Question

鋇（Ba）和鍶（Sr）及其化合物在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)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(zhuǎn)化成難溶弱酸鹽．
已知：SrSO₄（s）?Sr²⁺（aq）+SO^2-₄（aq）  K_SP=2.5×10^-7
SrSO₃（s）?Sr²⁺（aq）+CO^2-₄（aq）   K_SP=2.5×10^-9
（1）將SrSO₄轉(zhuǎn)化成SrCO₃的離子方程式為

 

，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為

 

；該反應(yīng)能發(fā)生的原因是

 

．（用沉淀溶解再平衡的有關(guān)理論解釋）
（2）對于上述反應(yīng)，實驗證明增大CO^2-₃的濃度或降低溫度都有利于提高SrSO₄的轉(zhuǎn)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CO^2-₃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(shè)計實驗證明上述過程中SrSO₄是否完全轉(zhuǎn)化成SrCO₃．實驗所用試劑為

 

；實驗現(xiàn)象及其相應(yīng)結(jié)論

 

．
（4）BaCl₂溶液和Ba（NO₃）₂溶液是實驗中檢驗SO^2-₄的常用試劑．某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組檢驗?zāi)橙芤褐写嬖赟O^2-₄時，首先加入Ba（NO₃）₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，然后加入過量稀硝酸，白色沉淀不溶解，由此得出結(jié)論：溶液中一定含有SO^2-₄．你認為該推理是否嚴密？試說明理由．

Answer 1

分析：（1）SrSO₄轉(zhuǎn)化成SrCO₃的原因是依據(jù)物質(zhì)溶解度的不同實現(xiàn)，反應(yīng)向更難溶的方向進行；依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化的反應(yīng)方程式結(jié)合平衡常數(shù)概念寫出表達式；
（2）①平衡常數(shù)隨溫度變化，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，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(shè)計實驗驗證物質(zhì)成分；
（4）亞硫酸根離子和鋇離子結(jié)合生成亞硫酸鋇沉淀，遇硝酸被氧化為硫酸鋇；

解答：解：（1）依據(jù)物質(zhì)Ksp大小可知，SrSO₄轉(zhuǎn)化成SrCO₃的溶解性不同，反應(yīng)向更難溶的方向進行，依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化寫出離子方程式為：SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；
故答案為：SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；
（2）①實驗證明降低溫度都有利于提高SrSO₄的轉(zhuǎn)化率．說明平衡正向進行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡逆向進行，平衡常數(shù)K減小；故答案為：減小；
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；
（4）亞硫酸根離子和鋇離子結(jié)合生成亞硫酸鋇沉淀，遇硝酸被氧化為硫酸鋇，也會產(chǎn)生沉淀現(xiàn)象，所以實驗方案不嚴密；
故答案為：不嚴密，溶液中可能含有SO₃^2-，生成的BaSO₃被氧化成BaSO₄；

點評：本題考查了沉淀轉(zhuǎn)化的分析判斷，平衡移動原理的應(yīng)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．