Ⅳ-1. 화학 반응에서의 동적 평형

13. 물의 자동 이온화

정답과 해설

[정답] ⑤

⑤ (다)에서 [eqn: rmH _{ 2}O]은 산소의 비공유 전자쌍을 양성자([eqn: rmH ^{+}])에 내어 주므로 루이스 염기이다.

해설

① (가)에서 [eqn: rmCH _{ 3} NH _{ 2}]은 [eqn: rmHCl]로부터 [eqn: rmH ^{+}]을 받아들이므로 브뢴스테드-로우리 염기이다.

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② (가)에서 [eqn: rmCH _{ 3} NH _{ 2}]의 짝산은 [eqn: rmCH _{ 3} NH _{3} ^{ +}]이므로 [eqn: rmCH _{ 3} NH _{ 2}]은 [eqn: rmCH _{ 3} NH _{3} ^{ +}]의 짝염기이다.

③ (나)에서 [eqn: rmH _{ 2}O]은 [eqn: rmCO _{ 3} ^{ 2-}]에 양성자를 주었으므로 브뢴스테드-로우리 산이다.

④ (나)에서 [eqn: rmHCO _{ 3} ^{ -}]은 양성자를 내주고 [eqn: rmCO _{ 3} ^{ 2-}]으로 되므로 [eqn: rmCO _{ 3} ^{ 2-}]의 짝산이다.

[정답] ③

ㄱ. 아레니우스의 정의에 따르면 염기는 수용액에서 수산화 이온([eqn: rmOH ^{ -}])을 내놓는 물질이다. (가)에서 물에 녹은 [eqn: rmNaOH]이 [eqn: rmOH ^{ -}]을 내놓았으므로 [eqn: rmNaOH]은 아레니우스 염기이다.

해설

ㄷ. 브뢴스테드-로우리의 정의에 따르면 염기는 수소 이온([eqn: rmH ^{ +}])을 받아들이는 물질이다. (다)에서 [eqn: rmHCl]가 내놓은 수소 이온([eqn: rmH ^{ +}])을 [eqn: rmH _{ 2}O]이 받아들였으므로 [eqn: rmH _{ 2}O]은 브뢴스테드-로우리 염기이다.

ㄴ. (나)에서 [eqn: rmNH _{ 3}]와 [eqn: rmHCl]가 반응하여 [eqn: rmNH _{ 3}]는 [eqn: rmHCl]가 내놓은 [eqn: rmH ^{ +}]을 받아들였으므로 [eqn: rmNH _{ 3}]는 아레니우스 염기가 아니라 브뢴스테드-로우리 염기이다.

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[정답] ①

(가)에서 KOH은 물에 녹아 [eqn: rmOH ^{ -}]을 내놓으므로 아레니우스 염기이다.

해설

(나)에서 [eqn: RMCH _{3} COOH]과 [eqn: rmH _{ 2}O]의 반응식은 [eqn: RMCH _{3} COOH] + [eqn: rmH _{ 2}O] → [eqn: RMCH _{3} COO ^{- }] + [eqn: rmH_3 O^+]이다. 이때 [eqn: rmH _{ 2}O]은 [eqn: rmH ^{ +}]을 받으므로 브뢴스테드-로우리 염기이다.

(다)에서 [eqn: rmNH _{ 3}]와 [eqn: rmHCl]의 반응식은 [eqn: rmNH _{ 3}] + HCl → [eqn: rmNH _{ 4} Cl]NH4Cl이다. 이때 [eqn: rmNH _{ 3}]는 [eqn: rmH ^{ +}]을 받으므로 브뢴스테드-로우리 염기이다.

[정답] ⑤

ㄱ. (가)에서 [eqn: rmHCN]는 물에 녹아 [eqn: rmH^+]을 내놓으므로 아레니우스 산이다.

해설

ㄴ. (나)에서 [eqn: rm (CH _{3} ) _{3}N]은 [eqn: rmHF]로부터 양성자([eqn: rmH^+])를 받으므로 브뢴스테드-로우리 염기이다.

ㄷ. (다)에서 [eqn: rmOH^-]은 O 원자에 있는 비공유 전자쌍을 [eqn: rmH_3 O^+]의 [eqn: rmH^+]에게 주므로 루이스 염기이다.

[정답] ⑤

ㄱ. 아레니우스 산은 수용액 상태에서 물에 녹아 수소 이온([eqn: rmH ^{+}])을 내놓아야 하므로 (가)에서 [eqn: RMCH _{3} COOH]은 아레니우스 산에 해당한다.

해설

ㄴ. 루이스 산은 비공유 전자쌍을 받아야 한다. (나)에서 [eqn: RMBF _{3}]는 [eqn: RMF ^{-}]의 비공유 전자쌍을 받아 결합하였으므로 루이스 산에 해당한다.

ㄷ. 브뢴스테드-로우리 염기는 양성자([eqn: rmH ^{+}])를 받아야 한다. (다)에서 [eqn: RMHCO _{3} ^{-}]은 [eqn: RMHF]의 [eqn: rmH ^{+}]를 받아들여 [eqn: rm H _{2} CO _{3}]이 되었으므로 브뢴스테드-로우리 염기에 해당한다.

[정답] ③

아레니우스 산은 수용액에서 수소 이온([eqn: rmH ^{+}])을 내놓는 물질이고, 브뢴스테드-로우리 염기는 양성자([eqn: rmH ^{+}])를 받는 물질이며, 루이스 염기는 전자쌍을 주는 물질이다.

해설

ㄱ. (가)에서 [eqn: RMCH _{3} COOH]은 물에 녹아 [eqn: rmH ^{+}]을 내놓았으므로 아레니우스 산이다.

ㄴ. (나)에서 [eqn: rmNH _{ 3}]는 [eqn: rmH _{ 2}O]로부터 [eqn: rmH ^{+}]를 받았으므로 브뢴스테드-로우리 염기이다.

ㄷ. (다)에서 [eqn: rmNH _{ 2} CH _{ 2} COOH]의 [eqn: rmH ^{+}]이 [eqn: rmNaOH]의 [eqn: rmOH ^{ -}]으로부터 전자쌍을 받아 [eqn: rmH _{ 2}O]이 생성되었으므로 [eqn: rmNH _{ 2} CH _{ 2} COOH]은 루이스 산이다.

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[정답] ⑤

브뢴스테드-로우리 산은 양성자(H[eqn: {}^+])를 주는 물질이고, 루이스 염기는 비공유 전자쌍을 주는 물질이다.

해설

ㄱ. (가)에서 H[eqn: {}_3]PO[eqn: {}_4]은 물에 녹아 H[eqn: {}^+]을 내놓았으므로 아레니우스 산이다.

ㄴ. (나)에서 CH[eqn: {}_3]COOH은 양성자(H[eqn: {}^+])를 OH[eqn: {}^-]에게 주었으므로 브뢴스테드-로우리 산이다.

ㄷ. (다)에서 F[eqn: {}^-]은 BF[eqn: {}_3]의 B에게 비공유 전자쌍을 주었으므로 루이스 염기이다.

[정답] ⑤

ㄱ. (가)에서 [eqn: rmCH _{3} NH _{2}]은 [eqn: rmH _{2} O]로부터 [eqn: rmH ^{+}]를 받았으므로 [eqn: rmCH _{3} NH _{2}]은 브뢴스테드-로우리 염기이다.

해설

ㄴ. (나)에서 HCOOH은 물에 녹아 [eqn: rmH ^{+}]을 내놓았으므로 아레니우스 산이다.

ㄷ. (다)에서 [eqn: rmNH _{3}]의 N에 있는 비공유 전자쌍을 [eqn: rmH ^{+}]에 주어 결합하였으므로 [eqn: rmNH _{3}]는 루이스 염기이다.