na2hpo4的ph怎么算
【na2hpo4的ph怎么算】在化学实验中,常需要计算不同盐类溶液的pH值。其中,磷酸氢二钠(Na₂HPO₄)是一种常见的弱酸盐,其水溶液呈碱性。本文将详细说明如何计算Na₂HPO₄溶液的pH值,并提供一个简洁明了的总结表格。
一、Na₂HPO₄的性质
Na₂HPO₄是磷酸(H₃PO₄)的第二步离解产物,属于两性物质。它在水中会部分水解,生成HPO₄²⁻和OH⁻,使溶液呈碱性。
反应式如下:
$$
\text{HPO}_4^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{PO}_4^- + \text{OH}^-
$$
因此,Na₂HPO₄溶液的pH值主要由HPO₄²⁻的水解决定。
二、计算方法
要计算Na₂HPO₄溶液的pH,可以采用以下步骤:
1. 确定HPO₄²⁻的水解常数Kb
HPO₄²⁻是H₂PO₄⁻的共轭碱,其Kb可通过H₃PO₄的Ka值计算得出:
$$
K_b = \frac{K_w}{K_{a2}}
$$
其中,Kw为水的离子积(25°C时约为1.0×10⁻¹⁴),Ka2是H₃PO₄的第二步离解常数(约6.2×10⁻⁸)。
所以:
$$
K_b = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{6.2 \times 10^{-8}} \approx 1.61 \times 10^{-7}
$$
2. 建立水解平衡表达式
假设Na₂HPO₄的浓度为c mol/L,则:
$$
\text{HPO}_4^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{PO}_4^- + \text{OH}^-
$$
初始浓度:c → 0 → 0
平衡浓度:c - x → x → x
3. 代入Kb表达式并求解x
$$
K_b = \frac{x^2}{c - x} \approx \frac{x^2}{c}
$$
解得:
$$
x = \sqrt{K_b \cdot c}
$$
这里x即为[OH⁻]的浓度。
4. 计算pOH与pH
$$
\text{pOH} = -\log[x
$$
$$
\text{pH} = 14 - \text{pOH}
$$
三、示例计算
假设Na₂HPO₄的浓度为0.1 mol/L,计算其pH:
1. Kb = 1.61×10⁻⁷
2. x = √(1.61×10⁻⁷ × 0.1) ≈ √(1.61×10⁻⁸) ≈ 1.27×10⁻⁴
3. pOH = -log(1.27×10⁻⁴) ≈ 3.89
4. pH = 14 - 3.89 = 10.11
四、总结表
| 参数 | 数值 |
| Na₂HPO₄浓度 | 0.1 mol/L |
| Kb (HPO₄²⁻) | 1.61×10⁻⁷ |
| [OH⁻] | 1.27×10⁻⁴ mol/L |
| pOH | 3.89 |
| pH | 10.11 |
五、注意事项
- 实际计算中,若浓度较高或Kb较小,需考虑x对c的影响。
- 若有其他离子存在,可能会影响水解平衡,需进行更复杂的分析。
- 实验测定更准确,尤其在高浓度或复杂体系中。
通过上述方法,可以较为准确地估算Na₂HPO₄溶液的pH值,适用于教学和基础实验参考。
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