Рассчитать мольную долю PO43- в растворе фосфорной кислоты при рН = 12,42.

H3PO4 как трехосновная кислота диссоциирует на ионы в три ступени:
1. H3PO4 → H+ + H2PO4 – , K1 = [H+][H2PO4– ]/[H3PO4] = 7,59 ⋅ 10^–3
2. H2PO4 – → H+ + HPO4 2– , K2 = [H+][HPO4 2–]/[H2PO4– ] = 6,31 ⋅ 10^–8
3. HPO4 2– → H+ + PO4 3– , K3 = [H+][PO4 3–]/[HPO4 2–] = 1,26⋅10^–12.
Таким образом, в растворе H3PO4 содержатся различные частицы, и нейтральные, и заряженные: H3PO4, H2PO4–,HPO4 2–, PO4 3–, H2O, OH–, H+.

Часто при рассмотрении равновесий в растворах кислот и оснований используют не константы диссоциации, а их отрицательные логарифмы, по аналогии с рН.
Для фосфорной кислоты рК1 = 2,12, рК2 =7,20, рК3 = 11,90.

При равенстве рН раствора и рК диссоциации в нем кислоты концентрации диссоциированной и недиссоциированной форм равны друг другу. Тогда при рН=рК3 отношение концентраций диссоциированной и недиссоциированной форм =1, т.е. [PO4 3–]=[HPO4 2–]
В таком растворе конц-и ионов H2PO4– и недиссоц. м-л H3PO4 очень мала, и ими можно пренебречь.
Кроме того, рН=12,42 отсюда [H+] = 10^-12,42 = 3,8 ∙ 10^-13 - очень мала, можно пренебречь
Таким образом, для расчета мольной доли остаются 4 вида частиц: HPO4 2–, PO4 3–, H2O, OH–
[OH-] = 10^(12,42-14)=10^-1,58 = 0,0263 моль/л

При рН=12,42:
K3 = [H+][PO4 3–]/[HPO4 2–]
lg [PO4 3–]/[HPO4 2–] = рН - рК3 = 12,42 - 11,90 = 0,52
[PO4 3–]/[HPO4 2–] = 10^0,52 = 3,31
поэтому [HPO4 2–] = [PO4 3–]/3,31

Объяснение:

1 верно

2 верно

3 неверно

4 неверно

5 верно

6 верно

7 верно