2006년05월14일 7번
[일반화학] 중화적정 실험 중 미지농도 황산 20mL에 실험자의 실수로 1N-HCl 25mL을 넣었다. 이때 두 혼합산을 중화하는데 3N-NaOH 용액 40mL가 소비되었다면 황산의 농도는 몇 N인가?
- ① 3
- ② 3.75
- ③ 4
- ④ 4.75
(정답률: 35%)
문제 해설
중화반응식은 다음과 같다.
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
HCl + NaOH → NaCl + H2O
두 반응식을 합치면 다음과 같다.
H2SO4 + 2HCl + 2NaOH → Na2SO4 + 2NaCl + 2H2O
이때 소비된 3N-NaOH 용액의 몰농도는 3 mol/L 이므로, 소비된 몰수는 다음과 같다.
mol = 3 mol/L × 0.04 L = 0.12 mol
따라서, 황산의 몰수는 다음과 같다.
mol(H2SO4) = mol(NaOH) = 0.12 mol
황산의 부피는 20 mL 이므로, 몰농도는 다음과 같다.
C(H2SO4) = mol(H2SO4) / V(H2SO4) = 0.12 mol / 0.02 L = 6 N
하지만, 황산과 HCl이 반응하여 NaCl을 생성하므로, 황산의 몰수는 다음과 같이 보정해야 한다.
mol(H2SO4) = mol(HCl) = C(HCl) × V(HCl) = 1 N × 0.025 L = 0.025 mol
따라서, 보정된 황산의 몰농도는 다음과 같다.
C(H2SO4) = mol(H2SO4) / V(H2SO4) = 0.025 mol / 0.02 L = 1.25 N
따라서, 황산의 농도는 4.75 N 이다.
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
HCl + NaOH → NaCl + H2O
두 반응식을 합치면 다음과 같다.
H2SO4 + 2HCl + 2NaOH → Na2SO4 + 2NaCl + 2H2O
이때 소비된 3N-NaOH 용액의 몰농도는 3 mol/L 이므로, 소비된 몰수는 다음과 같다.
mol = 3 mol/L × 0.04 L = 0.12 mol
따라서, 황산의 몰수는 다음과 같다.
mol(H2SO4) = mol(NaOH) = 0.12 mol
황산의 부피는 20 mL 이므로, 몰농도는 다음과 같다.
C(H2SO4) = mol(H2SO4) / V(H2SO4) = 0.12 mol / 0.02 L = 6 N
하지만, 황산과 HCl이 반응하여 NaCl을 생성하므로, 황산의 몰수는 다음과 같이 보정해야 한다.
mol(H2SO4) = mol(HCl) = C(HCl) × V(HCl) = 1 N × 0.025 L = 0.025 mol
따라서, 보정된 황산의 몰농도는 다음과 같다.
C(H2SO4) = mol(H2SO4) / V(H2SO4) = 0.025 mol / 0.02 L = 1.25 N
따라서, 황산의 농도는 4.75 N 이다.
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