0.002N NaOH 용액의 pH는?
- 11.3
- 11.5
- 11.7
- 119
정답과 해설 보기
정답 ① · 0.002N 수산화나트륨(NaOH) 용액의 pH를 계산하는 문제입니다. NaOH는 1가염기이므로 농도가 0.002M(즉, 2 × 10^-3 M)입니다.
NaOH는 1가 강염기이므로 N=M, pOH=-log(2×10⁻³)≈2.7, pH=14-2.7=11.3이다.
개념 한 쪽
폐기물처리기사 규정용액 — 시약제조·농도표기
분석용 시약을 제조할 때는 농도 표기법과 환산식이 핵심이다. 당량·몰 계산, 분자내 원소 개수, 그리고 표기 기호의 의미를 정확히 이해하면 표준원액 조제와 농도 비교 문제가 해결된다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「규정용액」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 강염기 용액 pH 계산 | 1 | 용액 농도로부터 pOH와 pH를 순차 계산하기 |
| 농도 표기법 판별 | 1 | → 표기와 + 표기의 의미 차이를 가려내기 |
| 금속 표준원액 조제 계산 | 1 | 목표 원소량으로부터 시약 필요량을 분자량 비로 환산하기 |
뜻
농도 표기에서 '(1→a)' 같은 화살표 표기는 성분을 용매에 녹여 최종 전체량을 a mL로 정확히 맞춘다는 뜻이다. 최종 전체량은 항상 부피 단위(mL 또는 L) 기준이라는 점을 명확히 해야 한다. 반대로 '(1+2)' 표기는 부피끼리 단순 혼합을 뜻하므로 최종 부피를 맞추는 개념과 구별해야 한다.
백분율 기호의 글자는 의미를 가진다. 앞글자는 성분의 단위(무게 W 또는 부피 V), 뒷글자는 용액 전체의 단위(W 또는 V)를 나타낸다. 예컨대 W/V%는 용액 100mL 속의 용질 무게(g)를 뜻하고, %만 썼을 때는 관례상 W/W%를 의미한다는 점을 기억해야 한다.
표준원액 조제는 목표 원소량을 먼저 구하고, 그 원소가 들어 있는 시약의 분자량과 원소 총량 비율로 환산하는 순서를 따른다. 즉 목표 원소(g) → 몰수 또는 질량비 계산 → 시약질량 산출의 정형화된 방법을 적용해야 실수 없이 시약을 계량할 수 있다.
강산·강염기 희석액의 pH 계산은 당량·몰농도 관계와 로그 계산으로 풀린다. 강염기 용액에서 N(노르말리티)=M(몰농도)인 경우가 있고, pOH를 먼저 구한 뒤 pH = 14 − pOH 관계를 사용하면 pH를 구할 수 있다. 중화 문제는 N₁V₁ = N₂V₂ 식을 사용하여 상대 농도를 계산한 후 pH를 결정하는 절차를 따른다.
농도 단위가 서로 다를 때는 공통 단위(g/L 등)로 환산하여 비교한다. W/W%는 용질 무게 대비 용액 무게 비율이므로 비중을 곱해 부피 기준(g/L)으로 변환해야 하고, W/V%와 ppm(수용액에서는 mg/L)은 바로 부피 기준으로 환산 가능하다.
예제
1) 노르말리티가 0.002인 NaOH 수용액의 pH를 계산하는 절차 예시를 제시한다. NaOH는 1가 강염기이므로 0.002N = 0.002M이다. [OH⁻] = 2.0×10⁻³ M이고 pOH = −log(2.0×10⁻³) = 3 − log2 ≈ 2.7이다. 따라서 pH = 14 − 2.7 = 11.3으로 계산한다.
2) 크롬 표준원액 조제 계산 예시를 제시한다. 목표가 Cr 100 mg/L인 표준원액 1 L이면 필요한 Cr 질량은 0.1 g이다. 다이크롬산칼륨 K2Cr2O7의 분자량은 294이고 그 안의 Cr 총량은 52×2 = 104 g/mol이므로 시약량 = 0.1 g × (294 ÷ 104) ≈ 0.283 g이 필요하다. 같은 원리로 100 mL에 필요한 양은 목표 Cr량에 (294/104)를 곱하면 얻는다.
3) 농도 표기 구분 예시를 제시한다. '(1→10)' 표기는 성분을 용매에 녹여 최종 전체량을 10 mL로 맞추는 의미이므로 최종 단위는 mL이다. '(1+2)' 표기는 부피끼리 단순 혼합을 뜻하므로 최종 전체량을 맞추는 과정과 다르다.
4) W/W%와 W/V% 비교 예시를 제시한다. 비중 1.18인 HCl 200 mL를 1 L로 희석한 용액의 W/V%는 먼저 용질 질량 = 비중 × 부피 = 1.18 × 200 mL = 236 g을 구한다. 이를 1000 mL로 희석하므로 W/V% = (236 ÷ 1000) × 100 = 23.6%가 된다.
대표 기출 3문항
용액의 농도에 관한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?
- (1→10)의 의미는 고체성분 1g을 용매에 녹여 전체량을 10g으로 하는 것임
- (1→100)의 의미는 액체성분 1mL을 용매에 녹여 전체량을 100mL으로 하는 것임
- (1→1000)의 의미는 dor체성분 1mL을 용매에 녹여 전체량을 1L으로 하는 것임
- 염산(1+2)의 의미는 염산 1mL와 물 2mL를 혼합하여 제조한 것임
정답과 해설 보기
정답 ① · 폐기물 공정시험기준의 농도 표시 방법에 대한 문제입니다. (1→10)은 '고체성분 1g을 용매에 녹여 전체량을 10mL로 한다'는 의미이며 g이 아닌 mL 기준입니다.
(1→10)은 고체 1g을 녹여 최종 전체량을 10mL로 맞추는 표기이며, g이 아니라 mL 기준이다.
크롬 표준원액(100mg Cr/L) 1000mL를 만들기 위하여 필요한 다이크롬산칼륨(표준시약)의 양은?
- 0.213g
- 0.283g
- 0.353g
- 0.393g
정답과 해설 보기
정답 ② · 크롬 표준원액 제조에 필요한 다이크롬산칼륨의 양을 계산하는 문제이다. 필요한 크롬의 양은 100mg/L에 1L를 곱해 0.1g이고, 이를 몰수로 바꾸면 0.1/52 = 약 0.00192mol이다.
K₂Cr₂O₇ 1몰에 Cr 2몰: Cr 0.1/52 몰의 절반에 분자량 294를 곱해 약 0.283g.
자주 묻는 물음
- 화살표 표기(예: 1→10)와 더하기 표기(예: 1+2)의 차이는 무엇인가?
- 화살표 표기는 성분을 용매에 녹여 최종 전체량을 표시한 부피로 정확히 맞춘다는 뜻이고, 더하기 표기는 부피끼리 단순 혼합한다는 뜻으로 해석한다.
- 표준원액을 만들 때 시약 질량은 어떻게 계산하나?
- 먼저 목표 원소의 질량을 구하고, 시약의 분자량과 시약 내 해당 원소의 총 질량 비율을 이용해 시약량 = 목표원소질량 × (시약분자량 ÷ 시약내원소총량)으로 환산한다.
- W/W%를 g/L로 환산할 때 주의할 점은 무엇인가?
- W/W%는 용액 무게 기준이므로 부피 기준(g/L)으로 바꾸려면 용액의 비중을 곱해야 한다. 공식은 W/W% × 비중 × 10 = g/L이다.
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