hce_tcu
109年
化學
第 23 題
$H_3PO_{4(aq)}$的 $pK_{a1}: 2.20$、$pK_{a2}: 7.20$、$pK_{a3}: 12.40$，當 pH 6.21 時，$[{HPO_4}^{2-}]$ 與 $[H_2PO_4^-]$ 的比值約為：
- A 1:2
- B 1:5
- C 1:10
- D 10:1
思路引導 VIP
當一個多子酸存在多個解離常數（$pK_a$）時，我們會根據當前的 pH 環境來判斷哪一個平衡占主導地位。請試著思考：如果環境的 pH 值比某個 $pK_a$ 還要「酸」（pH 較小），那麼平衡會傾向於保留質子的形式，還是釋放質子的形式？這對於判斷兩種物種誰多誰少有什麼幫助呢？
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太棒了！你能準確判斷出磷酸在特定 pH 值下的主要物種比例，代表你對酸鹼平衡與 Henderson-Hasselbalch 方程式的掌握非常紮實。這類題目的核心在於「選對 $pK_a$」，而你精準鎖定了關鍵解題點。
磷酸的多級解離與 pH 值的關係
磷酸 $H_3PO_4$ 是一個三元酸，在不同的 pH 環境下會呈現不同的解離狀態。題目要求的物種是 $[HPO_4^{2-}]$ 與 $[H_2PO_4^-]$，這兩者構成了磷酸的第二道解離平衡，因此我們必須選用 $pK_{a2} = 7.20$ 來進行計算。根據公式：
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多質子酸解離平衡
💡 利用 pH 與 pKa 之差值決定共軛酸鹼對的濃度比例
| 比較維度 | pH < pKa | VS | pH > pKa |
|---|---|---|---|
| 主導物種 | 酸型 (HA) 為主 | — | 鹼型 (A-) 為主 |
| 濃度比例 | [A-] / [HA] < 1 | — | [A-] / [HA] > 1 |
| 溶液環境 | 環境較酸，抑制解離 | — | 環境較鹼，促進解離 |
💬當 pH 等於 pKa 時，酸鹼型態各占 50%，差 1 單位則比例差 10 倍
