磷酸（H3PO4）在溶液中能够以H3PO4、H2PO4-、HPO42-和PO43-四种粒子的形式存在，当溶液中的pH发生变化时

Question

磷酸（H3PO4）在溶液中能够以H3PO4、H2PO4-、HPO42-和PO43-四种粒子的形式存在，当溶液中的pH发生变化时，其中任一种粒子的物质的量占四种粒子总物质的量的分数δ也可能发生变化．图是H3PO4溶液中，各种粒子的物质的量分数δ随pH变化曲线：（1）设磷酸总浓度为c（总），写出c（总）与各粒子浓度间的关系式______．（2）向Na3PO4溶液中逐滴滴入稀盐酸，在pH从8降到6的过程中发生的主要反应的离子方程式为______，pH=6时，溶液中存在的阴离子有______．（3）由图可知，Na2HPO4溶液呈碱性，其原因是______．（4）向Na3PO4稀溶液中加入Na3PO4固体，c（Na+）/c（PO43-）的比值将______（填“增大”、“减小”或“不变”）．（5）羟基磷灰石[Ca5（PO4）3OH]是一种重要的生物无机材料，其常用的制备方法有两种：方法A：用浓氨水分别调Ca（NO3）2和（NH4）2HPO4溶液的pH约为12：在剧烈搅拌下，将（NH4）2HPO4溶液缓慢滴入Ca（NO3）2溶液中．方法B：剧烈搅拌下，将H3PO4溶液缓慢滴加到Ca（OH）2悬浊液中．回答下列问题：①完成方法A和方法B中制备Ca5（PO4）3OH的化学反应方程式A.5Ca（NO3）2+3（NH4）2HPO4+4NH3?H2O→Ca5（PO4）3OH↓+______+______．B.5Ca（OH）2+3H3PO4=______．②与方法A相比，方法B的优点是______．③牙齿表面的物质主要是Ca5（PO4）3OH，糖黏附在牙齿上在酶的作用下产生酸性物质，易造成龋齿，结合化学平衡移动原理，分析其原因______．

Answer 1

（1）磷酸（H₃PO₄）在溶液中能够以H₃PO₄、H₂PO₄^-、HPO₄^2-、和PO₄^3-四种粒子形式存在，无论以何种离子存在，但总的P原子总数与原磷酸中P原子相等，
所以c（总）=c（H₃PO₄）+c（H₂PO₄^-）+c（HPO₄^2-）+c（PO₄^3-），
故答案为：c（总）=c（H₃PO₄）+c（H₂PO₄^-）+c（HPO₄^2-）+c（PO₄^3-）；
 （2）根据图象知，当向溶液中滴加稀盐酸时，溶液中H₂PO₄^-增加，HPO₄^2-减少，所以是溶液中的HPO₄^2-和氢离子发生生成
H₂PO₄^-，离子方程式为：HPO₄^2-+H⁺═H₂PO₄^-，
当pH=6时，根据图象知，溶液中存在的阴离子为H₂PO₄^-、HPO₄^2-和OH^-，
故答案为：HPO₄^2-+H⁺═H₂PO₄^-；H₂PO₄^-、HPO₄^2-和OH^-；
（3）Na₂HPO₄溶液呈碱性，根据图象知，当溶液中存在HPO₄^-时，溶液呈碱性，说明HPO₄^-在溶液中的水解程度大于电离程度，导致溶液中氢离子浓度小于氢氧根离子的浓度，
故答案为：HPO₄^2-的水解大于其电离；
（4）磷酸钠是强碱弱酸盐，所以弱酸根离子能发生水解，导致溶液中c（Na⁺）/c（PO₄^3-）＞3； PO₄^3-+H₂O?HPO₄^2-+OH^-，当向溶液中加入Na₃PO₄固体，导致溶液中磷酸根离子的浓度增大，故c（Na⁺）/c（PO₄^3-）的值减小，
故答案为：减小；
（5）①从质量守恒的角度思考，5molCa（NO₃）₂、3mol（NH₄）₂HPO₄和4molNH₃?H₂O反应生成1molCa₅（PO₄）₃OH、
10molNH₄NO₃和3molH₂O，反应的化学方程式为
5Ca（NO₃）₂+3（NH₄）₂HPO₄+4NH₃?H₂O=Ca₅（PO₄）₃OH↓+10NH₄NO₃+3H₂O，从质量守恒的角度思考，5molCa（OH）₂和3mol
H₃PO₄反应生成1molCa₅（PO₄）₃OH和9molH₂O，
该反应的化学方程式为5Ca（OH）₂+3H₃PO₄=Ca₅（PO₄）₃OH↓+9H₂O，
故答案为：10NH₄NO₃；3H₂O；Ca₅（PO₄）₃OH↓+9H₂O；
②与方法A相比，方法B的优点是副产品为水，没有其它副产品，工艺简单，
故答案为：唯一副产物是水，工艺简单；
③反应平衡：Ca₅（PO₄）₃OH（s）  5Ca²⁺（aq）+3PO₄^3-（aq）+OH^-（aq），酸性物质使沉淀溶解向右移动，
导致Ca₅（PO₄）₃OH溶解，造成龋齿，
故答案为：酸性物质使沉淀溶解平衡：Ca₅（PO₄）₃OH（s）  5Ca²⁺（aq）+3PO₄^3-（aq）+OH^-（aq）向右移动，导致Ca₅（PO₄）₃OH溶解，造成龋齿．