# 구리(II) 이온(Cu²⁺, 원자량 63.5 g/mol)이 함유된 시료를 요오드측정법으로 정량하였다. 시료 용액에 과량의 KI를 가하면 Cu²⁺가 Cu⁺로 환원되면서 I₂가 유리된다. 유리된 I₂를 0.05000 mol/L Na₂S₂O₃ 표준액으로 적정하였더니 32.00 mL가 소비되었다. 시료 중 Cu의 질량(mg)은? (단, 반응식: 2Cu²⁺ + 4I⁻ → 2CuI + I₂, I₂ + 2S₂O₃²⁻ → 2I⁻ + S₄O₆²⁻)

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> language: ko  
> subject: 산화환원 적정

## 문제

구리(II) 이온(Cu²⁺, 원자량 63.5 g/mol)이 함유된 시료를 요오드측정법으로 정량하였다. 시료 용액에 과량의 KI를 가하면 Cu²⁺가 Cu⁺로 환원되면서 I₂가 유리된다. 유리된 I₂를 0.05000 mol/L Na₂S₂O₃ 표준액으로 적정하였더니 32.00 mL가 소비되었다. 시료 중 Cu의 질량(mg)은? (단, 반응식: 2Cu²⁺ + 4I⁻ → 2CuI + I₂, I₂ + 2S₂O₃²⁻ → 2I⁻ + S₄O₆²⁻)

## 보기

1. 25.4 mg
2. 76.2 mg
3. 50.8 mg **✔ 정답**
4. 101.6 mg
5. 203.2 mg

**정답: 3**

## 해설

Na₂S₂O₃의 몰수 = 0.05000 mol/L × 0.03200 L = 0.001600 mol.
I₂의 몰수 = 0.001600 / 2 = 0.000800 mol (I₂ 1 mol : Na₂S₂O₃ 2 mol).
반응식에서 2Cu²⁺ → I₂이므로 Cu²⁺의 몰수 = 0.000800 × 2 = 0.001600 mol.
Cu의 질량 = 0.001600 mol × 63.5 g/mol = 0.10160 g = 101.6 mg.
※ 재검토: Na₂S₂O₃ 0.001600 mol → I₂ 0.000800 mol → Cu²⁺ 0.001600 mol → 0.001600 × 63.5 = 0.1016 g = 101.6 mg.
따라서 정답은 ② 101.6 mg이다.
흔한 오류: Na₂S₂O₃ 몰수를 그대로 Cu 몰수로 사용하면 0.001600 × 63.5 = 101.6 mg이 되어 ②번. Cu²⁺:I₂ 비율(2:1)을 적용하지 않으면 오답이 된다.

## 심화 해설

핵심 해설
이 문제는 요오드측정법(Iodometry)을 이용한 구리(II) 이온(Cu²⁺)의 정량 분석 문제예요. 화학 반응의 핵심!은 **당량 관계(Stoichiometry)**를 정확히 파악하는 것입니다. 먼저, 적정에 사용된 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃)의 몰수를 구하고, 반응식의 몰비를 단계적으로 적용하여 최종 분석 물질인 구리의 질량을 계산해야 해요.

**1. 핵심 개념 분석 (Key Concept)**

이 문제는 간접 적정법의 일종인 요오드측정법의 원리를 묻고 있어요. 산화제인 Cu²⁺를 과량의 KI와 반응시켜 요오드(I₂)를 유리시키고, 이 유리된 I₂를 환원제인 Na₂S₂O₃ 표준액으로 적정하는 원리입니다. 지시약으로는 보통 녹말(Starch) 지시약을 사용하며, 종말점에서 청남색이 소실되는 점을 이용하죠.

**2. 정답 근거 (Answer Rationale)**

문제를 단계별로 풀어보면 다음과 같아요.

① **Na₂S₂O₃의 몰수 계산**: 0.05000 mol/L × 0.03200 L = 0.001600 mol

② **I₂의 몰수 계산**: 반응식 (I₂ + 2S₂O₃²⁻ → 2I⁻ + S₄O₆²⁻)에 따라, I₂와 S₂O₃²⁻는 1:2로 반응해요. 따라서 I₂의 몰수는 0.001600 mol / 2 = 0.0008000 mol입니다.

③ **Cu²⁺의 몰수 계산**: 반응식 (2Cu²⁺ + 4I⁻ → 2CuI + I₂)에 따라, Cu²⁺와 I₂는 2:1로 반응해요. 따라서 Cu²⁺의 몰수는 0.0008000 mol × 2 = 0.001600 mol입니다.

④ **Cu의 질량 계산**: 구리의 원자량이 63.5 g/mol이므로, 질량은 0.001600 mol × 63.5 g/mol = 0.1016 g이에요. 문제에서 mg 단위로 물었으므로 **101.6 mg**이 정답입니다.

**3. 오답 분석 (Distractor Analysis)**

① 25.4 mg: Cu²⁺와 I₂의 몰비(2:1)를 거꾸로 적용했거나, Na₂S₂O₃와 I₂의 몰비(2:1)를 거꾸로 적용한 경우 발생할 수 있는 오류예요.
② 76.2 mg: 중간 계산 과정에서 몰비를 잘못 적용하여 발생한 계산 실수입니다.
④ 50.8 mg: 유리된 I₂의 몰수(0.0008 mol)를 Cu의 몰수로 착각하고 곧바로 질량으로 환산한 경우(0.0008 × 63.5 = 50.8 mg) 발생하는 전형적인 오답이에요. 혼동 주의!
⑤ 203.2 mg: Na₂S₂O₃의 몰수 0.0016 mol을 I₂로 환산하지 않고 그대로 Cu의 몰수로 사용한 뒤, 다시 2배를 곱하는 등의 계산 실수에서 비롯돼요.

**4. 연관 개념 정리 (Related Concepts)**

요오드 적정(Iodimetry)은 I₂를 직접 표준액으로 사용하는 방법이며, 요오드측정법(Iodometry)은 이 문제처럼 I⁻를 산화시켜 생성된 I₂를 적정하는 간접법입니다. 약전에서는 비타민 C, 포비돈 요오드, 일부 비소 화합물 등의 함량 시험에 자주 활용되므로 원리를 잘 기억해 두세요.

개념 정리: 요오드측정법(Iodometry)은 분석물질(산화제) + 과량의 KI → 유리된 I₂를 Na₂S₂O₃로 적정하는 방식. 당량점 계산 시 각 반응 단계의 몰비 관계를 정확히 파악하는 것이 필수적입니다.

한눈에 비교!

| 구분 | 요오드 적정(Iodimetry) | 요오드측정법(Iodometry) |
| --- | --- | --- |
| 적정액 | I₂ 표준액 (직접법) | Na₂S₂O₃ 표준액 (간접법) |
| 분석 대상 | 환원성 물질 (예: 비타민 C) | 산화성 물질 (예: Cu²⁺, 표백분) |
| 지시약 | 녹말 (청남색 → 무색) | 녹말 (청남색 소멸점) |

약리기전 포인트: 약학 분석화학에서 요오드측정법은 산화환원 반응(Redox Reaction)을 기반으로 합니다. Cu²⁺가 I⁻를 산화시키는 표준 환원 전위(E°) 차이를 이해하면, 왜 이 반응이 자발적으로 일어나는지 알 수 있어요.

암기 팁: **“나(I₂)는 티오(Na₂S₂O₃) 두 방에 풀리고, 구리(Cu) 두 놈이 나(I₂) 하나 만든다.”** 이렇게 몰비 관계를 연상 문장으로 기억하면 헷갈리지 않아요. I₂ : S₂O₃²⁻ = 1:2, Cu²⁺ : I₂ = 2:1.

국시 빈출 포인트: 약사 국가고시 분석화학 파트에서 **당량 관계 계산**은 거의 매년 출제되는 핵심 유형이에요. 특히 이 문제처럼 한 번에 계산되지 않고, 여러 단계의 화학 반응식을 조합하여 몰비를 적용해야 하는 문제가 자주 나오므로 반드시 연습해야 합니다.

기출 변형 주의!: 단순히 구리 정량뿐만 아니라, 과산화수소(H₂O₂), 차아염소산나트륨(NaClO), 또는 용존 산소(DO) 정량 문제로도 변형되어 출제돼요. 어떤 물질이 산화제로 작용하여 I⁻를 I₂로 바꾸는지, 최종 적정액과의 몰비는 어떻게 되는지 단계별로 사고하는 습관을 들이세요.

## 임상 시나리오

약국/임상 실무 가이드
**임상 시나리오 (Clinical Scenario)**: 약국 개설을 준비하거나 병원 조제실 근무 중, 대한민국약전(KP) 또는 대한약전외의약품기준(KHM)에 수록된 의약품의 함량 시험 원리를 검토해야 할 상황이 있어요. 예를 들어, ‘포비돈요오드액’의 유효 요오드 함량을 확인하거나, 특정 금속 불순물 시험의 원리를 파악할 때 오늘 배운 요오드측정법의 당량 계산 지식이 바로 적용됩니다.

**복약지도 및 중재 전략 (Counseling & Intervention)**: 비록 이 분석법 자체를 환자에게 직접 설명할 일은 드물지만, 품질 관리(Quality Control)의 개념은 복약지도와 맞닿아 있어요. “우리 약국(또는 병원)에서 사용하는 모든 의약품은 약전의 엄격한 기준에 따라 함량과 순도가 관리되므로 안심하고 복용하셔도 됩니다.”라고 설명함으로써 의약품에 대한 환자의 신뢰도를 높일 수 있습니다.

**환자 안전 및 주의사항 (Precautions)**: 요오드측정법에 사용되는 시약인 요오드(I₂)와 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃) 자체는 약국에서 직접 조제하는 경우가 드물지만, 핵심! 요오드 팅크제나 포비돈 요오드 소독약을 조제하거나 취급할 때 금속 용기와의 반응(부식), 과산화물과의 혼합 금지 등 기본적인 산화환원 안전 수칙은 반드시 숙지하고 있어야 합니다.

복약지도 프로토콜: 분석화학적 지식은 다음과 같은 실무 능력의 기초가 됩니다. 1) 의약품 품질 검사 성적서(CoA) 해석 능력, 2) 약국 내 시약 및 의약품의 적절한 보관 및 관리 능력, 3) 개봉 후 의약품의 안정성 평가에 대한 기초적인 이해.

선배 약사의 한마디: "계산 문제 하나에도 '왜?'라는 질문을 멈추지 마세요. 약사 국가고시의 분석화학 문제는 단순한 수학 문제가 아니에요. 약물의 정량 원리를 정확히 이해하는 것은, 훗날 여러분이 의약품의 품질을 평가하고, 더 나아가 신약 개발 과정에서 약물의 순도와 안정성을 검증하는 전문가로 성장하는 밑거름이 된답니다!"

## 핵심 개념

- **요오드측정법** — 산화성 분석물질을 과량의 KI와 반응시켜 요오드(I₂)를 유리시키고, 유리된 I₂를 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃) 표준액으로 적정하여 간접 정량하는 산화환원 적정법.
- **당량점 (Equivalence Point)** — 적정 반응에서 분석물질과 적정액이 화학량론적으로 정확히 반응한 지점. 요오드측정법에서는 녹말 지시약의 청남색이 소실되는 종말점을 통해 확인.
- **티오황산나트륨 (Sodium Thiosulfate, Na₂S₂O₃)** — 요오드측정법의 표준 적정액으로 사용되는 환원제. I₂와 2:1 몰비로 반응하여 I⁻와 사티온산 이온(S₄O₆²⁻)을 생성함.
- **화학량론** — 화학 반응에 관여하는 반응물과 생성물 사이의 정량적인 몰비 관계. 정량 분석의 핵심 계산 원리.
- **표준액 (Standard Solution)** — 정확한 농도를 알고 있는 용액. 적정에서 미지 시료의 농도를 결정하는 기준 물질로 사용됨.

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