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）Sr2＋（aq）＋SO42- （aq）　Ksp＝2.5×10－7

SrCO3（s）Sr2＋（aq）＋CO32- （aq）　Ksp＝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CO32-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CO32-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）＋CO32-（aq）SrCO3（s）＋SO42-（aq）　K＝　Ksp（SrCO3）<Ksp（SrSO4），加入CO32-后，平衡SrSO4（s）Sr2＋（aq）＋SO42- （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

【解析】（1）SrSO4转化成SrCO3的离子反应为：SrSO4（s）＋CO32- （aq） SrCO3（s）＋SO42- （aq），根据沉淀转化的原理，该反应能够发生，是因为Ksp（SrCO3）<Ksp（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CO32-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。