计算25℃时0.10mol/dm3H3PO4溶液中H+的浓度和溶液的pH值(提示：在0.10mol/dm3酸溶液中,当Ka＞10-4时,不能应用ceq(H+)≈√Ka·c这一近似公式).

Question

计算25℃时0.10mol/dm3H3PO4溶液中H+的浓度和溶液的pH值(提示：在0.10mol/dm3酸溶液中,当Ka＞10-4时,不能应用ceq(H+)≈√Ka·c这一近似公式).

Answer 1

因为磷酸的K2和K3都很小,相对於K1来说可以忽略,因此当做一元弱酸来处理.
电荷守恒,[H+]=[OH-]+[H2PO4-]+2[HPO42-]+3[PO43-],可以忽略掉的有OH-,HPO42-和PO43-,因此只剩下[H+]=[H2PO4-]这个关系
而由电离方程式,H3PO4=H++H2PO4-,K=[H+]*[H2PO4-]/[H3PO4]可知,[H2PO4-]=K*[H3PO4]/[H+]
物料守恒,溶液中剩馀的H3PO4等於原来的减去电离的部份,即[H3PO4]=c-[H+]
带进去,化简得到一个关於[H+]的一元二次方程:[H+]²+K[H+]-cK=0,带入数字解得[H+]=0.024mol/L,pH=1.62
其实题目告诉你不能用那个公式,目的就是告诉你这一步:"溶液中剩馀的H3PO4等於原来的减去电离的部份."根据推导过程,有[H+]=K*[H3PO4]/[H+],如果此时你不考虑电离的磷酸,认为剩下的磷酸近似等於原来的磷酸,即[H3PO4]=c,那麼就有[H+]=Kc/[H+],即[H+]=√(Kc).考点就在这一步,你要知道最简式[H+]=√(Kc)的推导过程,那麼你这道题目就很容易解出来.