핵심 해설
이 문제는
디페닐아민(Diphenylamine)을 산화환원 지시약(Redox Indicator)으로 사용하는 적정법을 묻고 있어요. 산화환원 적정에서 지시약은 적정제(Titrant)의 표준전위(Standard Potential)와 지시약 자체의 변색 전위 범위(Transition Potential Range)에 따라 선택됩니다. 디페닐아민의 표준전위는 약
+0.76V로, 중크롬산칼륨(
K₂Cr₂O₇)을 이용한 철(Fe²⁺)의 산화환원 적정에서 주로 사용됩니다. 환원형(Reduced form)은 무색(Colourless), 산화형(Oxidized form)은 청자색(Violet-blue)을 띠며, 종말점에서 이 변화가 관찰됩니다.
정답 근거 (Answer Rationale)
핵심! 디페닐아민의 표준전위(+0.76V)는 중크롬산칼륨(K₂Cr₂O₇, E° = +1.33V)과 철(Fe²⁺/Fe³⁺, E° = +0.77V)의 당량점 부근 전위 변화와 잘 일치하여 지시약으로 적합합니다. 적정 전에는 Fe²⁺가 존재하여 지시약이 환원형(무색)으로 유지되다가, 종말점에서 과량의 K₂Cr₂O₇이 Fe²⁺를 모두 Fe³⁺로 산화시키면 지시약이 산화되어 청자색으로 변합니다. 따라서 ②번이 정답입니다. 단,
인산(H₃PO₄)을 첨가하여 Fe³⁺의 노란색을 가려주면 변색이 더 선명하게 관찰됩니다.
오답 분석 (Distractor Analysis)
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혼동 주의! ①번 세륨(Ce⁴⁺) 적정: 세륨 적정(표준전위 +1.44V)에서는 주로
페로인(Ferroin)을 지시약으로 사용합니다. 디페닐아민은 세륨 적정에 사용하지 않아요.
- ③번 과망간산(KMnO₄) 적정: 과망간산 자체가 진한 자색이므로 별도의 지시약 없이 자기지시약(Self-indicator)으로 사용됩니다. 디페닐아민은 사용하지 않습니다.
- ④번 브롬산칼륨(KBrO₃) 적정: 브롬산칼륨 적정은 주로
메틸오렌지(Methyl orange)를 지시약으로 사용하며, 브롬화반응(Bromination)에 기반합니다. 디페닐아민은 사용되지 않습니다.
- ⑤번 요오드(I₂) 적정: 요오드 적정에서는
전분(Starch)을 지시약으로 사용하며, 요오드-전분 복합체가 청색(Blue)을 띠는 것이 특징입니다. 디페닐아민은 요오드 적정에 사용되지 않습니다.
연관 개념 정리 (Related Concepts)
산화환원 지시약은 적정제의 당량점 전위 변화 범위 내에서 변색되는 지시약을 선택해야 합니다. 디페닐아민 외에도
디페닐아민술폰산(Diphenylaminesulfonate),
페로인(Ferroin, 1,10-페난트롤린 철(II) 착물) 등이 자주 출제됩니다. 페로인의 표준전위는 +1.06V로 세륨 적정에 주로 사용되며, 변색은 적색 → 청색입니다.
개념 정리
디페닐아민 산화환원 지시약: 환원형(무색) → 산화형(청자색) / 표준전위 +0.76V / 주 사용: 중크롬산칼륨(K₂Cr₂O₇)에 의한 Fe²⁺ 적정
한눈에 비교!
| 지시약 | 표준전위(V) | 변색 (환원형→산화형) | 주요 사용 적정법 |
|---|
| 디페닐아민 | +0.76 | 무색 → 청자색 | 중크롬산칼륨 적정 |
| 페로인 | +1.06 | 적색 → 청색 | 세륨 적정 |
| 전분 | - | 요오드 존재 시 청색 | 요오드 적정 |
암기 팁
"디페닐 + 크롬(Cr)"으로 외우세요! 디페닐아민은
크롬(Chromium)이 들어간 중크롬산칼륨 적정에 사용됩니다. 변색은 '무(無)에서 청자(靑紫)로' 기억하세요.
국시 빈출 포인트
약사 국가고시에서는 산화환원 지시약의 종류, 표준전위, 변색 및 사용되는 적정법을 연결하는 문제가 자주 출제됩니다. 특히
혼동 주의! 디페닐아민과 페로인을 서로 바꿔서 묻는 함정 문제에 주의하세요.
기출 변형 주의!
"디페닐아민 적정 시 인산(H₃PO₄)을 첨가하는 이유는?"이라는 식으로 변형되어 출제될 수 있습니다. 답은
Fe³⁺의 황색 착색을 가려 종말점 변색을 선명하게 하기 위함입니다.