필답형ㅣ

12. 산화제인 Ce4+를 적가하여 철의 함량을 측정하려고 한다. 철을 1M HClO4 를 전처리하여 Fe2+ 이온으로 용해시키고, 수소 기준전극과 백금 전극을 사용하여 전압을 측정한다. 당량점에서 측정되는 전압 (V)은 얼마인지 구하시오. (단, 당량점에서 [Ce3+] = [Fe3+], [Ce4+] = [Fe2+]이다.) Fe3++e- ↔ Fe2+ E° = 0.767V, Ce4++e- ↔ Ce3+ E° = 1.70V 풀이: E+ = 0.767 - (0.05916 / 1)×log ([Fe2+]/[Fe3+]) ∙∙∙ ① E+ = 1.70 - (0.05916 / 1)×log ([Ce3+]/[Ce4+]) ∙∙∙ ② ①과 ②를 더하면 2E+ = [0.767 - (0.05916 / 1)×log ([Fe2+]/[Fe3+])]+[1.70 - (0.0592 / 1)×log ([Ce3+]/[Ce4+])] = 2.467 - 0.05916log([Fe2+][Ce3+]/[Fe3+][Ce4+]) 당량점에서는 [Ce3+] = [Fe3+]이며 [Ce4+] = [Fe2+]이기 때문에 log 항에서 농도비는 1 이다. 따라서 대수항은 0 이된다. 그러므로 2E+ = 2.467V ∴ E+ = 1.2335 ≒ 1.23V 전지 전압은 E = E+ - E (수소 전위) = 1.23V - 0.00V = 1.23V 해답: 1.23V 추가 해설: (1) 적정 반응: Fe2++Ce4+ → Fe3++Ce3+ 1 몰의 Ce4+ 이온은 빠르고 정량적으로 1 몰의 Fe2+ 이온을 산화시킨다. (2) Pt 지시 전극 (indicator electrode)에서 두 반응은 평형을 이룬다. 지시 반쪽 반응: Fe3++e- ↔ Fe2+, E° = 0.767V 지시 반쪽 반응: Ce4++e- ↔ Ce3+, E° = 1.70V(3) 당량점에서는 모든 Fe2+ 이온과 반응할 정도의 정확한 Ce4+를 가해졌다. 사실상 모든 세륨은 Ce3+로 모든 철은 Fe3+로 된다. 평형에서는 극소량의 Ce4+ 및 Fe2+만이 존재한다. [Ce3+] = [Fe3+] 그리고 [Ce4+] = [Fe2+] 당량점에서는 [Ce3+] = [Fe3+]이다. 반응식 Fe2++Ce4+ → Fe3++Ce3+이 다음과 같은 평형을 이룬다면 Ce3++Fe3+ ↔ Ce4++Fe2+ 만약 극소량의 Fe3+가 Fe2+로 되돌아온다면 같은 몰수의 Ce4+가 생성되어야만 한다. 그러므로 [Ce4+] = [Fe2+]이다. 13. 다음은 혈액 시료에 들어 있는 납의 함량을 반복 측정하여 얻은 값이다. 이 측정값들에 대한 (1) 평균과 (2) 표준편차를 구하시오. (단, 소수점 4 째 자리까지 구하시오. 단위는 ppm 이다.) 반복 측정 결과 값: 0.752, 0.756, 0.752, 0.751, 0.760 풀이: (1) 평균 = (0.752+0.756+0.752+0.751+0.760) / 5 = 0.7542ppm (2) 표준편차 = √[(0.752 - 0.7542)2+(0.756 - 0.7542)2+(0.752 - 0.7542)2+(0.751 -0.7542)2+(0.760 - 0.7542)2 / (5−1)] = 0.003768 ≒ 0.0038ppm 해답: (1) 0.7542ppm (2) 0.0038ppm 14. 몰랄 농도(m)의 정의에 대해 쓰시오. 해답: 용매 1kg 에 녹아 있는 용질의 몰수로 나타낸 농도이다. 몰랄 농도 (m) = 용질의 몰수 (mol) / 용매 (1kg)

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