Question

沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化在無機物制備和提純以及科研等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用．
已知25℃時，K_sp（BaSO₄）=1×10^-10，K_sp（BaCO₃）=5×10^-9．
（1）將濃度均為0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液與Na₂SO₄溶液等體積混合，充分攪拌后過濾，濾液中c（Ba²⁺）=

 

mol?L^-1．
（2）等體積混合下列溶液，混合后溶液中c（Ba²⁺）由大到小順序為

 

（填序號）．
①濃度均為0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液與Na₂SO₄溶液．
②濃度為0.11mol?L^-1的BaCl₂溶液與濃度為0.1mol?L^-1的Na₂SO₄溶液．
③濃度為0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液與濃度為0.11mol?L^-1的Na₂SO₄溶液．
（3）BaSO₄不溶于胃酸（鹽酸），醫(yī)學(xué)上進行消化系統(tǒng)的X射線透視時，常使用BaSO₄作內(nèi)服造影劑，萬一誤服了少量BaCO₃，應(yīng)用大量0.5mol?L^-1 Na₂SO₄ 溶液給患者洗胃，如果忽略洗胃過中Na₂SO₄ 溶液濃度的變化，殘留在胃液中的c（Ba²⁺ ）=

 

mol?L^-1 ．
（4）向BaSO₄向沉淀中加入飽和Na₂CO₃溶液，充分攪拌，棄去上層溶液，如此處理多次，可使BaSO₄全部轉(zhuǎn)化為BaCO₃；BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）
①寫出BaSO₄轉(zhuǎn)化為BaCO₃的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式：K=

 

．
②現(xiàn)有0.4molBaSO₄，每次用1.00L 2.0mol?L^-1 飽和Na₂CO₃溶液處理，假定BaSO₄能全部轉(zhuǎn)化，至少需要處理

 

次．

Answer 1

考點：難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：

分析：（1）根據(jù)Ksp（BaSO₄）=1×10^-10計算；
（2）利用影響沉淀溶解平衡移動的因素分析；
（3）根據(jù)BaSO₄的溶度積K_sp=c（Ba²⁺）×c（SO₄^2-）以及c（SO₄^2-）來求；
（4）①已知發(fā)生的反應(yīng)為：BaSO₄（s）+CO₃ ^2-（aq）?BaCO₃ （s）+SO₄^2-（aq），平衡常數(shù)概念書寫，同一溶液中鋇離子濃度相同，結(jié)合溶度積常數(shù)表達式推算K；
②若每次加入1L 2mol?L^-1的Na₂CO₃溶液，結(jié)合BaSO₄ （s）+CO₃ ^2-（aq）?BaCO₃ （s）+SO₄^2-（aq），的平衡常數(shù)計算生成硫酸根離子物質(zhì)的量得到將0.4mol BaSO₄轉(zhuǎn)化為BaCO₃的次數(shù)．

解答： 解：（1）將濃度均為0.1mol/L的BaCl₂溶液與Na₂SO₄溶液等體積混合，充分攪拌后過濾，濾液中為飽和溶液，則存在c（Ba²⁺）×c（SO₄^2-）=1×10^-10，c（Ba²⁺）=1×10^-5mol/L，故答案為：1×10^-5；
（2）①濃度均為0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液與Na₂SO₄溶液混合后，c（Ba²⁺）=1×10^-5mol/L；
②濃度為0.11mol?L^-1的BaCl₂溶液與濃度為0.1mol?L^-1的Na₂SO₄溶液混合，相當(dāng)于濃度均為0.1mol/L的BaCl₂溶液與Na₂SO₄溶液等體積混合后，再加入BaCl₂，沉淀溶解平衡雖然逆向移動，但鋇離子濃度增大，
③濃度為0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液與濃度為0.11mol?L^-1的Na₂SO₄溶液混合，相當(dāng)于濃度均為0.1mol/L的BaCl₂溶液與Na₂SO₄溶液等體積混合后，再加入Na₂SO₄，沉淀溶解平衡逆向移動，鋇離子濃度減小，故答案為：②＞①＞③，故答案為：②＞①＞③；
（3）因c（SO₄^2-）=0.5mol?L^-1，BaSO₄的溶度積K_sp=c （Ba²⁺）×c （SO₄^2-）=1×10^-10，所以c（SO₄^2-）=

1×10-10

0.5

=2×10^-10mol?L^-1，故答案為：2×10^-10；
（4）①已知發(fā)生的反應(yīng)為：BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，此反應(yīng)平衡常數(shù)表達式K=

c(SO42-)

c(CO32-)

，故答案為：

c(SO42-)

c(CO32-)

；
②若每次加入1L 2mol?L^-1的Na₂CO₃溶液，能處理BaSO₄物質(zhì)的量xmol
   BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，
              2.0-x                  x
K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

x

2.0-x

=

1×10-10

5×10-9

=0.02
x=0.039，

0.4mol

0.039mol

≈10，所以至少10次可以將0.4mol BaSO₄轉(zhuǎn)化為BaCO₃．
故答案為：10．

點評：本題考查難溶電解質(zhì)的溶解平衡，題目難度較大，解答本題時注意根據(jù)溶度積計算，把握平衡移動原理，注重相關(guān)知識、方法的理解和把握．