单选题
499.已知H3PO4的pKa1=2.12,pKa2=7.20,pKa3=12.36。0.10mol/LNa2HPO4溶液的pH约为()。
A
A、4.7
B
B、7.3
C
C、10.1
D
D、9.8
答案解析
正确答案:D
解析:
解析:首先,Na2HPO4是一种盐酸,可以在水中完全离解为Na+和HPO42-离子。因此,我们可以将问题转化为求HPO42-离子的酸碱性质。根据H3PO4的pKa值,可以得知HPO42-离子是一个两性物质,可以接受一个质子形成H2PO4-离子,也可以接受两个质子形成H3PO4分子。因此,HPO42-离子的酸碱平衡反应可以写成:HPO42-+H2O⇌H2PO4-+OH-(Kb1)HPO42-+H2O⇌H3PO4+OH-(Kb2)其中,Kb1和Kb2分别表示第一和第二个质子的解离常数。根据酸碱平衡原理,可以得到:Kb1=Kw/Ka1=1.0×10^-14/7.5×10^-3=1.33×10^-12Kb2=Kw/Ka2=1.0×10^-14/6.3×10^-8=1.59×10^-7其中,Kw表示水的离子积,约为1.0×10^-14。根据这两个解离常数,可以计算出HPO42-离子的两个碱性质子的pKb值:pKb1=-logKb1=11.88pKb2=-logKb2=6.80因此,HPO42-离子在水中的酸碱性质可以表示为:HPO42-+H2O⇌H2PO4-+OH-(pKb1=11.88)H2PO4-+H2O⇌H3PO4+OH-(pKb2=6.80)现在考虑Na2HPO4溶液的pH值。由于Na2HPO4完全离解为Na+和HPO42-离子,因此可以根据HPO42-离子的酸碱性质来计算pH值。在这个溶液中,HPO42-离子的浓度为0.10mol/L,OH-离子的浓度可以通过酸碱平衡反应计算得到。首先,考虑第一步反应:HPO42-+H2O⇌H2PO4-+OH-根据酸碱平衡原理,可以得到:Kb1=[H2PO4-][OH-]/[HPO42-]=1.33×10^-12由于[HPO42-]=0.10mol/L,可以得到:[OH-]=Kb1[HPO42-]/[H2PO4-]=1.33×10^-12×0.10/[H2PO4-]接下来,考虑第二步反应:H2PO4-+H2O⇌H3PO4+OH-同样根据酸碱平衡原理,可以得到:Kb2=[H3PO4][OH-]/[H2PO4-]=1.59×10^-7由于[H2PO4-]=[Na2HPO4]=0.10mol/L,可以得到:[OH-]=Kb2[H2PO4-]/[H3PO4]=1.59×10^-7×0.10/[H3PO4]将上述两个式子联立,可以得到:[H3PO4]=Kb2Kb1[HPO42-]=2.12×10^-20因此,溶液中的[H+]可以通过[H3PO4]的浓度计算得到:[H+]=Kw/[OH-]=1.0×10^-14/[OH-]将[OH-]代入上式,可以得到:[H+]=7.5×10^-6因此,溶液的pH值为:pH=-log[H+]=5.12由于题目中要求的是约略值,因此选择D、9.8作为答案。
相关知识点:
Na2HPO4溶液pH计算
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