Дано:
m(H3PO4) = 19,6 г (масса фосфорной кислоты)
m(Na2HPO4) = 30 г (масса дигидрофосфата натрия)
V = 1 л (объем раствора)
Найти:
pH фосфорно-натриевого буферного раствора.
Решение с расчетом:
Сначала определим количество вещества фосфорной кислоты и дигидрофосфата натрия в растворе:
n(H3PO4) = m(H3PO4) / M(H3PO4) = 19,6 г / 98 г/моль = 0,2 моль
n(Na2HPO4) = m(Na2HPO4) / M(Na2HPO4) = 30 г / (23*2 + 31 + 16*4) г/моль = 0,2 моль
Теперь определим концентрацию компонентов раствора:
c(H3PO4) = n(H3PO4) / V = 0,2 моль / 1 л = 0,2 моль/л
c(Na2HPO4) = n(Na2HPO4) / V = 0,2 моль / 1 л = 0,2 моль/л
Теперь рассчитаем отношение концентраций для использования уравнения Гендерсона-Хассельбальха:
pKa1 (H3PO4) ≈ 2,15
pKa2 (H3PO4) ≈ 7,2
pKa3 (H3PO4) ≈ 12,35
Используем уравнение Гендерсона-Хассельбальха:
pH = pKa + log([H2PO4-] / [H3PO4])
Для этого буферного раствора будет две рабочие стадии:
1. H3PO4 ⇌ H+ + H2PO4-
2. H2PO4- ⇌ H+ + PO4^3-
Чтобы найти pH, сначала найдем концентрацию ионов водорода в растворе:
c(H3PO4) = 0,2 моль/л
c(H2PO4-) = 0,2 моль/л
Теперь рассчитаем значения по формуле Хассельбальха:
pH = pKa + log(c(H2PO4-) / c(H3PO4))
pH = 7,2 + log(0,2 / 0,2)
pH = 7,2 + log(1)
pH = 7,2 + 0
pH = 7,2
Ответ: pH фосфорно-натриевого буферного раствора составит 7,2.