분석화학) 적정 문제이해

유기화학이 아니면 화학 반응을 굳이 암기할 필요가 없습니다.

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화학 반응의 대부분은 산-염기 반응과 산화-환원 반응입니다.

KMnO₄(과망간산 포타슘)를 Na₂C₂O₄(옥살산 소듐)로 적정하는 것 역시 산화-환원 반응의 한 종류가 되겠고요.

교재에서 언급되는 화학종은 한정적이고 반복적이니 어떤 역할을 하는지 대충만 알면 됩니다.

저는 자주 접하다보니 반응물과 생성물의 반쪽 반응 정도는 알고 있는 편입니다.

(이 정보만 있어도 반응식을 만들어낼 수 있음.)

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문제를 보겠습니다.

(a) 1M H₂SO₄ 용액 1.000 L에 3.514 g 의 Na₂C₂O₄를 녹여서 옥살산 용액을 만들었다.

→ 옥살산(oxalic acid)은 이양성자산(H₂A)입니다. 강산 용액에다 짝염기 Na₂C₂O₄를 넣어줬으니 옥살산(H₂C₂O₄) 용액이 만들어졌겠죠.

이런 반응을 생각하면 됩니다.

옥살산 소듐이 몰질량이 134.00 g/mol이므로 아래와 같이 몰 수를 계산할 수 있죠.

황산이 1 mol 들어갔으니 과량의 황산 용액에서 옥살살 용액을 만들어준 것입니다.

반응 계수비가 1:1이니 옥살산(oxalic acid)도 동일한 0.026223... mol이 생성되었겠죠.

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24.44 mL의 KMnO₄를 적정하는데 표준 옥살산 용액이 25.00 mL 필요하였고,

→ 반응 계수비를 알아내기 전에 몇 가지 알면 좋은 것이 있습니다.

KMnO₄는 강산화제입니다.(유기화학에서도 마찬가지임)

즉, 본인은 환원되고 다른 물질을 산화시키니, H₂C₂O₄가 수소를 잃거나 산소를 얻겠죠.

그래서 저는 아래와 같은 반쪽 반응은 암기하고 있습니다.

사실 이것도 굳이 암기할 필요는 없습니다.

생성물이 Mn²⁺, CO₂ 이런식으로 주어졌을 때 반응식을 완성할 줄만 알면 됩니다.

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MnO₄⁻(Mn 산화수: +7)는 경험적으로 보았을 때 Mn²⁺(산화수: +2)로 많이 환원이 되고,

H₂C₂O₄나 C₂O₄²⁻(C 산화수: +3)는 CO₂(C 산화수: +4)로 산화가 됩니다.

(그리고 MnO₄⁻는 염기성 조건에서는 MnO₂(s)로 환원됨)

질문자님께서 분석화학에서 산화-환원 적정 또는 전기화학 단원을 들어가게 되면 위 반쪽 반응만 보고도 최종 반응식을 얻어낼 수 있습니다.

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아래 답변에서 첨부된 사진(Skoog 교재)을 참고하세요.

https://kin.naver.com/qna/detail.naver?d1id=11&dirId=1115&docId=454882988&qb=6reg7ZiVIOuwmOydkeyLnQ==&enc=utf8&section=kin.qna&rank=3&search_sort=0&spq=0

산화 환원 반응 질문

안녕하세요이 문제 산화-환원 반응식을 세울 때 전자의 이동을 파악하기 위해 산화수를 알아야하는데Fe의 경우 +2에서 +3으로 산화수가 증가하고O의 경우 -1에서 -2로 산화수가 감...

kin.naver.com

저는 전체 반응만 쓰겠습니다.

MnO₄⁻와 H₂C₂O₄의 반응 계수비가 2 : 5입니다.

옥살산 용액의 농도와 부피를 알고 있으니, 몰 수로 환산하고---(1)

반응 계수비가 2 : 5이니 반응한 MnO₄⁻의 몰 수를 알 수 있으며---(2)

MnO₄⁻의 부피가 나와있으니 KMnO₄의 몰 농도를 알 수 있습니다.---(3)

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참고로 적정 오차를 줄이기 위해서 바탕 적정을 하게 되는데

0.03 mL 내다버렸다고 생각하시면 됩니다.

그래서 KMnO₄ 농도 계산할 때 24.44 mL - 0.03 mL = 24.41 mL로 하는 것입니다.

익숙해지시면 한 식에 몰아서 쓰셔도 됩니다.

(b)의 NO2⁻가 산화(N의 산화수 증가)되면 NO3⁻가 됩니다.(외울 필요 없음)

동일한 방법으로 반쪽 반응을 만들고 전체 반응식을 만들어서 계산하면 됩니다.

KMnO₄의 농도가 결정되었으니 NaNO₂ 역시 비슷한 방법으로 계산하면 됩니다.

앞의 링크에서 소개한 바와 같이 질량 균형식, 전하 균형식으로 산화-환원 균형 반응식을 완성하면 반응 계수비를 구할 수 있습니다.