Question

State dysocjacji kwasu fosforowego (V) wynoszą odpowiednio Ka1=7,08*10^-3, Ka2=6,17*10^-8, Ka3=4,57*10^-13. Wyjaśnij, podając odpowiednie równania reakcji i porównując odpowiednie wartości liczbowe jaki odczyn będzie miał roztwór wodny Na2HPO4 o stężeniu 0,15 mol/dm³. Podaj wartość stałej hydrolizy anionu wodorofosforanowego (V) w temperaturze 25°C.

Answer 1

Odpowiedź:

Kwas fosforowy (V) to kwas trójprotolityczny, co oznacza, że może oddać trzy protony. Odpowiednie równania reakcji to:

H3PO4 ⇌ H+ + H2PO4- (K1=7,08*10^-3)

H2PO4- ⇌ H+ + HPO42- (K2=6,17*10^-8)

HPO42- ⇌ H+ + PO43- (K3=4,57*10^-13)

W roztworze Na2HPO4 będą obecne aniony HPO42- i PO43-, które będą ulegać hydrolizie, tworząc kwas fosforowy (V) i hydroksydy. Wartość stałej hydrolizy anionu wodorofosforanowego (V) wynosi:

Kw/Ka2 = 1,01*10^-6

Aby obliczyć pH roztworu Na2HPO4, należy najpierw obliczyć stężenia poszczególnych form kwasu fosforowego (V) i anionu wodorofosforanowego (V), a następnie skorzystać z równania Hendersona-Hasselbalcha:

pH = pKa2 + log([HPO42-]/[H2PO4-])

Stężenie HPO42- można obliczyć na podstawie stężenia Na2HPO4, które wynosi 0,15 mol/dm³:

[HPO42-] = [Na2HPO4] = 0,15 mol/dm³

Stężenie H2PO4- można obliczyć na podstawie równania dysocjacji drugiego protolu:

K2 = [H+][HPO42-]/[H2PO4-]

[H2PO4-] = [H+][HPO42-]/K2

Stężenie H+ można obliczyć na podstawie równania dysocjacji pierwszego protolu:

K1 = [H+][H2PO4-]/[H3PO4]

[H3PO4] = [H+][H2PO4-]/K1

Substytuując wartości do wzoru