4L의 물은 0.3atm의 분압에서 CO 2 를 포함하는 가스혼합물과 평형상태에 있다. H 2 CO 3 의 용해도에 대한 Henry 상수는 2.0g/L·atm이다. 물에서 용존된 CO 2 는 몇 g이며 물의 pH는? (단, H 2 CO 3 의 일차 해리상수 K1 = 4.3×10 -7 , 이차해리는 무시)

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4L의 물은 0.3atm의 분압에서 CO2를 포함하는 가스혼합물과 평형… | [수질환경기사 필기] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[수질환경기사 필기] 26년 1회차

4L의 물은 0.3atm의 분압에서 CO₂를 포함하는 가스혼합물과 평형상태에 있다. H₂CO₃의 용해도에 대한 Henry 상수는 2.0g/L·atm이다. 물에서 용존된 CO₂는 몇 g이며 물의 pH는? (단, H₂CO₃의 일차 해리상수 K1 = 4.3×10^-7, 이차해리는 무시)

1.20g, pH = 2.56

1.45g, pH = 4.12

2.23g, pH = 2.56

2.41g, pH = 4.12

해설

물에 용존된 CO₂는 약 2.4g, 이때 pH는 약 4.12이다.
Henry 법칙  $C=K_H\times P$ 에  $K_H=2.0\,\mathrm{g/(L\cdot atm)}$ ,  $P=0.3\,\mathrm{atm}$ 을 대입하면 농도는  $0.6\,\mathrm{g/L}$ 이고, 물 4L 기준 총량은  $0.6\times4\approx2.4\,\mathrm{g}$ 이다.
이를 몰농도로 바꾸면  $\dfrac{0.6}{44}\approx0.0136\,\mathrm{mol/L}$ 이며, 1차 해리상수  $K_1=4.3\times10^{-7}$ 을 이용한 근사식  $[H^+]\approx\sqrt{K_1C_0}$ 에 대입하면
 $[H^+]\approx\sqrt{4.3\times10^{-7}\times0.0136}\approx7.7\times10^{-5}$ 이고  $pH\approx4.12$ 로 보기와 일치한다.

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