Question

12．磷的重要化合物NaH₂PO₄可通过H₃PO₄与NaOH溶液反应获得．工业上为了使反应的主要产物是NaH₂PO₄，通常将pH控制在2.1～7.2之间（已知磷酸的各级电离常数为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溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl₂溶液，则溶液显酸性，其原因是3Ca²⁺+2HPO₄^2-=Ca₃（PO₄ ）₂↓+2H⁺（用离子方程式表示）．

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；上一级电离产生的H⁺对下一级电离有抑制作用；为获得尽可能纯的NaH₂PO₄，需H₂PO₄^-浓度最大，根据K₁、K₂、以及pH=-lgc（H⁺）计算；若向Na₂HPO₄溶液中加入足量的CaCl₂溶液，HPO₄^2-离子和Ca²⁺离子反应生成沉淀，促进HPO₄^2-的电离，溶液显示酸性．

解答 解：为获得尽可能获得NaH₂PO₄，需配制磷酸、磷酸二氢钠的缓冲溶液，当溶液全部为磷酸溶液时，磷酸以第一步电离为主，所以H₃PO₄?H⁺+H₂PO₄^-K₁=7.1×10^-3；PH=-lgc（H⁺）=3-lg7.1≈2.1，
当溶液全部为NaH₂PO₄溶液时，H₂PO₄^-?H⁺+HPO₄^2-K₂=6.3×10^-8，所以pH=-lgc（H⁺）=8-lg6.3≈7.2，
所以pH应控制介于2.1～7.2之间；HPO₄^2-离子既能发生电离又能发生水解，电离反应式为HPO₄^2-?PO₄^3-+H⁺，水解反应式为HPO₄^2-+H₂O?H₂PO₄^-+OH^-，溶液呈碱性，说明水解程度大于电离程度；由于HPO₄^2-离子和Ca²⁺离子反应生成沉淀：3Ca²⁺+2HPO₄^2-═Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺，促进HPO₄^2-的电离，溶液则显酸性；
故答案为：2.1～7.2；3Ca²⁺+2HPO₄^2-=Ca₃（PO₄ ）₂↓+2H⁺．

点评 本题考查了弱电解质的电离、pH的计算，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力，注意把握多元弱酸电离平衡的特点．