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1[변리사 1차] 23년 1회차

다음은 금속 A를 이용한 갈바니 전지이고, 이 전지의 전위는 25℃에서 0.82V 이다. 이에 관한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 있는 대로 고른 것은? (단, 25℃에서  $\dfrac{RT}{F}\ln Q=\dfrac{2.303RT}{F}\log Q=0.06\,\mathrm{V}\log Q$  (R는 기체 상수, F는 패러데이 상수, Q는 반응 지수)이고, A는 임의의 원소 기호이며, 온도는 25℃로 일정하다.)
A(s)│A²⁺(0.001 M) ‖ H⁺(0.1M)│H₂(0.1atm)
＜보 기＞
ㄱ. H⁺는 산화제이다.
ㄴ. A²⁺(aq) + 2e^- → A(s)의 표준 환원 전위(E°)는 - 0.70V 이다.
ㄷ. 용액의 pH가 3이 되면 전지의 전위는 0.76V보다 커진다.

ㄱ

ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

해설

이 전지에서 환원되는 쪽은 H⁺이므로 H⁺가 산화제라는 서술만 옳다.
전체 반응은  $\mathrm{A}(s)+2\mathrm{H}^{+}\rightarrow \mathrm{A}^{2+}+\mathrm{H}_2$ 로 n=2이고,  $Q=\dfrac{[\mathrm{A}^{2+}]P_{\mathrm{H_2}}}{[\mathrm{H}^{+}]^{2}}=\dfrac{0.001\times 0.1}{0.1^{2}}=0.01$ 이다.
 $E=E^{\circ}-\dfrac{0.06}{2}\log Q$ 에 넣으면  $0.82=E^{\circ}-0.03\times(-2)$ 이므로  $E^{\circ}=0.76\,\mathrm{V}$ 다.
수소 전극이 기준으로 0 V이므로  $E^{\circ}_{cell}=0-E^{\circ}(\mathrm{A}^{2+}/\mathrm{A})=0.76$ 에서 A²⁺ + 2e^- → A(s)의 표준 환원 전위는 -0.76 V이며, -0.70 V가 아니다.
pH가 3이면 [H⁺]=0.001 M이 되어  $Q=\dfrac{0.001\times 0.1}{0.001^{2}}=100$ 으로 커지고  $E=0.76-0.03\times 2=0.70\,\mathrm{V}$ 이므로, 전위는 0.76 V보다 오히려 작아진다.

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