위험물산업기사 산과 염기 개념 정리
중요도 ★★★☆☆ · 12% (추정)
개요
이 단원에서는 산과 염기의 정의, 둘이 만나 물과 염을 만드는 중화반응, 산성·염기성의 세기를 나타내는 pH 를 배웁니다. pH 계산과 중화에 필요한 양을 구하는 계산 문제가 꾸준히 나옵니다.
아레니우스는 물에 녹아 수소이온(H⁺)을 내는 물질을 산, 수산화이온(OH⁻)을 내는 물질을 염기라 했습니다. 브뢴스테드–로리 정의에서는 H⁺ 를 내주는 쪽이 산, 받는 쪽이 염기입니다. 그래서 암모니아가 물에 녹을 때 물은 H⁺ 를 내주는 산으로 작용합니다.
pH 는 수소이온 농도의 상용로그에 음의 부호를 붙인 값으로, 25℃ 에서 7 이 중성입니다. 염기 용액은 pOH 를 먼저 구한 뒤 14 에서 뺍니다. 중화는 산의 H⁺ 몰수와 염기의 OH⁻ 몰수가 같을 때 끝나며, 약산과 강염기로 된 염은 물에 녹아 약한 염기성을 띱니다.
핵심 개념
산과 염기의 정의
아레니우스: 산은 H⁺, 염기는 OH⁻ 를 낸다. 브뢴스테드–로리: H⁺ 를 주면 산, 받으면 염기.
외우는 요령준다=산, 받는다=염기.
pH
pH = −log[H⁺]. [H⁺] 가 0.001mol/L 이면 pH 3 입니다. 25℃ 에서 pH 7 이 중성, 7 보다 작으면 산성입니다.
외우는 요령10의 몇 제곱인지가 곧 pH.
염기의 pH
염기 용액은 pOH = −log[OH⁻] 를 구하고 pH = 14 − pOH 로 바꿉니다. 0.01mol/L NaOH 는 pOH 2, pH 12 입니다.
외우는 요령염기는 14에서 뺀다.
중화반응
산의 H⁺ 몰수 = 염기의 OH⁻ 몰수일 때 중화가 끝납니다. 1가 산·염기는 농도 × 부피가 같으면 됩니다(0.1M × 100mL = 0.2M × 50mL).
외우는 요령NV = N'V'.
염의 성질
강산 + 강염기의 염(NaCl)은 중성, 약산 + 강염기의 염(아세트산나트륨)은 염기성, 강산 + 약염기의 염(염화암모늄)은 산성을 띱니다.
외우는 요령센 쪽의 성질이 나온다.
자주 나오는 포인트
- 페놀프탈레인은 염기성에서 붉은색, 산성에서는 색이 없습니다.
- 산은 푸른 리트머스를 붉게 바꾸고 아연 같은 금속과 수소를 냅니다.
- pH 계산은 지수(10의 몇 제곱)만 보면 빠르게 풀립니다.
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 수소이온 농도 [H⁺]가 0.001mol/L인 수용액의 pH는?
- ① 11
- ② 4
- ③ 3
- ④ 0.001
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ③ 3
핵심: pH = −log[H⁺]
pH 는 수소이온 농도의 상용로그에 음의 부호를 붙인 값입니다.
- [H⁺] = 0.001 = 10⁻³ mol/L
- pH = −log(10⁻³) = 3
- 검산: pH 3 이면 7보다 작으므로 산성으로 맞습니다.
틀린 선지
- 11: pOH 를 pH 로 착각했거나 14에서 뺀 값입니다. 수소이온 농도로 바로 구하면 3입니다.
- 4: 자릿수를 하나 잘못 센 값입니다. 0.001 = 10⁻³ 입니다.
- 0.001: pH 는 농도 자체가 아니라 농도의 상용로그에 음의 부호를 붙인 값입니다.
문제 2. 0.1mol/L 염산(HCl) 100mL를 완전히 중화하는 데 필요한 0.2mol/L 수산화나트륨(NaOH) 수용액의 부피는?
- ① 200mL
- ② 100mL
- ③ 50mL
- ④ 25mL
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정답: ③ 50mL
핵심: 중화: 산의 H⁺ 몰수 = 염기의 OH⁻ 몰수 (NV = N'V')
중화는 산의 H⁺ 와 염기의 OH⁻ 가 같은 몰수만큼 만나 물이 되는 반응입니다. HCl 과 NaOH 는 모두 1가이므로 몰농도 × 부피가 같으면 됩니다.
- 0.1 × 100 = 0.2 × V
- V = 10 ÷ 0.2 = 50mL
- 검산: HCl 0.01몰, NaOH 0.2 × 0.05L = 0.01몰 로 같습니다.
틀린 선지
- 200mL: 농도 비를 거꾸로 곱한 값입니다. 진한 염기일수록 적은 양이 듭니다.
- 100mL: 농도가 같을 때의 값입니다. NaOH 가 2배 진하므로 절반이면 됩니다.
- 25mL: 필요한 양의 절반입니다.
문제 3. 25℃에서 0.01mol/L 수산화나트륨(NaOH) 수용액의 pH는? (NaOH 는 물에서 모두 이온으로 나뉜다고 본다)
- ① 13
- ② 12
- ③ 2
- ④ 10
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ② 12
핵심: 염기의 pH = 14 − pOH
염기 용액은 먼저 수산화이온 농도로 pOH 를 구한 뒤 14에서 뺍니다.
- [OH⁻] = 0.01 = 10⁻² mol/L
- pOH = −log(10⁻²) = 2
- pH = 14 − 2 = 12
- 검산: pH 12 는 7보다 크므로 염기성으로 맞습니다.
틀린 선지
- 2: 2는 pOH 입니다. pH = 14 − pOH 로 바꿔야 합니다.
- 10: 농도의 자릿수를 잘못 잡은 값입니다. 0.01 = 10⁻² 입니다.
- 13: 0.1mol/L 일 때의 pH 입니다.
AI 작성 · 검수 완료 · AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.