磷酸氫鈉的制備及電離平衡與ｐＨ值關系的探究

前言

Na HPO #8226;12H O是酸式鹽，其水溶液呈堿性。衡量堿性大小的標準是其水溶液的pH值。pH值的大小隨其濃度的變化而變化。我們可以通過數學手段推導出pH值與濃度之間的關系，這種關系通過實驗可以證明是否正確。因此，我們首先制備Na HPO #8226;12H O，再按不同濃度測定其pH值。制備時應注意提高產率，其手段主要是通過控制pH值。

一、實驗原理

當用NaOH中和掉H PO 的兩個H （pH值約為9.2）濃縮后得到Na HPO #8226;12H O無色菱形晶體，在空氣中迅速風化，可溶于水并呈堿性，用方程式表示為：

2NaOH+H PO =Na HPO ＋2H O

把Na HPO 溶于水后，有這樣的反應：Na HPO =2Na ＋HPO ，屬完全電離，而HPO既能部分離解為PO，又能部分水解為H PO，因此HPO在水中有如下反應：

HPO=H +PO(電離)

Ka = （1）

HPO＋H O=H PO+ OH（水解）

Kh = （2）

水的電離平衡：Kw=［H ］［OH ］（３）

質量平衡：HPO的三級電離和二級水解程度甚小，把［HPO］和HPO起始濃度看為相等，且與Na HPO中HPO濃度相等，令之為C。

［Na ］=2C=2［HPO］+2 ［H PO］+2［ PO］（４）

電荷平衡：每個［HPO］所帶電荷為2，［ PO］所帶電荷為3，每升溶液中由［HPO］，［PO］提供所帶電荷的物質的量分別等于其濃度的2倍、3倍。

［Na ］＋［H ］=［OH ］+2［HPO］+3［PO］+［H PO］（5）

由（5）-（4）式得：［H ］＋［H PO］=［PO］+［OH ］（6）

由（1）得：［ PO］=Ka［HPO］/ ［H ］ （７）

由（2）得：［H PO］=［HPO］Kh /［OH ］=［HPO］Kw/［OH ］Ka =［HPO］［H ］/ Ka （８）

將（3）、（7）、（8）帶入（6）式：

［H ］＋［HPO］［H ］/ Ka =Ka ［HPO］/［H ］＋Kw/［H ］

［H ］ ＋［HPO］［H ］ / Ka =Ka ［HPO］＋Kw

［H ］ (1+［HPO］［H ］ / Ka)=Ka ［HPO］＋Kw

［H ］ ﹛Ka +［HPO］﹜=Ka(Ka ［HPO］＋Kw)

［H ］=

［HPO］=C

［H ］=

此式即為［H ］和溶液濃度的關系式，可以換算為pH值與濃度的關系式。

二、儀器試劑

托盤天平 一臺 蒸發皿（100ml）一只

分析天平 一臺石棉網兩塊

燒杯（100ml）一只 表面皿 兩塊

（200ml）一只 電爐

（500ml）一只 PHS-2酸度計

分析純H PO6mol/L NaOH2mol/L NaOH

分析純乙醇精密pH試紙廣泛pH試紙

三、實驗方法

取5ml化學純H PO 于200ml的燒杯中，加入70ml蒸餾水，攪勻后加入6mol/L NaOH（約需20ml），調節pH值為9.2（中和到pH值為9時可充分攪拌緩慢滴加2mol/L NaOH調到9.2）。將溶液轉到蒸發皿中緩慢加熱濃縮至出現晶膜，冷卻至室溫，不斷攪拌，待晶體析出后迅速攪拌，防止結塊。在室溫下風干24小時以上稱量，計算產率。

稱取制得晶體0.3580g，配制成0.01mol/L溶液，在PHS-2酸度計上測其pH值。

四、實驗結果

五、結果討論

從實驗結果可以看出，實驗結果與原理中所推導結果基本符合。

實驗中從調pH值和蒸發溫度兩方面考慮，pH值出現小偏差，在9.0左右是正常的。

對于產率高低主要注意到減小損失和調pH值盡量準確，但產率沒達到要求，在實驗條件允許的情況下可進一步探討。

參考文獻：

［１］華中師范大學，東北師范大學，陜西師范大學.分析化學.高等教育出版社，1986.

［２］華中師范大學，東北師范大學，陜西師范大學.分析化學實驗.高等教育出版社，1987.

［３］北京師范大學，華中師范大學，南京師范大學.無機化學.高等教育出版社，1992.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”