[임용고시기출] 2021학년도 화학 전공B 11번 기출풀이

출처: 한국교육과정평가원

 

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<알아야하는 개념(파트-개념>

분석화학

분광광도법 - Beer-Lambert 법칙

분광광도법 - 등흡광점(등흡수점)

 

산염기 적정 - 센 염기에 의한 약산의 적정

 

<풀이>

반응은 센 염기인 $NaOH$ 에 의한 약한 산 $HA$ 의 적정이다. 

이 문제에서는 당량점 외에는 크게 산염기 적정이 다뤄지지는 않지만, 공부할 때는 하는 김에 같이 익혀두는 것이 훨씬 좋다. 

 

① $[HA]$ 의 초기 농도 구하기: 당량점의 이용

 $HA$ 가 일양성자성 산이므로, 일양성자성(?) 염기인 $NaOH$ 는 1:1 반응을 한다. 

따라서 $[NaOH]\,=\,[HA]_0$ 이자,   $n_{NaOH}\,=\,n_{HA}$   이다. 

 

당량점에서의  $n_{NaOH}\,=\,1\,mmol$ 이므로 

 

$n_{HA}\,=\,1 \,mmol$ 이고, $[HA]_0\,=\,\frac{1\,mmol}{100mL}\,=\,1.0\times10^{-2}mol/L$ 

 

 

 $$\therefore\;\;[HA]_0\,=\,1.0\times10^{-2}mol/L$$

 

 

② 등흡광점을 이용하여 몰흡광계수 구하기

등흡광점에서는 두 화학종의 몰 흡광계수가 같다. 

(왜 그런지 궁금하다면? ⇒ Click! 등흡광계수에서 몰 흡광계수가 같은 이유)

 

따라서, 

 

Beer-Lamber' law 에 의해

 

$A^{510}\,=\,\left( \varepsilon^{510}_{HA}[HA] + \varepsilon^{510}_{A^-}[A^-] \right )\times b$

 

       $1\,=\,\varepsilon^{510}([HA]\,+\,[A^-])\times1cm$

 

$[HA]\,+\,[A^-]\,=\,[HA]_0\,=0.01M$ 이므로 $\varepsilon^{510}$ 은 다음과 같다. 

 

$$\begin{align}\varepsilon^{510} \, &=\,\frac{1}{1\,cm\times0.01M}\,\\\\&=\,100M^{-1}cm^{-1}\end{align}$$ 

 

 

③ 당량점에서의 흡광도

510nm 는 화학종 $HA$ 와 $A^{-}$ 의 등흡광점이다. 

 

따라서, 항상 흡광도는 1이다.