개념 한 쪽
시약과 표준용액은 조제·보관·취급 방법이 측정 결과 전반에 영향을 주기 때문에 규정된 방법과 취급어를 정확히 지켜야 한다는 점이 핵심이다. 변질하기 쉬운 시약은 사용 시에 조제하고, pH 표준용액은 공기 중 이산화탄소의 흡수를 막아 보관·사용 기한을 관리해야 한다는 원리를 익힌다.
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출제기준 단원 「시약 및 용액」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| pH 표준액의 보관·기한 판단 | 1 | pH 표준용액의 CO₂ 차단과 보관 조건을 가려내기 |
| 당량농도 계산 문제 | 1 | %용액을 취해 희석했을 때 N농도 계산 절차 적용하기 |
| 표준용액 취급법의 옳고 그름 판별 | 1 | 염기성 표준용액과 흡수관·사용기한 관련 진위 판별하기 |
시약 조제에서는 농도·부피 수치뿐 아니라 조제 후의 취급 방식이 중요하다. 예컨대 아질산나트륨 용액은 보관 중 변질되기 쉬워 '사용할 때 새로 조제하여 즉시 사용'하는 것이 원칙이라는 설명이 반복해서 등장한다. 따라서 조제 후 '정치(가만히 두기) 후 사용' 같은 서술은 표준과 어긋날 수 있음을 주의해야 한다.
희석과 농도 계산은 당량과 부피 단위를 일관되게 다루면 해결할 수 있다. 당량농도(N)는 용액 1L에 들어있는 당량수로 정의되므로, 먼저 용질 그램수를 구하고 그램을 당량(g/당량)으로 나누어 나온 당량수를 부피(L)로 나누어 N값을 얻는다. 특히 1가 산·염기는 당량이 몰질량과 같아 계산이 단순해진다.
pH 표준용액의 경우 공기 중 이산화탄소(CO2) 흡수로 인해 값이 변하기 쉬우므로 CO2 차단·흡수 조치와 보관 용기의 관리가 중요하다. 흡수관을 부착해 CO2 유입을 막고, 보관 용기는 규정된 재질을 사용하며 사용기한을 지켜야 한다는 점이 강조된다. 자료들 간에 흡수관 명칭이나 사용기한에 관한 서술에 차이가 있으므로, 시험에서는 '흡수관을 사용해 CO2를 차단한다'와 '염기성 표준용액은 CO2에 더 민감해 사용기한이 짧다'는 원리 중심으로 접근하는 것이 안전하다.
시약 제조량과 관련된 수치는 문제에서 그대로 출제되는 경우가 많으므로 대표 수치(예: 염산 1N을 만들 때 필요한 농축 염산의 부피 수준 등)는 따로 확인해 둘 필요가 있다. 다만 본 문서에서는 재료 간 상이한 표기들이 있어 수치의 일괄적 재서술을 피하고, 규정 문구를 그대로 확인해 암기할 것을 권한다.
문제 유형: NaOH 40%(무게기준) 용액에서 일정량을 취해 희석했을 때의 N농도 계산 과정을 예로 든다.
문제: NaOH 40% 용액에서 100g을 취해 물로 2000mL로 희석했을 때의 N농도는? 풀이: NaOH의 분자량 = 23 + 16 + 1 = 40g이다. 40% 100g에는 순수 NaOH가 100 × 0.4 = 40g 들어 있으므로 당량수 = 40g ÷ 40g/당량 = 1당량이다. 이를 2L로 만들었으므로 N농도 = 1당량 ÷ 2L = 0.5N이다.
이 패턴은 '%용액 → 용질 g → 당량수 → L로 나누기'의 3단계 계산으로 통일해 적용하면 실수가 줄어든다.
폐기물 공정시험방법에서 pH 표준액에 관한 설명으로 옳지 않는 것은 ?
정답 ③ · 폐기물 공정시험방법의 pH 표준액에 관한 설명 중 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. 표준액 보관 시 흡수관은 공기 중 이산화탄소의 침입을 막기 위한 것으로, 이산화탄소를 흡수해 산성으로 기울 위험이 있는 염기성 표준액에만 생석회 흡수관을 부착하고 1개월 이내에 사용한다.
pH 표준액에서 생석회 흡수관·1개월은 염기성, 흡수관 없이 2개월은 산성 기준이다.
수산화나트륨(NaOH) 40%(무게기준) 용액을 조제한 후 이 중 100g을 취하여 다시 물에 녹여 2000㎖로 하였다. 이 용액은 몇 수산화나트륨(NaOH) N농도인가? (단, Na원자량: 23)
정답 ② · NaOH의 몰질량은 23 + 16 + 1 = 40g/mol이며, 1가 염기이므로 1당량은 40g입니다. 40%(무게기준) NaOH 용액 100g 속에는 순수 NaOH가 40g 포함되어 있습니다.
NaOH는 1가 염기로 당량 40g, N농도 = 용질 g ÷ 40 ÷ 부피(L) → 40/40/2 = 0.5N.
pH 표준액 조제에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ① · pH 표준액 조제에 관한 설명 중 옳지 않은 것을 찾는 문제이다. 염기성 pH 표준액은 대기 중 이산화탄소 흡수를 방지하기 위해 산화칼슘, 즉 생석회 흡수관을 부착하여 보관하되 1개월 이내에 사용해야 한다.
염기성 pH 표준액은 생석회 흡수관을 달아도 1개월 이내에 사용해야 한다.
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