질산은 적정법(Mohr법)은 염화이온을 은 이온으로 적정하여 먼저 흰색의 염화은(AgCl) 침전이 형성된 뒤, 염소가 소진되면 과잉의 은이 크롬산이온과 반응하여 엷은 적황색의 크롬산은(Ag2CrO4)이 생기는 순간을 종말점으로 보는 방법이다. 종말점 색의 변화와 지시약의 역할을 아는 것이 이 방법의 핵심이다.
KMnO4 또는 과망간산법을 이용한 적정은 산화제를 이용한 산화·환원 반응을 통해 산소요구량 등 화학적 산소요구량(COD)을 산출하는 계산 문제로 자주 출제된다. COD 계산식은 시료 적정 소요량에서 공시험 소요량을 빼고 역가·환산계수·검수량 보정을 적용하여 mg/L 단위로 환산하는 절차를 따른다. 공시험 보정과 검수량에 따른 단위 변환(1000/V)을 반드시 수행해야 한다.
시료 전처리와 간섭 이슈도 중요하다. 질산-황산 분해법은 유기물이 많은 시료에 광범위하게 사용되나, Ca, Ba, Pb가 다량 포함된 시료에서는 불용성 황산염을 형성하여 다른 금속을 흡착시킬 수 있으므로 주의해야 한다. 또한 용존산소(DO) 측정을 위한 요오드 적정 등에서 Fe(III)가 많으면 간섭이 발생하므로 산을 첨가하기 전에 고농도의 불화칼륨(KF) 용액으로 철 이온을 마스킹해야 한다.
분석법별로 표준 파장이나 정량범위 등 규정된 수치가 존재하므로, 파장·정량범위·지시약의 색 등 핵심 값들을 문제 유형별로 정리해 두면 실전에서 오답을 제거하기 쉽다.
예제
예1 — COD 계산 대표 풀이: 검수 25mL에 증류수로 100mL로 희석하여 과망간산칼륨 용액 0.025N의 소모량이 10.1mL였고 공시험이 0.1mL이며 역가가 1.0일 때 COD를 구하는 방법은 다음과 같다. 식 COD(mg/L) = (시료적정량 - 공시험량) × 역가 × 0.2 × (1000 / 검수량)를 적용한다. 값 대입으로 (10.1 - 0.1) × 1.0 × 0.2 × (1000/25) = 10 × 0.2 × 40 = 80 mg/L가 된다.
예2 — KMnO4 factor가 주어진 경우: 검수 50mL, 시료적정 6.25mL, 공시험 0.70mL, factor 1.025인 경우 COD = (6.25 - 0.70) × 1.025 × 0.2 × (1000/50)를 계산한다. 차이 5.55 × 1.025 × 4 ≒ 22.76 mg/L로 약 23 mg/L가 된다.
이러한 계산 예시에서 공시험 보정, 역가 적용, 검수량 변환 순서를 잊지 않는 것이 핵심한다.
대표 기출 3문항
대장균군 실험방법(최적확수시험법)에 관한 설명중 알맞지 않은 것은?
실험상의 오염을 방지하기 위하여 모든 조작은 무균 조작을 하여야 한다.
측정원리는 시료를 유당이 포함 배지에 배양할 때 대장균군 증식하면서 가스를 생성하는데 이때 음성 시험관수를 확률적 수치인 최적 확수로 표시한다.
대장균군의 정성시험은 추정시험, 확정시험, 완전시험 3단계로 나눈다.
대장균군이라 함은 그람음성, 무아포성 간균으로 유당을 분해하여 가스 또는 산을 발생하는 모든 호기성 또는 통성 혐기성균을 말한다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 문항은 대장균군의 최적확수시험법(MPN)에 관한 설명 중 적절하지 않은 것을 찾는 문제이다. MPN법은 배양 결과 양성(가스 생성 등) 시험관 수를 통계표에 대입하여 대장균군 수를 추정하는 통계적 정량법이므로 단순히 가스 발생을 최적확수로 표시한다는 설명은 부정확하다.
최적확수시험법(MPN)은 가스 발생량으로 양성/음성을 판정하며, 양성 시험관 수를 통계적으로 처리하여 대장균군수를 추정한다.
P공장 폐수의 COD를 측정하기 위하여 검수 25mL에 증류수를 가하여 100mL로 하여 실험한 결과 0.025N-KMnO4가 10.1mL 최종소모되었다. 이 공장의 COD는? (단, 공시험의 적정에 소요된 0.025N-KMnO4는 0.1mL이고 0.025N-KMnO4의 역가는 1.0 이다)
20 mg/L
40 mg/L
60 mg/L
80 mg/L
정답과 해설 보기
정답 ④ · 과망간산칼륨법에 의한 COD 계산 공식은 COD(mg/L) = ((b - a) × f × 0.2) × (1000 / 검수량) 입니다. 검수량은 25mL이고, 시험 소모량 a는 10.1mL, 공시험 소모량 b는 0.1mL, 역가 f는 1.0입니다.
COD 계산식 COD=(시료소모량-공시험소모량)×역가×0.2×(1000/검수량)에 값을 대입하여 절대값을 취한다.
BOD 측정에 관한 설명중 틀린 것은?
호기성 미생물의 작용에 의한 것이므로 충분한 용존 산소가 필요하다.
희석수에 완충액으로써 MgSO4, CaCl2, FeCl3를 첨가한다.
희석수를 식종하는 경우 5일후의 산소 감소율이 40∼70%되는 것이 적당하다.
시료가 산성 또는 알칼리성을 나타내거나 잔료염소등 산화성물질을 함유하였거나 용존산소가 과포화 되어있을 때에는 전처리를 행한다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 문항은 BOD 측정 관련 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. BOD는 호기성 미생물의 산화에 의한 산소소비를 측정하므로 충분한 용존산소와 전처리가 필요하고 희석수의 조제 시 영양염과 완충제가 첨가되며 식종 시 산소 감소율 40~70% 범위가 적절하다는 설명은 모두 맞다.
BOD 측정 희석수의 영양제 첨가물은 MgSO4, CaCl2, FeCl3가 아닌 FeCl3는 포함되나 CaCl2 대신 일반적으로 사용되는 염류 조합과 완충제 역할을 하는 물질의 구분이 필요하다.