: Mg(OH)2(s) + 2HC2H3O2(aq)  이온 반응식: Mg(OH)2(s) + 2HC2H3O2(aq)  Mg2+(aq) + 2H2O(l ) + 2C2H3O2–(aq) No Spectator ion!: 알짜 이온 반응식 = 이온 반응식 Mg(C2H3O2)2(aq) + 2H2O(l ) 산과 약염기의 반응 분자 반응식: NH3(aq) + HCl(aq)  이온 반응식: NH3(aq) + H+(aq) + Cl–(aq)  NH4+(aq) + Cl–(aq) 알짜 이온 반응식 : NH3(aq) + H+(aq)  NH4+(aq) NH4Cl(aq)

32 Your Turn. 다음 반응의 알짜 이온 반응식은. 1. HNO3(aq) + Ca(OH)2(aq) : 2
Your Turn! 다음 반응의 알짜 이온 반응식은 ? 1. HNO3(aq) + Ca(OH)2(aq) : 2. N2H4(aq) + HCl(aq) : 3. CH3NH2(aq) + HCHO2(aq) : 4. KNO3(aq) + NH4Cl(aq) : H+(aq) + OH–(aq)  H2O N2H4(aq) + H+(aq)  N2H5+(aq) CH3NH2(aq) + HCHO2(aq)  CH3NH3+(aq) + CHO2–(aq) No Rxn Your Turn! 다음 반응 중 반응이 일어나지 않는 것은 ? A. Na2CO3(aq) + HCl(aq) B. Na2SO3(aq) + CaCl2(aq) C. NaCl(aq) + HC2H3O2(aq) D. NH4Cl(aq) + HClO4(aq) E. KCN(aq) + H2SO4(aq)

33 기체 생성반응의 예측  표 5.2 이용 예; CO2 발생 반응 a) 탄산수소염(HCO3–)과 산
기체 생성반응의 예측  표 5.2 이용 예; CO2 발생 반응 a) 탄산수소염(HCO3–)과 산 NaHCO3(aq) + HI(aq)  NaI(aq) + H2O + CO2(g) b) 탄산염(CO32–) 과 산 CaCO3(aq) + 2HCl(aq)  CaCl2(aq) + H2O + CO2(g)

34 Your Turn! HCl과 KHCO3와의 반응에 대한 알짜 이온 반응식은 ?
예; 다른 기체 발생 반응 아황산 염 + 산  SO2(g) K2SO3(aq) + 2HClO4(aq)  SO2(g) + 2KClO4(aq) + H2O LiHSO3(aq) + HClO3(aq)  SO2(g) + H2O + LiClO3(aq) 황화물 + 산  H2S(g) : 2HCl(aq) + Na2S(aq)  2NaCl(aq) + H2S(g) 사이안화물 + 산  HCN(g) : HNO3(aq) + CsCN(aq)  HCN(g) + CsNO3(aq) 암모늄염 + 염기  NH3(g) : NaOH(aq) + NH4Cl(aq)  NH3(g) + H2O + NaCl(aq) Your Turn! HCl과 KHCO3와의 반응에 대한 알짜 이온 반응식은 ? HCl(aq) + KHCO3(aq)  KCl(aq) + H2CO3(aq) H+(aq) + HCO3–(aq)  H2CO3(aq) HCl(aq) + KHCO3(aq)  KCl(aq) + CO2(g) + H2O H+(aq) + Cl–(aq) + K+(aq) + HCO3–(aq)  K+(aq) + Cl–(aq) + CO2(g) + H2O H+(aq) + HCO3–(aq)  CO2(g) + H2O Fig 5.22 and 5.23

35 Cation supplied by base. Anion supplied by acid
복분해 반응을 이용한 염의 합성 복분해 반응: 염의 합성에 이용 혼합물로부터 염을 분리하는 것이 관건 원하는 화합물이 물속에서 불용성일 경우 두 가지 가용성 반응물  생성물(침전)을 여과하여 분리 원하는 화합물이 물속에서 가용성일 경우 산-염기 중화 금속 탄산염과 산의 반응 물의 증발  생성물 분리 Ex. 황산 니켈(NiSO4)을 합성하려면, 어떤 반응을 이용? (Hint: 용해도 규칙 이용) NiSO4은 물에서 가용성  용매를 증발시켜 고체 분리 가능한 2가지 방법: 산 + 염기 이용 : H2SO4(aq) + Ni(OH)2(s)  NiSO4(aq) + 2H2O 산 + 탄산염 이용 : H2SO4(aq) + NiCO3(s)  NiSO4(aq) + CO2(g) + 2H2O Uncontaminated by Any reactant starting materials, or Any other reaction product Cation supplied by base. Anion supplied by acid Cation from metal carbonate. Anion from acid

36 몰 농도 몰농도  변환(환산)인자로 이용 정의 몰농도(M)의 단위; mol/L (or mmol/mL)
부피(V)의 단위; L (or mL) M x V = (mol/L) x (L) = mol 몰농도  변환(환산)인자로 이용 몰농도를 이렇게 인식하자!! 0.1 mol NaCl  1 L soln 몰농도를 이렇게 인식하자!! 환산인자:

37 화학물질의 양(몰 또는 질량)과 그 용액의 부피(V)가 관련된 양론적 문제  몰 농도로 문제 해결
Ex 몰 NaCl을 얻기 위해서는 M NaCl 용액 몇 mL 를 취해야 하는가? = 400mL NaCl 용액

38 원하는 몰농도의 용액 제조 I a b c d e 용질 무게 잰 후, 부피 플라스크에 넣는다 적정 소량의 용매(물)를 넣는다
용질을 녹인다 용매를 눈금까지 채운다 플라스크를 막고 완전하게 섞이도록 한다 Fig 5.24

39 Ex. 0.100 M Sr(NO3)2 용액 250.0 mL를 제조하기 위해서 몇 g의 질산 스트론튬이 필요한가?
주어진 값; 몰농도(M), 부피(mL) 구하는 값; 물질 양(g) 0.100 mol Sr(NO3)2 1 L Sr(NO3)2 용액 250 mL Sr(NO3)2 용액 x x 1000 mL Sr(NO3)2 용액 1 L Sr(NO3)2 용액 g Sr(NO3)2 x = 5.29 g Sr(NO3)2 1 mol Sr(NO3)2 Your Turn! M KMnO4 용액 250.mL를 제조하려면 KMnO4 몇 그램이 필요한가? 7900 g 50.0 g 0.316 g 7.90 g 198 g Strontium nitrate, Sr(NO3)2, is used in fireworks to produce brilliant red colors. Weigh out 5.29 g Sr(NO3)2 and dilute to mark.

40 용액의 묽힘 묽힘: 용질의 몰수 불변, 즉 MV = mol (일정)
Ex M H2SO4 용액 1.00 L를 제조하기 위하여 16.0 M H2SO4 를 몇 mL 사용해야 하는가? = 125 mL

41 원하는 몰농도 용액 제조 II 부피 측정도구(용량 피펫)를 이용하여 저장용액(stock soln.) 일정 부피를 취한 다음 적당량의 용매가 들어 있는 부피플라스크에 넣는다. 부피플라스크의 눈금까지 용매를 가한다. 적당한 용기에 옮겨 담아 사용한다. Your Turn! 3.2 M HCl 용액 250. mL를 만들기 위해서는 몇 mL의 M HCl 이 필요한가 ? 66 mL 800 mL 3025 mL 945 mL 9680 mL Fig 5.27 Vconc = 66 mL

42 용액의 화학량론 몰농도와 부피가 포함된 화학양론적 계산 5.7 Solution Stoichiometry

43 Ex. 100 M KOH용액 45. 0 mL 를 완전히 중화시키기 위해서 0. 0475 M H3PO4 몇 밀리리터가 필요할까
Ex M KOH용액 45.0 mL 를 완전히 중화시키기 위해서 M H3PO4 몇 밀리리터가 필요할까? 균형 반응식은 다음과 같다. H3PO4(aq) + 3KOH(aq)  K3PO4(aq) + 3H2O 분석: 화학양론적 관계(계수) 0.100 M KOH용액 45.0 mL M H3PO4 용액 mL ? mol KOH mol H3PO4 KOH 용액의 몰농도 H3PO4 용액의 몰농도 풀이; = 31.6 mL H3PO4

44 알짜 이온 반응식을 이용한 계산 Ex M FeCl2 용액 60.0 mL 와 완전히 반응하여 Fe(OH)2 를 침전시키는데 필요한 M KOH는 몇 mL인가? 1. 알짜 이온 반응식 쓰기 Fe2+(aq) + 2 OH–(aq)  Fe(OH)2(s) 2. 분석; 주어진 것; M & V FeCl2 구하는 것; V KOH 화학양론적 관계(계수) 3. 풀이; M Fe2+ M OH– V & M FeCl2 mol Fe2+ mol OH– mol KOH V KOH = 60.0 mL KOH

45 적정과 화학 분석 정성 분석 정량 분석 적정 시료 안에 있는 물질의 종류 확인 시료 안에 있는 물질의 양 측정 침전법
적정법 : 산-염기 적정, 침전 적정, 산화-환원 적정, 착물 적정 적정 표준 용액(농도를 정확하게 알고 있는)을 일정량의 미지 시료 용액(농도를 모르는)에 가하여 반응이 완결되기 까지 소모된 표준 용액의 농도와 부피로부터 미지 시료의 농도를 결정하는 분석법 반응의 완결되는 점 = 당량점(equivalent point) 당량점 확인을 위한 지시약(indicator) 필요 지시약의 색이 변하는 점; 종말점(end point) 5.8 Chemical Analysis and Titration

46 산-염기 적정 산과 염기의 중화반응 이용 시료가 산일 경우 표준 염기 용액(흔히 NaOH) 사용
시료가 염기일 경우 표준 산 용액(흔히 HCl) 사용 적정에 필요한 기구 및 시약 - 시약; HCl 또는 NaOH, 산-염기 지시약 - 기구; 뷰렛, 피펫, 비커, 삼각플라스크

47 Ex. NaOH 표준용액을 사용하여 오렌지 쥬스에 들어 있는 citric acid 분석
일정량(부피)의 오렌지 주스(분석물, 미지 시료)를 취하여 비커에 넣는다 지시약을 2-3 방울 가한다 지시약의 색변화가 일어날 때까지 뷰렛에 있는 NaOH 표준 용액 (적정액)을 가하고 소모된 부피를 측정한다. 계산 : MNaOH×VNaOH = mol NaOH  mol citric acid  g citric acid

48 Ex. 장군풀에서 추출한 옥살산(H2C2O4) 용액 25. 00 mL를 0. 500 M NaOH(aq)로 적정하여 37
Ex. 장군풀에서 추출한 옥살산(H2C2O4) 용액 mL를 M NaOH(aq)로 적정하여 37.5 mL가 소모되었다면 이 옥살산 용액의 몰농도는? 산-염기 중화반응의 균형반응식은 다음과 같다. H2C2O4(aq) + 2NaOH(aq)  Na2C2O4(aq) + 2H2O 1. 분석; 주어진 것; V 옥살산 용액, M & V NaOH 용액 구하는 것; M 옥살산 화학양론적 관계 M NaOH V 옥살산 용액 V & M NaOH mol NaOH mol 옥살산 M 옥살산 용액 2. 풀이; = M H2C2O4

49 Your Turn! 철광석 내의 철(Fe)과 HCl은 다음과 같이 반응한다:
Fe(s) + 2H+(aq) → Fe2+(aq) + H2(g) 철광석 시료를 2.3 M HCl로 적정하여 mL가 소비되었다면, 시료 속의 철의 질량은 얼마인가? (Fe의 몰질량: g/mol) 0.515 g 1.03 g 1.21 g 1.61 g 3.20 g 1 L HCl 용액

50 화학량론 계산 요약