3.28 g Na3PO4 and 300.0 mL of 0.180 M HCl pH

3.28 g Na3PO4 and 300.0 mL of 0.180 M HCl pH

 

 

Neutralization reactions involving either a strong acid or a strong base go essentially to completion, and therefore we must take such neutralizations into account before calculating concentrations in mixtures of acids and bases. Consider a mixture of 3.28 g of Na3PO4 and 300.0 mL of 0.180 M HCl. Write balanced net ionic equations for the neutralization reactions, and calculate the pH of the solution.

 

 

강산이나 강염기를 포함하는 중화 반응은 본질적으로 완전히 진행한다. 그러므로 산과 염기의 혼합물에서 농도를 계산하기 전에 그러한 중화 반응을 고려해야 한다. 3.28 g의 Na3PO4와 0.180 M HCl 300.0 mL의 혼합물을 생각해 보자. 이 중화 반응의 균형 알짜 이온 반응식을 쓰고, 이 용액의 pH를 계산하시오.

 

 

 

중화 반응 전, 각 반응물의 몰수를 계산하면,

 

Na3PO4의 몰질량 = 163.94 g/mol 이므로,

3.28 g / (163.94 g/mol) = 0.0200 mol Na3PO4

 

(0.180 mol/L) (300.0/1000 L) = 0.0540 mol HCl

 

 

 

Na3PO4(aq) → 3Na^+(aq) + PO4^3-(aq)

---> PO4^3-(aq)의 몰수 = 0.0200 mol

 

HCl(aq) → H^+(aq) + Cl^-(aq)

---> H^+(aq)의 몰수 = 0.0540 mol

 

H^+(aq)와 PO4^3-(aq)의 중화 반응이다.

 

 

 

1단계 반응의 한계 반응물은 PO4^3-(aq) 이므로,

 

............. H^+(aq) + PO4^3-(aq) ⇌ HPO4^2-(aq)

초기(mol): 0.0540 ... 0.0200 ... 0

변화(mol): –0.0200 ... –0.0200 ... +0.0200

평형(mol): 0.0340 ... 0 ... 0.0200

 

 

 

2단계 반응의 한계 반응물은 HPO4^2-(aq) 이므로,

 

............. H^+(aq) + HPO4^2-(aq) ⇌ H2PO4^-(aq)

초기(mol): 0.0340 ... 0.0200 ... 0

변화(mol): –0.0200 ... –0.0200 ... +0.0200

평형(mol): 0.0140 ... 0 ... 0.0200

 

 

 

3단계 반응의 한계 반응물은 H^+(aq) 이므로,

 

............. H^+(aq) + H2PO4^-(aq) ⇌ H3PO4(aq)

초기(mol): 0.0140 ... 0.0200 ... 0

변화(mol): –0.0140 ... –0.0140 ... +0.0140

평형(mol): 0 ... 0.0060 ... 0.0140

 

 

300x250

 

 

HCl에서 이온화된 모든 H^+가 중화되었다.

 

 

 

중화점(당량점)에서,

남아 있는 각 물질의 몰농도를 계산하면,

 

[H3PO4] = 0.0140 mol / (300.0/1000 L)

= 0.0467 M

 

[H2PO4^-] = 0.0060 mol / (300.0/1000 L)

= 0.0200 M

 

 

 

용액의 pH는

H3PO4의 이온화 반응에 의해 결정된다.

 

 

 

.......... H3PO4(aq) ⇌ H^+(aq) + H2PO4^-(aq)

초기(M): 0.0467 ... 0 ... 0.0200

변화(M): –x ... +x ... +x

평형(M): 0.0467–x ... x ... 0.0200+x

 

 

 

Ka = [H^+] [H2PO4^-] / [H3PO4]

= (x) (0.0200+x) / (0.0467–x) = 7.5×10^(-3) = 0.0075

 

x^2 + 0.0200x = (0.0467)(0.0075) – 0.0075x

 

x^2 + 0.0275x – (0.0467)(0.0075) = 0

 

 

 

근의 공식으로 x를 계산하면,

( 참고: 근의 공식 계산기 https://ywpop.tistory.com/3302 )

 

x = 0.00947 M = [H^+]

 

 

 

pH = –log[H^+]

= –log(0.00947)

= 2.02

 

 

 

답: pH = 2.02

 

 

 

 

[키워드] HCl + Na3PO4 반응 기준, HCl + Na3PO4 중화 반응 기준