Дано:
Мольное отношение дигидрофосфата калия (KH2PO4) к гидрофосфату калия (K2HPO4) = 16:1
pKa2(H3PO4) = 7.21
Найти:
pH раствора
Решение с расчетом:
1. Рассмотрим реакцию диссоциации дигидрофосфата калия в воде:
KH2PO4 ⇌ K+ + H2PO4-
2. Рассмотрим реакцию диссоциации гидрофосфата калия в воде:
K2HPO4 ⇌ 2K+ + HPO42-
3. Из условия задачи известно, что мольное отношение KH2PO4 к K2HPO4 равно 16:1. Это означает, что в растворе количество ионов H2PO4- в 16 раз больше, чем количество ионов HPO42-.
4. Так как реакция диссоциации гидрофосфата калия происходит в два этапа, рассмотрим оба:
K2HPO4 ⇌ 2K+ + HPO42- (этап 1)
HPO42- ⇌ H+ + PO43- (этап 2)
5. В результате реакции диссоциации дигидрофосфата калия и гидрофосфата калия, в растворе будут присутствовать ионы K+, H2PO4-, HPO42- и PO43-. Концентрация ионов H2PO4- будет в 16 раз больше, чем концентрация ионов HPO42-.
6. Для рассчета pH раствора, воспользуемся уравнением Гендерсона-Хассельбальха для второй ступени диссоциации фосфорной кислоты:
pH = pKa2 + log([HPO42-]/[H2PO4-])
7. Из условия задачи известно, что мольное отношение H2PO4- к HPO42- равно 16:1. Это означает, что концентрация H2PO4- в растворе равна 16 разам концентрации HPO42-.
8. Подставим эти значения в уравнение:
pH = 7.21 + log(1/16) = 7.21 - log(16) ≈ 6.21
Ответ:
pH раствора ≈ 6