Question

鋇（Ba）和鍶（Sr）及其化合物在工業(yè)上有著廣泛的應用，它們在地殼中常以硫酸鹽的形式存在，BaSO₄和SrSO₄都是難溶性鹽．工業(yè)上提取鋇和鍶時首先將BaSO₄和SrSO₄轉化成難溶弱酸鹽．
已知：SrSO₄（s）?Sr²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）　  K_sp=2.5×10^-7
SrCO₃（s）?Sr²⁺（aq）+CO₃^2-（aq）        　K_sp=2.5×10^-9
（1）將SrSO₄轉化成SrCO₃的離子方程式為

 

，該反應的平衡常數(shù)為

 

（填具體數(shù)字）；該反應能發(fā)生的原因是

 

（用沉淀溶解平衡的有關理論解釋）．
（2）對于上述反應，實驗證明增大CO₃^2-的濃度或降低溫度都有利于提高SrSO₄的轉化率．判斷在下列兩種情況下，平衡常數(shù)K的變化情況（填“增大”、“減小”或“不變”）：
①升高溫度，平衡常數(shù)K將

 

；②增大CO₃^2-的濃度，平衡常數(shù)K將

 

．
（3）已知，SrSO₄和SrCO₃在酸中的溶解性與BaSO₄和BaCO₃類似，設計實驗證明上述過程中SrSO₄是否完全轉化成SrCO₃．實驗所用的試劑為

 

；實驗現(xiàn)象及其相應結論為

 

．

Answer 1

考點：難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉化的本質(zhì)

專題：電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）SrSO₄轉化成SrCO₃的原因是依據(jù)物質(zhì)溶解度的不同實現(xiàn)，反應向更難溶的方向進行；依據(jù)沉淀轉化的反應方程式結合平衡常數(shù)概念寫出表達式以及計算即可，依據(jù)溶解平衡的有關理論解釋即可；
（2）①平衡常數(shù)隨溫度變化，反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行；
②平衡常數(shù)不隨濃度變化；
（3）依據(jù)SrSO₄和SrCO₃在酸中的溶解性與BaSO₄和BaCO₃類似，說明SrCO₃溶于酸，SrSO₄不溶于酸，據(jù)此設計實驗驗證物質(zhì)成分．

解答： 解：（1）依據(jù)物質(zhì)Ksp大小可知，SrSO₄轉化成SrCO₃的溶解性不同，反應向更難溶的方向進行，依據(jù)沉淀轉化寫出離子方程式為：SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；該反應為SrSO₄（s）?Sr²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）K_sp=2.5×10^-7①Sr²⁺（aq）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）②，該反應為①+②得到，故平衡常數(shù)為：

2.5×10-9

2.5×10-7

=1×10^-2；該反應能發(fā)生的原因是K_sp（SrCO₃）＜K_sp（SrSO₄），加入CO

2- 3

后，平衡SrSO₄（s）?Sr²⁺（aq）+SO

2- 4

（aq）正向移動，生成SrCO₃；故答案為：SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；1×10^-2；K_sp（SrCO₃）＜K_sp（SrSO₄），加入CO

2- 3

后，平衡SrSO₄（s）?Sr²⁺（aq）+SO

2- 4

（aq）正向移動，生成SrCO₃；
（2）①實驗證明降低溫度都有利于提高SrSO₄的轉化率．說明平衡正向進行，正反應為放熱反應，所以升高溫度平衡逆向進行，平衡常數(shù)K減�。还蚀鸢笧椋簻p��；
②增大CO^2-₃的濃度平衡正向進行，平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度改變，所以平衡常數(shù)不變；故答案為：不變；
（3）SrSO₄和SrCO₃在酸中的溶解性與BaSO₄和BaCO₃類似，說明SrCO₃溶于酸，SrSO₄不溶于酸，證明上述過程中SrSO₄是否完全轉化成SrCO₃．實驗所用試劑為鹽酸，若沉淀完全溶解，則證明SrSO₄完全轉化成SrCO3，否則為完全轉化；
故答案為：鹽酸，若沉淀完全溶解，則證明SrSO₄完全轉化成SrCO₃，否則為完全轉化．

點評：本題考查了沉淀轉化的分析判斷，平衡移動原理的應用和方向判斷，平衡常數(shù)隨溫度變化是注意問題，題目難度中等．