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1[소방간부후보생 화학개론] 26년 1회차

어떤 소방공무원이 표의 각 항목을 하나씩 선택하여 pH가 5인 완충 용액을 제조할 때, 완충 용량이 가장 큰 것은?산의 종류 산의 농도 완충 성분의 농도 비
가 HA₁
 $K_{\mathrm{a}}=1\times10^{-4}$ ㄱ 0.01M a  $\frac{[\mathrm{A_1^-}]}{[\mathrm{HA_1}]}=0.1$ 
나 HA₂
 $K_{\mathrm{a}}=1\times10^{-5}$ ㄴ 0.1M b  $\frac{[\mathrm{A_2^-}]}{[\mathrm{HA_2}]}=1$ 
다 HA₃
 $K_{\mathrm{a}}=1\times10^{-6}$ ㄷ 1M c  $\frac{[\mathrm{A_3^-}]}{[\mathrm{HA_3}]}=10$ 
(산의 종류 / 산의 농도 / 완충 성분의 농도 비)

산의 종류	산의 농도	완충 성분의 농도 비
가	HA₁ $K_{\mathrm{a}}=1\times10^{-4}$	ㄱ	0.01M	a	$\frac{[\mathrm{A_1^-}]}{[\mathrm{HA_1}]}=0.1$
나	HA₂ $K_{\mathrm{a}}=1\times10^{-5}$	ㄴ	0.1M	b	$\frac{[\mathrm{A_2^-}]}{[\mathrm{HA_2}]}=1$
다	HA₃ $K_{\mathrm{a}}=1\times10^{-6}$	ㄷ	1M	c	$\frac{[\mathrm{A_3^-}]}{[\mathrm{HA_3}]}=10$

가 / ㄱ / c

가 / ㄴ / c

나 / ㄱ / b

나 / ㄷ / b

다 / ㄴ / a

해설

p $K_\mathrm{a}$ 가 목표 pH와 같은 산을 가장 진한 농도로, 농도 비 1 로 만든 조합(나 / ㄷ / b)의 완충 용량이 가장 크다.
 $\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}+\log\dfrac{[\mathrm{A^-}]}{[\mathrm{HA}]}$ 에서  $\mathrm{HA_2}$ (p $K_\mathrm{a}$ =5)는 비 1 일 때 pH 5 가 된다. 완충 용량은 짝산과 짝염기 농도가 같을수록, 전체 농도가 클수록 크다.
가 / ㄱ / c: pH는 4+1=5 로 맞지만 비가 10 으로 치우치고 농도도 가장 묽다.
가 / ㄴ / c: pH는 맞으나 비가 10 이라 산 성분이 적어 용량이 작다.
나 / ㄱ / b: 비는 최적이지만 0.01 M 로 묽어 용량이 작다.
다 / ㄴ / a: pH는 6−1=5 로 맞지만 비가 0.1 로 치우쳐 용량이 작다.

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