Question

1．工业上用电解饱和食盐水制取烧碱和氯气．用于电解的食盐水需要先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等离子．其除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的BaCl₂（填化学式），至沉淀不再产生后，再加过量的Na₂CO₃和NaOH，充分反应后沉淀后将沉淀一并滤去．经过检测发现滤液中仍然含有一定量的SO₄^2-，其原因是BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，当向溶液中加入大量CO₃^2-时，一部分BaSO₄（s）转化为BaCO₃（s）：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），导致溶液含有一定量SO₄^2-．[已知：K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10、K_sp（BaCO₃）=5.1×10^-9]．

Answer 1

分析 在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的，使离子除尽；过量的离子在下一步中必须出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，过量的钡离子，加入Na₂CO₃除去．根据提供的Ksp数据，在后面加入碳酸钠时，发生BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．

解答 解：加入过量的Na₂CO₃和NaOH，可分别除去Ca²⁺、Mg²⁺，在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的，使离子除尽；过量的离子在下一步中必须出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，过量的钡离子，加入Na₂CO₃除去．BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，当溶液中存在大量CO₃^2-时，发生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq），BaSO₄（s）会部分转化为BaCO₃（s），
故答案为：BaCl₂；BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，当向溶液中加入大量CO₃^2-时，一部分BaSO₄（s）转化为BaCO₃（s）：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），导致溶液含有一定量SO₄^2-．

点评 本题考查了难溶物溶解平衡及其应用，题目难度中等，明确难溶物溶解平衡的影响因素为解答关键，试题侧重考查学生的分析能力及灵活应用能力．