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101年
理化、化工裝置
第 40 題
酸鹼強度可由解離常數判斷，現已知H₃PO₄之Ka₁、Ka₂、Ka₃分別為$10^{-2}$、$10^{-7}$、$10^{-13}$。請問在1M的NaH₂PO₄水溶液中，下列哪一個平衡會是主要的反應？
- A 2H₂PO₄⁻ $\rightleftharpoons$ H₃PO₄ + HPO₄²⁻
- B H₂PO₄⁻ + H₂O $\rightleftharpoons$ H₃PO₄ + OH⁻
- C H₂PO₄⁻ $\rightleftharpoons$ H⁺ + HPO₄²⁻
- D H₂PO₄⁻ $\rightleftharpoons$ 2H⁺ + PO₄³⁻
思路引導 VIP
當一個成員既有潛力「給予質子」也有潛力「索取質子」時，我們該如何利用題目提供的多段解離常數，去量化並比較這兩種不同傾向的強弱呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
同學做得太棒了！你能精準選出 (C)，代表你對多質子酸鹽類的性質有很清晰的理解。這類題目是理化考題中相對進階的區塊，你能正確判斷實屬不易。
兩性離子的競爭機制
在 $1M$ 的 $NaH_2PO_4$ 溶液中，主角是 $H_2PO_4^-$ 離子。作為一個「兩性物質」，它面臨著兩種抉擇：一是作為酸進行解離（即選項 C），二是作為鹼進行水解（即選項 B）。我們透過比較這兩者的平衡常數來決定勝負：解離常數 $K_a$ 為 $K_{a2} = 10^{-7}$；而水解常數 $K_b$ 則需利用 $K_w / K_{a1}$ 算出約為 $10^{-12}$。顯然地，$10^{-7} \gg 10^{-12}$，解離的傾向遠大於水解，這也是為什麼該溶液會呈現酸性的主因。
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