Question

磷酸（H₃PO₄）在溶液中能够以H₃PO₄、H₂PO₄^-、HPO₄^2-和PO₄^3-四种粒子的形式存在，当溶液中的pH发生变化时，其中任一种粒子的物质的量占四种粒子总物质的量的分数δ也可能发生变化．图是H₃PO₄溶液中，各种粒子的物质的量分数δ随pH变化曲线：
（1）设磷酸总浓度为c（总），写出c（总）与各粒子浓度间的关系式

 

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（2）向Na₃PO₄溶液中逐滴滴入稀盐酸，在pH从8降到6的过程中发生的主要反应的离子方程式为

 

，pH=6时，溶液中存在的阴离子有

 

．
（3）由图可知，Na₂HPO₄溶液呈碱性，其原因是

 

．
（4）向Na₃PO₄稀溶液中加入Na₃PO₄固体，c（Na⁺）/c（PO₄^3-）的比值将

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（5）羟基磷灰石[Ca₅（PO₄）₃OH]是一种重要的生物无机材料，其常用的制备方法有两种：方法A：用浓氨水分别调Ca（NO₃）₂和（NH₄）₂HPO₄溶液的pH约为12：在剧烈搅拌下，将（NH₄）₂HPO₄溶液缓慢滴入Ca（NO₃）₂溶液中．
方法B：剧烈搅拌下，将H₃PO₄溶液缓慢滴加到Ca（OH）₂悬浊液中．
回答下列问题：
①完成方法A和方法B中制备Ca₅（PO₄）₃OH的化学反应方程式
A.5Ca（NO₃）₂+3（NH₄）₂HPO₄+4NH₃?H₂O→Ca₅（PO₄）₃OH↓+

 

+

 

．
B.5Ca（OH）₂+3H₃PO₄=

 

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②与方法A相比，方法B的优点是

 

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③牙齿表面的物质主要是Ca₅（PO₄）₃OH，糖黏附在牙齿上在酶的作用下产生酸性物质，易造成龋齿，结合化学平衡移动原理，分析其原因

 

．

Answer 1

考点：弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）根据P原子守恒分析；
（2）根据图象分析，当向溶液中滴加稀盐酸时，溶液中离子的变化判断发生的离子反应；当pH=6时，根据图象确定溶液中存在的阴离子；
（3）根据图象分析，当溶液中存在HPO₄^-时溶液的pH值确定溶液的酸碱性，从而确定HPO₄^-的电离程度和水解程度的相对大小；
（4）先根据磷酸钠盐的类型确定钠离子和磷酸根离子的关系，再碳酸根离子浓度的变化来分析；
（5）根据原子守恒可以配平反应方程式，方法A与方法B对比，主要是A产物有副产物NH₄NO₃，原子利用率不高；结合其电离平衡可以分析酸会促进其电离而溶解，造成龋齿．

解答： 解：（1）磷酸（H₃PO₄）在溶液中能够以H₃PO₄、H₂PO₄^-、HPO₄^2-、和PO₄^3-四种粒子形式存在，无论以何种离子存在，但总的P原子总数与原磷酸中P原子相等，
所以c（总）=c（H₃PO₄）+c（H₂PO₄^-）+c（HPO₄^2-）+c（PO₄^3-），
故答案为：c（总）=c（H₃PO₄）+c（H₂PO₄^-）+c（HPO₄^2-）+c（PO₄^3-）；
 （2）根据图象知，当向溶液中滴加稀盐酸时，溶液中H₂PO₄^-增加，HPO₄^2-减少，所以是溶液中的HPO₄^2-和氢离子发生生成
H₂PO₄^-，离子方程式为：HPO₄^2-+H⁺═H₂PO₄^-，
当pH=6时，根据图象知，溶液中存在的阴离子为H₂PO₄^-、HPO₄^2-和OH^-，
故答案为：HPO₄^2-+H⁺═H₂PO₄^-；H₂PO₄^-、HPO₄^2-和OH^-；
（3）Na₂HPO₄溶液呈碱性，根据图象知，当溶液中存在HPO₄^-时，溶液呈碱性，说明HPO₄^-在溶液中的水解程度大于电离程度，导致溶液中氢离子浓度小于氢氧根离子的浓度，
故答案为：HPO₄^2-的水解大于其电离；
（4）磷酸钠是强碱弱酸盐，所以弱酸根离子能发生水解，导致溶液中c（Na⁺）/c（PO₄^3-）＞3； PO₄^3-+H₂O?HPO₄^2-+OH^-，当向溶液中加入Na₃PO₄固体，导致溶液中磷酸根离子的浓度增大，故c（Na⁺）/c（PO₄^3-）的值减小，
故答案为：减小；
（5）①从质量守恒的角度思考，5molCa（NO₃）₂、3mol（NH₄）₂HPO₄和4molNH₃?H₂O反应生成1molCa₅（PO₄）₃OH、
10molNH₄NO₃和3molH₂O，反应的化学方程式为
5Ca（NO₃）₂+3（NH₄）₂HPO₄+4NH₃?H₂O=Ca₅（PO₄）₃OH↓+10NH₄NO₃+3H₂O，从质量守恒的角度思考，5molCa（OH）₂和3mol
H₃PO₄反应生成1molCa₅（PO₄）₃OH和9molH₂O，
该反应的化学方程式为5Ca（OH）₂+3H₃PO₄=Ca₅（PO₄）₃OH↓+9H₂O，
故答案为：10NH₄NO₃；3H₂O；Ca₅（PO₄）₃OH↓+9H₂O；
②与方法A相比，方法B的优点是副产品为水，没有其它副产品，工艺简单，
故答案为：唯一副产物是水，工艺简单；
③反应平衡：Ca₅（PO₄）₃OH（s）  5Ca²⁺（aq）+3PO₄^3-（aq）+OH^-（aq），酸性物质使沉淀溶解向右移动，
导致Ca₅（PO₄）₃OH溶解，造成龋齿，
故答案为：酸性物质使沉淀溶解平衡：Ca₅（PO₄）₃OH（s）  5Ca²⁺（aq）+3PO₄^3-（aq）+OH^-（aq）向右移动，导致Ca₅（PO₄）₃OH溶解，造成龋齿．

点评：本题考查了溶液中原子守恒、盐类的水解对难溶电解质的溶解平衡和酸碱反应等知识点，对学生书写化学反应方程形式的能力、读图解析和方案评价能力，以及化学平衡知识的综合应用能力要求较高，但难度不是很大．