化学について

化学について質問です。回答して頂けたら嬉しいです。




リン酸を溶かすと三段階の電離をする　（）内はイオン化数です

(1)　H3PO4⇔H(+)　＋ H2PO(4-)　　　　　K1＝7.5*10(-3) [mol/L]※マイナス三乗

(2)　H2PO4(-) ⇔　H(+)　＋　HPO4(2-)　　　　　K2=6.2*10(-8) [mol/L]

(3)　HPO4(2-) ⇔　H(+) ＋　PO4（3-） K3＝4.8*10(-13) [mol/L]



今、0.020 mol/L のNaH2PO4 水溶液50mLに

0.020 mol/L　のNa2HPO4　水溶液50mLを加えてかき混ぜると

(1)(2)から出た　2 H2PO4(1-) ⇔　H3PO4 ＋　HPO4(2-)　　…(4)

(2)(3)から出た　2HPO4(2-) ⇔H2PO4(1-) ＋　PO4(3-)　　…(5)

の平衡はルシャトリエの原理より左側に移動する。



したがって、溶液中では、近似的に[H2PO4(1-)] = [HPO4(2-)]　＝　X mol/L が成立する


また、溶液中では(2)の化学平衡が成立しているので、混合溶液の水素イオン濃度[H+]はYmol/Lとなる。


問：XとYを求めよ。



どうか、皆さんのお力を貸していただきたいです。

失礼しました。

No.2 回答者： nious 回答日時： 2012/01/20 10:46

先ず、ルシャトリエ が 云々の前に、

反応(4)の平衡定数：K＝K2/K1＝8.3・10^(-6)＜＜1
反応(5)の平衡定数：K＝K3/K2＝7.7・10^(-6)＜＜1

である点が重要です。つまり平衡は元々非常に左に偏っています。

ルシャトリエ により更に左に偏るから、[H2PO4^-]≒[HPO4^2-]≒0.02/2＝0.01M＝x と見做す事が可能でしょう。

すると、[H^+][HPO4^2-]/[H2PO4^-]≒[H^+]＝K2＝y と近似が出来るでしょう。

No.1 回答者： doc_sunday 回答日時： 2012/01/20 09:44

ひどく強引な議論ですが、

これが成り立つなら、(2)から、
[H^+][HPO4^2-]/[H2PO4^-]=K2=6.2*10(-8) [mol/L]
が成り立ち、
[H2PO4^1-] = [HPO4^2-]
を代入すれば、
[H^+]=K2=6.2*10(-8) [mol/L]=Ｙ[mol/L]
になるはず。