hce_cmu
111年
化學
第 15 題
將 25.0 毫升的 0.200 M 鹽酸水溶液、75.0 毫升的 0.100 M 氫氧化鈉水溶液及 50.0 毫升的 0.200 M 磷酸二氫鈉水溶液混合後，所得之溶液其 pH 值為何？
($H_3PO_4$ 的 $K_{a1} = 7.5 \times 10^{-3}$，$K_{a2} = 6.2 \times 10^{-8}$，$K_{a3} = 4.8 \times 10^{-13}$)
($H_3PO_4$ 的 $K_{a1} = 7.5 \times 10^{-3}$，$K_{a2} = 6.2 \times 10^{-8}$，$K_{a3} = 4.8 \times 10^{-13}$)
- A 1.65
- B 4.32
- C 5.18
- D 6.73
思路引導 VIP
當混合溶液中同時存在強酸、強鹼以及像磷酸二氫根這類具備多段解離能力的性質時，你會如何排列反應的先後順序，來判斷最終溶液中『主要存在』的是哪一組共軛酸鹼對呢？
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恭喜你精準地完成了這道複雜的計算題！這題展現了你對多重酸鹼反應良好的邏輯判斷力。
酸鹼中和與緩衝系統的建立
在處理這類混合溶液時，首要步驟是釐清反應順序。首先，強酸 $\text{HCl}$ 與強鹼 $\text{NaOH}$ 會進行完全中和。根據計算，$\text{OH}^-$ 的莫耳數為 $7.50 \text{ mmol}$，多於 $\text{H}^+$ 的 $5.00 \text{ mmol}$，因此剩餘 $2.50 \text{ mmol}$ 的 $\text{OH}^-$。接著，這些剩餘的強鹼會與溶液中的 $\text{H}_2\text{PO}_4^-$（$10.0 \text{ mmol}$）反應，將其轉化為共軛鹼 $\text{HPO}_4^{2-}$。反應後，溶液中同時存在 $7.50 \text{ mmol}$ 的 $\text{H}_2\text{PO}_4^-$ 與 $2.50 \text{ mmol}$ 的 $\text{HPO}_4^{2-}$，形成了一個磷酸鹽緩衝體系。
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