Question

钡(Ba)和锶(Sr)及其化合物在工业上有着广泛的应用，它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在，BaSO₄和SrSO₄都是难溶性盐。工业上提取钡和锶时首先将BaSO₄和SrSO₄转化成难溶弱酸盐。已知：
SrSO₄(s) Sr^2＋(aq)＋SO₄^2－(aq)　K_sp＝2.5×10^－7
SrCO₃(s) Sr^2＋(aq)＋CO₃^2－(aq)　K_sp＝2.5×10^－9
(1)将SrSO₄转化成SrCO₃的离子方程式为________________________，该反应的平衡常数表达式为____________；该反应能发生的原因是___________________________________________。(用沉淀溶解平衡的有关理论解释)
(2)对于上述反应，实验证明增大CO₃^2－的浓度或降低温度都有利于提高SrSO₄的转化率。判断在下列两种情况下，平衡常数K的变化情况(填“增大”、“减小”或“不变”)：
①升高温度，平衡常数K将________；
②增大CO₃^2－的浓度，平衡常数K将________。
(3)已知，SrSO₄和SrCO₃在酸中的溶解性与BaSO₄和BaCO₃类似，设计实验证明上述过程中SrSO₄是否完全转化成SrCO₃。
实验所用的试剂为________；实验现象及其相应结论为____________________________。

Answer 1

(1)SrSO₄(s)＋CO₃^2－(aq) SrCO₃(s)＋SO₄^2－(aq)  K＝  K_sp(SrCO₃)<K_sp(SrSO₄)，加入CO₃^2－后，平衡SrSO₄(s) Sr^2＋(aq)＋SO₄^2－(aq)正向移动，生成SrCO₃
(2)①减小　②不变
(3)盐酸　若沉淀完全溶解，则证明SrSO₄完全转化成SrCO₃，否则，未完全转化

(1)SrSO₄转化成SrCO₃的离子反应为：SrSO₄(s)＋CO₃^2－(aq)??SrCO₃(s)＋SO₄^2－(aq)，根据沉淀转化的原理，该反应能够发生，是因为K_sp(SrCO₃)<K_sp(SrSO₄)。(2)①降低温度有利于提高SrSO₄的转化率，说明降温平衡向正反应方向移动，因此升高温度，平衡向逆反应方向移动，故平衡常数K减小。②平衡常数只与温度有关，增大CO₃^2－的浓度，平衡常数不变。(3)根据提供的信息，可以推断SrSO₄难溶于盐酸，而SrCO₃可溶于盐酸，因此向溶液中加入盐酸，若沉淀全部溶解，则SrSO₄完全转化成SrCO₃，若沉淀没有全部溶解，则SrSO₄没有完全转化成SrCO₃，需要注意的是，不能选择稀硫酸，因为SrCO₃与稀硫酸反应生成SrSO₄。