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고닌 [774455] · MS 2017 (수정됨) · 쪽지

2023-09-14 14:13:31
조회수 2,534
7

[짧은 화학 - 화학2] 왜 화2에서는 산염기적정이 시험에 안 나오나요?

게시글 주소: https://orbi.kr/00064405592

안녕하세요 고닌입니다.

미리 말씀드리면 오늘 내용은 좀 어렵습니다.

제가 이 자리에서 산염기평형의 기초부터 설명드리면 글도 길어지고, 머리 아플것 같아서 핵심적인 얘기 위주로 하겠습니다.

오늘 내용은 왜 화2 시험문제에서는 산염기적정이 시험에 나오지 않는지에 대해 이야기를 나누고자 합니다.

사실 여기에는 여러가지 이유들이 있는데요!

화학2의 완충용액 개념과도 관련된 내용이기에,

또 현 교육과정 내에서 완충용액과 관련해서 어떻게 다루고 있는지 그리고 수능이나 관련 시험을 어떻게 준비하면 좋을지에 대해서도 얻어가면 좋을 것 같습니다.

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사실 전 교육과정인 2009개정교육과정(14~20 수능)까지만 해도 약산의 산염기 적정과정이 시험에 나온 적이 있습니다.

[19, 수능, 11번]

실제로 교육과정에서도 산염기적정에서의 pH 변화 양상에 대해 다루고 있었기 때문입니다.

2009개정 교육과정(14~19)

그러나 2015개정 교육과정(21~)에서는 산염기적정 곡선이 시험에 나오지 않습니다.

그 이유는?

*산염기반응에서 정량적 계산을 다룬다는 내용은 어디에도 없다

교육과정에서 완충 용액의 작용에 관해 정량적으로 다루지 않는다고 명시했기 때문입니다.

그래서 이번 교육과정 상에서 나타나는 문제들의 몇 가지 특성이 있습니다.

1. 완충용액에서 구체적인 값을 묻는 것이 아니라 정성적으로 묻는다.

[24, 9월, 9번]

ㄴ선지는 결과 값의 양을 묻는 것이 아니라, 산염기평형에서 역반응으로의 평형이동이 일어나는지의 여부를 묻는 것이고

ㄷ선지는 단순히 pH의 변화량의 폭을 그 값이 아니라, 대소의 측면에서만 묻고 있습니다.

2. 정량적인 계산은 완충용액이 아닌 초기상태를 중심으로 묻는다.

[23, 9월, 15]

그렇다면 왜 이러한 변화가 있었을까요?

우선적으로 산염기평형에 관한 내용을 간단히 보겠습니다.

*편의상 (aq)는 생략함

위와 같은 산염기 평형이 있습니다.

여기서 pH의 식을 표현하기 위해 양변에 -log를 취해 정리합니다.(여기서부터는 교육과정이 아닙니다)

K_a는 상수이므로 결국, pH는 짝산과 짝염기의 비율에 대한 log값에 영향을 받는다는 얘기가 됩니다.

이 비율의 값은 서로 독립적인 것이 아니라 염기가 첨가되었을 때 한쪽이 늘어나면 한쪽이 줄어드는 관계를 갖지요.

즉, 로그값이 0이되는 두 값의 비율이 1:1인 지점(반당량점)에 가까운 비율일 때에는 산 혹은 염기를 첨가했을 때 pH변화가 크지 않지만, 이 비율이 10을 벗어나면, 한쪽의 값이 다른 한쪽에 비해 상대적으로 큰 변화가 나타나기에

pH변화가 급격해지는 것입니다.

따라서 우리가 완충용액이라는 부르는 것은 사실 정해진 pH 범위가 있습니다.

( + 완충용액의 재료에 해당하는 약산의 Ka와 농도의 범위도 정해져 있음)

하지만, 고교과정에서는 이 부분에 대해 정량적으로 따지는 것은 굉장히 크게 무리가 있기 때문에 완충용액의 범위와 조건에 대한 개념은 다루지 않고, 산염기평형에 의해 평형이동이 일어나 넣어준 H₃O⁺혹은 OH^-의 양보다 적게 첨가된 효과를 완충작용이라고 정의하게 됩니다. 이 내용은 완충용액의 범위가 아니어도 항상 성립하는 명제이기 때문입니다.

따라서 여러분은 약산 혹은 약염기와 그 염이 포함된 용액에서 완충작용이 일어난다. 라고 봐도 괜찮은 것이지요.

정리하자면, 완충용액의 정의를 명확히 하기에는 어렵고, 중화적정에서는 이 완충용액의 작용이 일어나는 부분과 일어나지 않는 부분에 대해 구분해야하기에 교육과정에 포함하기에는 적절치 않다고 판단했다고 보입니다.

(초기상태 / 완충구간 / 중화점 부근 / 중화점 / 중화점 이후 - 의 거동이 전부 다름)

그래서 완충용액에서의 정량적 계산, 산염기적정에 대해 다루지 않는다는 것이 교육과정에 지정된 것인데요..

근데 여기서 평가원이 사고를 칩니다. 그것도 수능에서..

[22, 수능, 15]

ㄴ선지 보이시나요? 예 이온화상수 식에 값을 대입하여 비를 계산하도록 하는 문제를 냅니다.