[화학1 문제풀이] 2016년 4월 교육청 18번 풀이

우선 이 문제를 풀기 위해서는 간단하지만 쉽게 생각하기는 어려운,
그래서 꼭 암기해둬야 하는 개념을 알아야 한다.
이 개념만 알면 쉽게 풀 수 있는 문제이다.
그 개념은 다음과 같다.

혼합 용액의 액성이 A인 경우 (양이온 / 음이온)의 합 = 혼합 전 액성이 A인 용액의 (양이온/음이온)의 수
이다. 즉 정리를 하면
혼합 용액이 산성인 경우
: 혼합 용액 속 양이온의 수 = 혼합 전 ‘산 수용액’에 들어있는 양이온의 수 = 혼합 전 H+의 수
혼합 용액이 염기성인 경우
: 혼합 용액 속 음이온의 수 = 혼합 전 ‘염기 수용액’에 들어있는 음이온의 수 = 혼합 전 OH-의 수

그 이유는 단순하다.

HCl : a mol
NaOH : b mol
이 있다고 한다면

1) 액성이 산성인 경우 남아있는 이온
H+ = (a-b)mol
Cl- = a mol
Na+ = b mol
이므로 혼합 후 용액에 남아있는 양이온의 합은 a mol 로 혼합 전 양이온의 몰수와 같다

2) 액성이 염기성인 경우 남아있는 이온
Cl- = a mol
Na+ = b mol
OH- = (b-a)mol
이므로 혼합 후 음이온의 합은 b mol로 혼합 전 염기성 용액의 음이온수와 동일하다.

이 문제는 위의 원리만 알면 간단하다.

(가)에서 혼합 용액 속 이온이 수소와 나트륨이 주어졌으니 (가) 수용액이 산성임이 주어졌다.
수소 이온/나트륨 이온이 각각 2N/N씩 존재한다고 생각하면
혼합 전 HCl은 3N, NaOH는 N만큼 존재함을 알 수 있다.

(나)에서 혼합 용액 속 이온이 OH-가 주어졌으니 이 수용액은 염기성임이 주어졌다.
남아있는 이온은 Cl-, K+, OH-인데 OH-는 H+와 반응하면서 그 수가 감소하므로 이온의 양은 K+>OH-이다.
그러므로 (ㄱ)은 Cl-가 될 수 밖에 없다.
(가)를 통해 부피비에 따른 몰수비를 계산하면 (나)의 Cl-는 2N만큼 존재하므로 반응 후 OH-은 4N이 남아있고, 반응 전에 KOH는 40ml 안에 6N만큼 있었음을 알 수 있다.
이렇게 해석한 정보를 가지고 보기를 풀 수 있다.

ㄷ. 만 조금 더 풀이를 적어보자면
혼합 용액 중 30mL는 절반이므로 남아있는 OH-중 2N만을 취한다는 소리이다. (가)의 H+에 2N만큼 남아있으므로 이 두 용액의 혼합용액은 중성이 된다.