수중의 암모니아성 질소를 탈기하기 위하여 pH를 10.25로 높였을 때 암모니아 가스의 비율{\mathrm{NH_3}(\%) = \dfrac{[\mathrm{NH_3}]}{[\mathrm{NH_4^+}]+[\mathrm{NH_3}]} \times 100}은 약 얼마인가? (단, NH 4 +⇄NH 3 ＋H + 반응의 평형상수는 K_a = \dfrac{[\mathrm{NH_3}][\mathrm{H^+}]}{[\mathrm{NH_4^+}]} = 10^{-9.25}이며 [ ]는 몰 농도를 나타낸다)

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수중의 암모니아성 질소를 탈기하기 위하여 pH를 10.25로 높였을 때… | [9급 지방직 환경공학개론] 17년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 지방직 환경공학개론] 17년 2회차

수중의 암모니아성 질소를 탈기하기 위하여 pH를 10.25로 높였을 때 암모니아 가스의 비율{ $\mathrm{NH_3}(\%) = \dfrac{[\mathrm{NH_3}]}{[\mathrm{NH_4^+}]+[\mathrm{NH_3}]} \times 100$ }은 약 얼마인가? (단, NH₄+⇄NH₃＋H⁺ 반응의 평형상수는  $K_a = \dfrac{[\mathrm{NH_3}][\mathrm{H^+}]}{[\mathrm{NH_4^+}]} = 10^{-9.25}$ 이며 [ ]는 몰 농도를 나타낸다)

해설

pH 10.25에서 암모니아 가스의 비율은 약 91%이다.
평형상수식을 정리하면 암모니아와 암모늄 이온의 농도비는 Ka를 수소이온 농도로 나눈 값이 된다.
 $\dfrac{[\mathrm{NH_3}]}{[\mathrm{NH_4^+}]} = \dfrac{K_a}{[\mathrm{H^+}]} = \dfrac{10^{-9.25}}{10^{-10.25}} = 10$ 
 $\mathrm{NH_3}(\%) = \dfrac{10}{1+10} \times 100 \approx 90.9$ 
81%는 농도비가 약 4에 해당해, pH가 pKa보다 1만큼 높을 때의 비(10배)보다 작다.
86%는 농도비가 약 6에 해당하는 값으로 역시 계산값보다 작다.
99%는 농도비가 약 100일 때, 즉 pH가 pKa보다 2만큼 높을 때의 값이다.

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