Question

12．磷的重要化合物NaH₂PO₄可通過(guò)H₃PO₄與NaOH溶液反應(yīng)獲得．工業(yè)上為了使反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NaH₂PO₄，通常將pH控制在2.1～7.2之間（已知磷酸的各級(jí)電離常數(shù)為K₁=7.1×10^-3、K₂=6.3×10^-8、K₃=4.2×10^-13，lg7.1≈0.9、lg6.3≈0.8、lg4.2≈0.6）．Na₂HPO₄溶液顯堿性，若向溶液中加入足量的CaCl₂溶液，則溶液顯酸性，其原因是3Ca²⁺+2HPO₄^2-=Ca₃（PO₄ ）₂↓+2H⁺（用離子方程式表示）．

Answer 1

分析 H₃PO₄?H⁺+H₂PO₄^-K₁=7.1×10^-3；H₂PO₄^-?H⁺+HPO₄^2-K₂=6.3×10^-8；HPO₄^2-?H⁺+HPO₄^3-K₃=4.2×10^-13；上一級(jí)電離產(chǎn)生的H⁺對(duì)下一級(jí)電離有抑制作用；為獲得盡可能純的NaH₂PO₄，需H₂PO₄^-濃度最大，根據(jù)K₁、K₂、以及pH=-lgc（H⁺）計(jì)算；若向Na₂HPO₄溶液中加入足量的CaCl₂溶液，HPO₄^2-離子和Ca²⁺離子反應(yīng)生成沉淀，促進(jìn)HPO₄^2-的電離，溶液顯示酸性．

解答 解：為獲得盡可能獲得NaH₂PO₄，需配制磷酸、磷酸二氫鈉的緩沖溶液，當(dāng)溶液全部為磷酸溶液時(shí)，磷酸以第一步電離為主，所以H₃PO₄?H⁺+H₂PO₄^-K₁=7.1×10^-3；PH=-lgc（H⁺）=3-lg7.1≈2.1，
當(dāng)溶液全部為NaH₂PO₄溶液時(shí)，H₂PO₄^-?H⁺+HPO₄^2-K₂=6.3×10^-8，所以pH=-lgc（H⁺）=8-lg6.3≈7.2，
所以pH應(yīng)控制介于2.1～7.2之間；HPO₄^2-離子既能發(fā)生電離又能發(fā)生水解，電離反應(yīng)式為HPO₄^2-?PO₄^3-+H⁺，水解反應(yīng)式為HPO₄^2-+H₂O?H₂PO₄^-+OH^-，溶液呈堿性，說(shuō)明水解程度大于電離程度；由于HPO₄^2-離子和Ca²⁺離子反應(yīng)生成沉淀：3Ca²⁺+2HPO₄^2-═Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺，促進(jìn)HPO₄^2-的電離，溶液則顯酸性；
故答案為：2.1～7.2；3Ca²⁺+2HPO₄^2-=Ca₃（PO₄ ）₂↓+2H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了弱電解質(zhì)的電離、pH的計(jì)算，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，注意把握多元弱酸電離平衡的特點(diǎn)．