# 과산화수소(H₂O₂, 분자량 34 g/mol) 함유 시료 1.000 g을 산성 용액에서 과량의 KI와 반응시켜 유리된 I₂를 0.1000 mol/L Na₂S₂O₃ 표준액으로 적정하였더니 24.00 mL가 소비되었다. 이 시료 중 H₂O₂의 함량(%)은? (단, H₂O₂ 1 mol은 I₂ 1 mol을 유리시키고, I₂ 1 mol은 Na₂S₂O₃ 2 mol과 반응한다.)

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> language: ko  
> subject: 산화환원 적정

## 문제

과산화수소(H₂O₂, 분자량 34 g/mol) 함유 시료 1.000 g을 산성 용액에서 과량의 KI와 반응시켜 유리된 I₂를 0.1000 mol/L Na₂S₂O₃ 표준액으로 적정하였더니 24.00 mL가 소비되었다. 이 시료 중 H₂O₂의 함량(%)은? (단, H₂O₂ 1 mol은 I₂ 1 mol을 유리시키고, I₂ 1 mol은 Na₂S₂O₃ 2 mol과 반응한다.)

## 보기

1. 2.04%
2. 4.08% **✔ 정답**
3. 1.02%
4. 8.16%
5. 6.12%

**정답: 2**

## 해설

Na₂S₂O₃의 몰수 = 0.1000 mol/L × 0.02400 L = 0.002400 mol.
I₂의 몰수 = 0.002400 / 2 = 0.001200 mol (I₂ 1 mol : Na₂S₂O₃ 2 mol).
H₂O₂의 몰수 = I₂의 몰수 = 0.001200 mol (H₂O₂ 1 mol : I₂ 1 mol).
H₂O₂의 질량 = 0.001200 mol × 34 g/mol = 0.04080 g.
함량(%) = (0.04080 / 1.000) × 100 = 4.08%.
흔한 오류: Na₂S₂O₃ 몰수를 그대로 H₂O₂ 몰수로 사용하면 8.16%(③번)가 나오고, 당량 관계를 모두 무시하면 다른 오답에 해당한다.

## 심화 해설

핵심 해설
이 문제는 **간접 요오드 적정법(Iodometry)**을 이용하여 시료 중 과산화수소(H₂O₂)의 함량을 구하는 정량 분석 문제예요. 적정 반응의 화학량론적 관계(Stoichiometry)를 단계별로 추적하여 계산하는 것이 핵심입니다.

**1. 핵심 개념 분석 (Key Concept)**
분석 과정은 다음과 같은 2단계 반응으로 이루어져 있어요.

1단계: H₂O₂가 산성 용액에서 과량의 KI를 산화시켜 I₂를 유리시킵니다.

2단계: 유리된 I₂를 Na₂S₂O₃(싸이오황산나트륨, Sodium thiosulfate) 표준액으로 적정합니다. 이때 녹말 지시약을 넣으면 청남색이 사라지는 시점을 종말점으로 삼아요.

문제에서 제시된 반응의 몰비 관계는 핵심! **H₂O₂ 1 mol ≒ I₂ 1 mol ≒ Na₂S₂O₃ 2 mol**입니다.

**2. 정답 근거 (Answer Rationale)**
적정에 소비된 Na₂S₂O₃의 몰수를 계산하는 것부터 시작해요.

① **Na₂S₂O₃의 몰수 계산**: 0.1000 mol/L × 0.02400 L = 0.002400 mol

② **I₂의 몰수 계산**: I₂ 1 mol이 Na₂S₂O₃ 2 mol과 반응하므로, 유리된 I₂의 몰수는 0.002400 mol ÷ 2 = 0.001200 mol입니다.

③ **H₂O₂의 몰수 계산**: H₂O₂ 1 mol이 I₂ 1 mol을 유리시키므로, 시료 중 H₂O₂의 몰수는 I₂의 몰수와 같은 0.001200 mol입니다.

④ **H₂O₂의 질량 및 함량 계산**: H₂O₂의 몰질량이 34 g/mol이므로, 질량은 0.001200 mol × 34 g/mol = 0.04080 g입니다. 따라서 시료 중 함량(%)은 (0.04080 g / 1.000 g) × 100 = 4.08%가 됩니다.

**3. 오답 분석 (Distractor Analysis)**
① 2.04%: 혼동 주의! I₂와 Na₂S₂O₃의 반응 몰비(1:2)를 거꾸로 적용하여 I₂의 몰수를 0.0048 mol로 계산하거나, 최종 계산에서 2로 나누는 오류를 범한 경우입니다.
③ 1.02%: H₂O₂와 Na₂S₂O₃의 관계를 1:4로 잘못 설정하는 등 화학량론적 관계를 크게 혼동한 경우예요.
④ 8.16%: 혼동 주의! 가장 흔한 오류입니다. Na₂S₂O₃의 몰수를 그대로 H₂O₂의 몰수로 착각하여 계산한 결과예요(0.0024 mol × 34 g/mol / 1 g × 100 = 8.16%). 반드시 I₂를 매개로 한 몰비 관계를 적용해야 합니다.
⑤ 6.12%: 4.08%와 8.16%의 중간값으로, 계산 과정에서 발생할 수 있는 단순 산술적 오류입니다.

**4. 연관 개념 정리 (Related Concepts)**
요오드 적정법에는 두 가지 종류가 있어요. 이 문제처럼 산화성 물질(H₂O₂)을 정량할 때는 간접 요오드 적정법(Iodometry)을 사용합니다. 반대로, 환원성 물질(비타민 C 등)을 직접 I₂ 표준액으로 적정하는 방법은 직접 요오드 적정법(Iodimetry)이에요. 약전에서 비타민 C 정량, 표백분 중 유효염소 정량 등에 이 원리가 널리 활용됩니다.

개념 정리
간접 요오드 적정법(Iodometry)은 분석하고자 하는 산화성 물질을 과량의 KI와 반응시켜 I₂를 유리시키고, 이 I₂를 Na₂S₂O₃로 적정하여 간접적으로 정량하는 방법입니다. 이때 핵심은 '분석물질 → I₂ → Na₂S₂O₃'로 이어지는 몰비 관계를 정확히 파악하는 것이에요.

한눈에 비교!

| 구분 | 직접 요오드 적정법 (Iodimetry) | 간접 요오드 적정법 (Iodometry) |
| --- | --- | --- |
| 분석 대상 | 환원성 물질 (예: 비타민 C, SO₂) | 산화성 물질 (예: H₂O₂, 표백분, Cu²⁺) |
| 적정액 | I₂ 표준액 | Na₂S₂O₃ 표준액 |
| 반응 원리 | 분석물질 + I₂ → 반응 | 분석물질 + 과량 KI → I₂ 유리 → 유리된 I₂를 Na₂S₂O₃로 적정 |

암기 팁
계산 순서를 '티오 → 아이오딘 → 과산화수소'로 기억하세요! **티**오황산나트륨 몰수에서 출발하여 **아이**오딘 몰수를 거쳐 최종 **과**산화수소 몰수를 구하면 됩니다.

국시 빈출 포인트
약사 국가고시 분석화학 파트에서 요오드 적정법은 단골 출제 주제입니다. 특히 간접 요오드 적정법의 반응 몰비(H₂O₂ : I₂ : Na₂S₂O₃ = 1 : 1 : 2)를 이용한 함량 계산 문제가 매년 변형되어 출제되므로, 이 몰비 관계는 반드시 암기하고 있어야 해요.

기출 변형 주의!
'비타민 C 정량'이나 '표백분 중 유효염소 정량' 문제로도 출제될 수 있어요. 어떤 물질이 산화제인지 환원제인지에 따라 직접법과 간접법 중 어떤 것을 적용할지, 그리고 그에 따른 화학량론적 관계를 정확히 파악하는 것이 중요합니다.

## 임상 시나리오

약국/임상 실무 가이드
- **임상 시나리오 (Clinical Scenario)**: 약국에서 판매하는 과산화수소수 소독약의 유효기간과 보관 상태를 점검하는 상황을 가정해 볼 수 있어요. 오래되거나 부적절하게 보관된 과산화수소수는 분해되어 함량이 표시량보다 낮아져 소독 효과가 떨어질 수 있습니다. 약사는 이러한 품질 관리의 중요성을 이해하고 있어야 해요.
- **환자 안전 및 주의사항 (Precautions)**: 과산화수소수는 빛과 열에 의해 쉽게 분해되므로, 차광하여 서늘한 곳에 보관하도록 복약지도해야 합니다. 또한, 고농도의 과산화수소는 피부나 점막에 자극을 줄 수 있으므로, 상처 소독 시에는 일반적으로 3% 이하의 희석액을 사용하도록 안내해요. 복용하는 것이 아니므로 절대 입에 닿지 않도록 주의해야 합니다.

선배 약사의 한마디
"요오드 적정법은 단순한 계산 문제처럼 보이지만, 의약품 품질 관리의 기본 원리를 담고 있어요. 약사로서 의약품의 안정성과 유효성을 보증하기 위해서는 이러한 정량 분석의 원리를 정확히 이해하는 것이 매우 중요하답니다!"

## 핵심 개념

- **간접 요오드 적정법** — 산화성 분석물질을 과량의 KI와 반응시켜 요오드(I₂)를 유리시키고, 유리된 I₂를 싸이오황산나트륨(Na₂S₂O₃) 표준액으로 적정하여 간접적으로 정량하는 방법. Iodometry라고도 함.
- **화학량론** — 화학 반응에서 반응물과 생성물 사이의 정량적인 양적 관계를 다루는 학문 분야. 여기서는 H₂O₂, I₂, Na₂S₂O₃ 간의 몰수 관계(1:1:2)를 의미.
- **싸이오황산나트륨** — Sodium thiosulfate (Na₂S₂O₃). 요오드 적정법에서 표준액으로 널리 사용되는 환원제. I₂와 정량적으로 반응하여 I⁻ 이온과 S₄O₆²⁻(테트라싸이오네이트) 이온을 생성.
- **표준액** — 농도를 정확히 알고 있는 용액. 적정 분석에서 미지 시료의 농도를 결정하는 기준 물질로 사용됨. 이 문제에서는 0.1000 mol/L Na₂S₂O₃ 용액.
- **당량점** — 적정 반응에서 적정액과 분석물질이 화학량론적으로 정확히 반응하여 분석물질이 모두 소비되는 이론적인 지점. 실험적으로는 지시약의 색 변화를 통해 종말점을 찾음.

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