Chemistry Labs

第 2 题

磷酸在化肥工业中极为重要，其盐类还用于金属处理、食品、洗涤剂和牙膏工业。(2.1) 25 ∘C25\ ^\circ\mathrm{C} 时磷酸三级连续解离的 pKaK_a 为 pKa1K_{a1} = 2.12、pKa2K_{a2} = 7.21、pKa3K_{a3} = 12.32。写出磷酸二氢根离子的共轭碱并求其 pKbK_b。(2.2) 少量磷酸赋予软饮料酸味。某可乐密度为 1.00 g cm−3^{-3}，含 0.05 %（质量分数）的 HX3POX4\ce{H3PO4}。忽略第二、三级解离，且酸性仅来自磷酸，求可乐的 pH。(2.3) 向土壤水悬浮液中加入 1.00×10−31.00\times10^{-3} M 磷酸，测得 pH = 7.00。设土壤组分不与磷酸物种作用，求所有磷酸物种的分数浓度。(2.4) 锌是必需微量营养素，只能以可溶形式吸收。在 pH 7.0 的土壤水中，磷酸锌是锌和磷酸根的唯一来源。计算 [ZnX2+][\ce{Zn^{2+}}] 和 [POX4X3−][\ce{PO4^{3-}}]；ZnX3(POX4)X2\ce{Zn3(PO4)2} 的 Ksp=9.1×10−33K_{sp} = 9.1\times10^{-33}。
第 1/4 步：共轭碱及其 pKb
← 上一步下一步 →
HX2POX4X−+HX2O⇌HPOX4X2−+HX3OX+;pKb(HPOX4X2−)=14−pKa2  but for HX2POX4X− as acid:  pKb of conjugate base=14−7.21=6.79\ce{H2PO4- + H2O <=> HPO4^{2-} + H3O+};\quad pK_b(\ce{HPO4^{2-}}) = 14 - pK_{a2} \;\text{but for}\ \ce{H2PO4-}\ \text{as acid: }\ pK_b\ \text{of conjugate base} = 14 - 7.21 = 6.79
分析

HX2POX4X−\ce{H2PO4-} 的共轭碱是 HPOX4X2−\ce{HPO4^{2-}}。对 HX2POX4X−/HPOX4X2−\ce{H2PO4-/HPO4^{2-}} 对有 pKa2+pKb=pKw=14pK_{a2} + pK_b = pK_w = 14，故 pKb=14−7.21=6.79pK_b = 14 - 7.21 = 6.79。