농도를 모르는 염산(HCl) 20 mL를 0.1 M 수산화 나트륨(NaOH) 수용액으로 적정했더니 중화점까지 30 mL가 들었어요. 염산의 몰 농도는 얼마일까요?
- 1HCl과 NaOH는 모두 1가이므로 중화점에서 산의 몰수 = 염기의 몰수, MV = M′V′예요.
- 2M × 20 mL = 0.1 M × 30 mL
- 3M = 3 ÷ 20 = 0.15 M
답0.15 M
HIGH 2 / UNIT 12
산·염기 평형과 중화 적정
「화학 반응의 세계」 pH와 이온화 평형을 다루고 중화 적정으로 농도를 구합니다.
식초 속 아세트산의 농도를 염기 용액 몇 방울로 알아낼 수 있을까요?
산·염기 평형과 중화 적정: 핵심 개념
고2 수준에 맞춰 이 단원에서 꼭 알아야 할 내용을 정리했어요.
- 01
브뢴스테드-로리 정의에서 산은 양성자(H⁺)를 내주는 물질, 염기는 받는 물질이며, H⁺ 하나만큼 차이 나는 산과 염기를 짝산–짝염기라고 해요.
- 02
25 ℃에서 물의 이온화 상수 Kw = [H₃O⁺][OH⁻] = 1×10⁻¹⁴이므로 수용액에서 pH + pOH = 14예요.
- 03
pH = −log[H₃O⁺]라서 pH가 1 작아지면 [H₃O⁺]는 10배, 2 작아지면 100배가 돼요.
- 04
약산은 물에서 일부만 이온화해 이온화 평형을 이루며, 이온화 상수 Ka가 클수록 H⁺를 잘 내놓는 강한 산이에요.
- 05
중화 적정에서는 산이 내놓는 H⁺의 몰수와 염기가 내놓는 OH⁻의 몰수가 같아지는 중화점을 지시약으로 찾아, nMV = n′M′V′(n: 가수)로 농도를 구해요.
풀이 예제
25 ℃에서 0.01 M 수산화 나트륨(NaOH) 수용액의 pH는 얼마일까요?
- 1NaOH는 물에서 모두 이온화하므로 [OH⁻] = 0.01 M = 1×10⁻² M
- 2[H₃O⁺] = Kw ÷ [OH⁻] = 1×10⁻¹⁴ ÷ 1×10⁻² = 1×10⁻¹² M
- 3pH = −log(1×10⁻¹²) = 12 (pOH = 2이므로 pH = 14 − 2로 구해도 같아요.)
답pH 12
식초의 아세트산 함량은 페놀프탈레인 용액을 넣고 농도를 아는 수산화 나트륨 수용액을 조금씩 넣어, 용액이 옅은 붉은색을 띠기 시작할 때까지 넣은 부피로 구해요.
- 짝산–짝염기
- H⁺ 하나를 주고받는 관계에 있는 산과 염기의 쌍
- 물의 이온화 상수
- 물에서 [H₃O⁺]와 [OH⁻]의 곱으로, 25 ℃에서 1×10⁻¹⁴
- 중화점
- 산과 염기가 가수를 고려해 같은 몰수만큼 반응한 지점
- 표준 용액
- 농도를 정확히 알고 있어 적정에 쓰는 용액
수학적 모형과 불확실성을 고려해 과학적 주장을 논증합니다.
논증하기검증하기한계 평가하기
산·염기 평형과 중화 적정, 직접 해 보세요.
배운 개념이 주변에서 실제로 맞는지 관찰하고, 핵심 용어로 설명해 보세요.
- STEP 1
교사와 함께 보안경을 쓰고 식초 10 mL를 수산화 나트륨 표준 용액으로 적정해 페놀프탈레인 색이 변하는 부피를 기록한다.
- STEP 2
적정에 쓰인 부피로 식초 속 아세트산의 몰 농도를 계산한다.
- STEP 3
적정 곡선에서 중화점 근처의 pH가 급격히 변하는 구간을 찾아 지시약을 고른 까닭을 설명한다.
산·염기 평형과 중화 적정 학습 목표
이 사이트가 정한 단원별 학습 목표예요. 국가 교육과정의 공식 성취기준이 아니에요.
- 01
pH와 수소 이온 농도의 관계를 이해하고 이온화 평형으로 약산의 성질을 설명할 수 있다.
- 02
중화 적정 자료로 농도를 모르는 용액의 몰 농도를 계산할 수 있다.
수치에서 패턴을 찾아보세요.
바꾼 조건: 0.1 M 염산 10 mL에 넣은 0.1 M 수산화 나트륨 수용액의 부피(2·4·6·8 mL) · 측정한 값: 혼합 용액의 수소 이온 농도 지수 (pH)
| 0.1 M 염산 10 mL에 넣은 0.1 M 수산화 나트륨 수용액의 부피(2·4·6·8 mL) | 혼합 용액의 수소 이온 농도 지수 (pH) |
|---|---|
| 조건 1 | 1.18 |
| 조건 2 | 1.37 |
| 조건 3 | 1.6 |
| 조건 4 | 1.95 |
자료를 근거로 내릴 수 있는 가장 타당한 결론은 무엇인가요?
산·염기 평형과 중화 적정: 개념을 적용해 보세요.
진행 중NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻ 반응에서 브뢴스테드-로리 산으로 작용하는 물질끼리 짝지은 것은?
25 ℃에서 [H₃O⁺] = 1×10⁻³ M인 수용액의 pH와 [OH⁻]는?
pH가 3인 수용액과 pH가 5인 수용액의 [H₃O⁺]를 비교한 것으로 옳은 것은?
농도가 0.1 M로 같은 염산(HCl)과 아세트산(CH₃COOH) 수용액을 비교한 것으로 옳은 것은?
0.2 M 황산(H₂SO₄) 수용액 10 mL를 완전히 중화하는 데 필요한 0.1 M 수산화 나트륨(NaOH) 수용액의 부피는?
주장–증거–추론으로 설명하세요.
식초 속 아세트산의 농도를 염기 용액 몇 방울로 알아낼 수 있을까요?
관련 핵심 단원에서 조건을 바꾸며 더 깊이 살펴보세요.
‘산과 염기’ 핵심 단원: 수용액의 산성·염기성, 지시약, pH와 중화 반응을 입자 수준에서 이해합니다.
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