0.167 M NaOH 5.00×10^2 mL 0.100 M CH3COOH 5.00×10^2 mL

0.167 M NaOH 5.00×10^2 mL 0.100 M CH3COOH 5.00×10^2 mL

0.167 M NaOH 5.00×10^2 mL 0.100 M HCOOH 5.00×10^2 mL

A solution is made by mixing

5.00×10^2 mL of 0.167 M NaOH with

5.00×10^2 mL of 0.100 M CH3COOH.

Calculate the equilibrium concentrations of

H^+, CH3COOH, CH3COO^-, OH^-, and Na^+.

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CH3COOH 이든, HCOOH 이든,

계산 과정/결과는 동일하다.

[CH3COOH] = [HCOOH] = [HA] = [약산]

[CH3COO^-] = [HCOO^-] = [A^-] = [짝염기]

5.00×10^2 mL = 500. mL

약산의 몰수

= (0.100 mol/L) (0.500 L) = 0.0500 mol

NaOH의 몰수

= (0.167 mol/L) (0.500 L) = 0.0835 mol

NaOH의 몰수 > 약산의 몰수 이므로,

약산-강염기 적정에서,

당량점 이후 상황과 동일.

전체 용액의 부피

= 500. mL + 500. mL = 1.00 L

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

CH3COOH : CH3COONa = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

CH3COONa는 CH3COOH의 몰수만큼 생성.

[CH3COONa] = 0.0500 mol / 1.00 L

= 0.0500 M

= [Na^+] ... ①

= [CH3COO^-]

= [HCOO^-]

= [A^-]

0.0835 – 0.0500 = 0.0335 mol NaOH

---> 약산을 전부 중화시키고 남아있는 NaOH의 몰수

[NaOH] = 0.0335 mol / 1.00 L

= 0.0335 M

= [Na^+] ... ②

= [OH^-]

전체 [Na^+] = 0.0500 + 0.0335

= 0.0835 M

[H^+] [OH^-] = 10^(-14) 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2704 )

[H^+] = 10^(-14) / [OH^-]

= 10^(-14) / 0.0335 M

= 2.985×10^(-13) M

= 2.99×10^(-13) M

일반적으로

약산은 NaOH에 의해 전부 중화되었기에,

[약산] ≒ 0 M 로 간주하는데,

약산의 짝염기의 가수분해 결과,

( 참고: 가수분해 https://ywpop.tistory.com/5502 )

생성되는 극미량의 약산 농도를 계산해보면,

..................... A^-(aq) + H2O(l) ⇌ HA(aq) + OH^-(aq)

초기(M): 0.0500 ................................... 0 ..................... 0.0335

변화(M): –x ............................................... +x ................... +x

평형(M): 0.0500–x ............................. x ..................... 0.0335+x

( 참고 https://ywpop.tistory.com/4294 )

Kh = Kb = [HA] [OH^-] / [A^-]

CH3COOH의 Ka = 1.8×10^(-5) 이므로,

Kb = Kw / Ka

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2937 )

= (10^(-14)) / (1.8×10^(-5))

= 5.6×10^(-10)

Kb = [HA] [OH^-] / [A^-]

5.6×10^(-10) = (x) (0.0335+x) / (0.0500–x)

x의 값은 매우 작기 때문에, 무시하면,

5.6×10^(-10) = (x) (0.0335) / (0.0500)

x = (5.6×10^(-10)) (0.0500) / (0.0335)

= 8.36×10^(-10) M

= [HA]

---> 예상대로, 매우 작다.

HCOOH의 Ka = 1.8×10^(-4) 이므로,

Kb = (10^(-14)) / (1.8×10^(-4))

= 5.6×10^(-11)

x = (5.6×10^(-11)) (0.0500) / (0.0335)

= 8.36×10^(-11) M

= [HCOOH]

정리하면,

[H^+] = 2.99×10^(-13) M

[CH3COOH] = 8.36×10^(-10) M

( [HCOOH] = 8.36×10^(-11) M )

[CH3COO^-] = 0.0500 M = [HCOO^-]

[OH^-] = 0.0335 M

[Na^+] = 0.0835 M

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/2736 ] 약산-강염기 적정

[키워드] 약산-강염기 적정 기준, CH3COOH NaOH 중화 기준