[고등화학1] "양이온수 / 음이온수 (중화반응)" 자료를 대하는 법 : 1편

이번 포스팅에서는 중화반응 단원에서
 
"양이온수 / 음이온수" 자료를 어떻게 바라보아야 하는 지 써보았습니다.

 
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중화반응에 참여하는 주인공들은 모두 알짜전하를 띄지 않는 분자들입니다.
 
 
예를 들면, HA, BOH, H2C, D(OH)2 가 있겠습니다.


그러므로 반응 전 총 전하량의 합은 0이고, 중화반응이 진행되더라도 총 전하량의 합이 0에서 커지거나 작아지지는 않을 것 입니다.
 
 
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전하량의 합은 “이온 1개당 전하량 X 이온수” 로 구할 수 있습니다.


문제하나를 가져와보겠습니다.


2021년 10월 모의고사 19번 문제입니다.

음이온수 / 양이온수의 비율이 자료로 나와있습니다.


혼합용액 I 에서는 총전하량 합이 0이 되기 위해,


양이온의 평균 전하량 : 음이온의 평균 전하량 = 5:3이 되어야 할 것입니다.


이때, 혼합용액 I에 들어있는 음이온들을 보면 모두 -1입니다.


따라서, 양이온의 평균 전하량을 5/3 으로 생각해 줄 수 있겠습니다!


평균 전하량을 알기 때문에, 양이온 2+와 양이온 1+의 비율을 알 수가 있겠죠!


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또다른 문제를 한번 보겠습니다.


2022년 10월 20번 문제입니다.

 

 
 
혼합용액 I에서 일단, X(OH)2가 들어있습니다.
 
 
만약, X(OH)2만 있다면 '음이온의 양 / 양이온의 양' 은 2가 됩니다.
 
 
만약, ㄱ이 1가 산인 HY이라면 액성이 염기성이면 계속 2로 유지가 될 것이므로 산성이여야 합니다.
 
 
그러므로 혼합용액 I이 산성이고, ㄱ이 HY이라고 가정해봅시다.
 
 
음이온의 양 : 양이온의양 = 5 : 4 이므로, 음이온의 평균전하량 : 양이온의 평균전하량 = 4 : 5 입니다.
 
 
음이온의 평균전하량이 1 이므로, 양이온의 평균전하량은 5/4 이고, 이를 만족하기 위해 X(OH)2 1개, HY 5개로 잡으면 됩니다.
 
 
혼합용액 III에는 혼합용액 I에다가 H2Z 만 첨가한 것입니다. a mol 첨가했다고 하면,
음이온의 양은 5+a 이고 양이온의 양은 4+2a 입니다.
 
계산해보면 a = 1/4 이여야 음이온의 양 : 양이온의 양 = 7 : 6이 나옵니다.
 
 
이제 Y-과 Z2+의 몰농도 합의 비율을 이용하여 VmL를 구해봅시다.
 
 
일단 몰수비는 1/4 : 21/4 = 1 : 21 이다. 따라서, 부피비는 1: 15 입니다.
 
 
그런데 계산해보면 이를 만족하는 V는 음수이여야 한다. 그래서 모순입니다.
 
 
솔직히, 모순을 발견하기 까지 정말 긴 과정을 거쳤습니다.
 
 
그래서 제 생각에는 a = 1/4 이 나왔을 때, 숫자가 예쁘지 않기 때문에, 바로 ㄱ을 H2Z로 바꿔 진행했어야 할 것 같습니다.
 
 
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'음이온의수 / 양이온의수'가 나오는 두문제를 살펴보았습니다.
 
 
 
특히 두번째 문제는 정석대로 간다면, 가정에 대한 오류를 발견하기 까지 상당히 긴 과정이 필요합니다.
 
 
여기서 참~ 딜레마가 생기는 데, 고민끝에 내린 결론이 있습니다.
 
 
"숫자가 예쁘지 않으면 그 과정은 99% 틀린 것이므로, 미련을 가지지 말고, 다른 가정을 해보자"
 
 
위험한 생각인 것 압니다..
 
 
하지만, 이러한 문제를 보면 시간안에 풀기위해서는 어쩔 수 없는 도리인 것 같습니다.
 
 
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감사합니다:)

 

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[고등화학1] "양이온수 / 음이온수 (중화반응)" 자료를 대하는 법 : 2편