산·염기 · 자료 분석

적정 곡선에서 당량점과 농도 찾기

pH가 가장 가파르게 바뀌는 점을 찾으면 농도를 모르는 산의 농도를 알 수 있을까?

  • 40분
  • 난이도 도전
  • 권장 경로 고등
  • 혼자 가능

안전 안내

  • 이 활동은 제공된 자료만 분석해요. 집에서 염산이나 수산화 나트륨 용액으로 적정을 따라 하지 않아요.
  • 실제 적정은 학교 실험실에서 보안경과 장갑을 끼고 선생님의 지도 아래 해요. 묽은 용액이라도 눈에 들어가면 크게 다칠 수 있어요.

준비물

  • 제공된 적정 자료(아래 표)
  • 모눈종이 또는 그래프 앱
  • 계산기(log 계산)

공정한 실험

바꾸는 것 (하나만)
넣은 NaOH 용액의 부피
같게 하는 것
  • 염산의 양(25.0 mL)
  • NaOH 농도(0.100 mol/L)
  • 온도(25 °C)
  • 넣을 때마다 잘 섞은 뒤 pH 측정
관찰하거나 재는 것
혼합 용액의 pH

실험 순서

  1. 자료 상황을 확인해요: 농도를 모르는 염산(HCl) 25.0 mL에 0.100 mol/L 수산화 나트륨(NaOH) 용액을 뷰렛으로 조금씩 넣으며 pH를 쟀어요.
  2. 가로축을 넣은 NaOH 부피(mL), 세로축을 pH로 하여 적정 곡선을 그려요.
  3. pH가 가장 가파르게 뛰어오르는 구간을 찾고, 그 가운데를 당량점(중화점) 부피로 읽어요.
  4. 당량점에서는 산의 H⁺ 몰수와 넣은 OH⁻ 몰수가 같으므로 c(HCl) × 25.0 mL = 0.100 mol/L × V(당량점)으로 염산의 농도를 구해요.
  5. 구한 농도로 처음 pH(= −log[H⁺])를 계산해 표의 0 mL 값과 맞는지 확인해요.
  6. NaOH 18.0 mL를 넣었을 때 산의 몇 %가 중화되었는지 구하고, 그런데도 pH가 왜 아직 낮은지 생각해요.

제공된 자료

염산 25.0 mL에 0.100 mol/L NaOH를 넣을 때의 pH
넣은 NaOH (mL)pH
0.01.10
5.01.30
10.01.54
15.01.90
18.02.33
19.02.64
19.52.95
19.93.65
20.110.35
20.511.04
21.011.34
22.011.63
25.012.00
30.012.26
이론으로 계산한 자료 — 염산 0.0800 mol/L, 25 °C, 물의 이온곱 1.0×10⁻¹⁴로 계산하고 소수 둘째 자리까지 반올림했어요. 실제 pH 측정값은 전극 오차 때문에 조금 달라요.
POE 기록 · 예상 → 관찰 → 설명

실험 기록지

채점하지 않아요. 틀린 예상도 좋은 기록이에요. 적은 내용은 이 기기에만 저장돼요.

pH는 NaOH를 넣는 만큼 일정하게 오를까요, 어딘가에서 갑자기 뛸까요? 강산과 강염기의 당량점에서 pH는 얼마일까요?

무엇을 보았나요? 잰 값이 있으면 숫자와 단위를 함께 적어요.

예상과 관찰이 같았나요, 달랐나요? 왜 그런 결과가 나왔을지 내 말로 설명해 보세요.

설명을 보기 전에 예상을 먼저 적어 보세요.

더 해 보기

식초 속 아세트산 같은 약산을 NaOH로 적정하면 당량점의 pH는 7보다 클까요, 작을까요? 당량점 부피의 절반을 넣었을 때 pH가 아세트산의 pKa(약 4.76)와 같아지는 까닭도 찾아보세요.

관련 핵심 개념산과 염기