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 3/4 步：pH 7 下的物种分布
← 上一步下一步 →
f0=[HX+]3D, f1=Ka1[HX+]2D, f2=Ka1Ka2[HX+]D, f3=Ka1Ka2Ka3D;f1=0.618, f2=0.382 (pH 7)f_0 = \frac{[\ce{H+}]^3}{D},\ f_1 = \frac{K_{a1}[\ce{H+}]^2}{D},\ f_2 = \frac{K_{a1}K_{a2}[\ce{H+}]}{D},\ f_3 = \frac{K_{a1}K_{a2}K_{a3}}{D};\quad f_1 = 0.618,\ f_2 = 0.382\ (\mathrm{pH}\,7)
分析

三元酸中 HX3POX4\ce{H3PO4}、HX2POX4X−\ce{H2PO4-}、HPOX4X2−\ce{HPO4^{2-}}、POX4X3−\ce{PO4^{3-}} 的分数为 f0f_0–f3f_3，分母 D=Ka1Ka2Ka3+Ka1Ka2[HX+]+Ka1[HX+]2+[HX+]3D = K_{a1}K_{a2}K_{a3} + K_{a1}K_{a2}[\ce{H+}] + K_{a1}[\ce{H+}]^2 + [\ce{H+}]^3。在 pH 7（Ka1=7.59×10−3K_{a1} = 7.59\times10^{-3}，Ka2=6.17×10−8K_{a2} = 6.17\times10^{-8}，Ka3=4.79×10−13K_{a3} = 4.79\times10^{-13}）：f0=8.1×10−6f_0 = 8.1\times10^{-6}，f1=0.618f_1 = 0.618，f2=0.382f_2 = 0.382，f3=1.83×10−6f_3 = 1.83\times10^{-6}。