Question

5．医学上在进行胃肠疾病的检查时，利用X射线对BaSO₄穿透能力较差的特性，常用BaSO₄做内服造影剂，这种检查手段称为钡餐透视．
Ⅰ．请写出BaSO₄能作为钡餐透视的另外一个理由：BaSO₄既不溶于水，也不溶于酸，可经人体排出体外，不会引起Ba²⁺中毒．
Ⅱ．请用文字叙述和离子方程式说明钡餐透视时为什么不用BaCO₃？BaCO₃遇到胃酸生成Ba²⁺会使人中毒，反应离子方程式为：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+H₂O+CO₂↑．
Ⅲ．某课外活动小组为探究BaSO₄的溶解度，分别将足量BaSO₄放入：
①5mL水
②20mL 0.5mol•L^-1的Na₂SO₄溶液
③40mL 0.2mol•L^-1的Ba（OH）₂溶液
④40mL 0.1mol•L^-1的H₂SO₄溶液中，溶解至饱和．
（1）以上各溶液中，c（Ba²⁺）的大小顺序正确的是A，BaSO₄的溶解度的大小顺序为C（填序号）．
A．③＞①＞④＞②B．③＞①＞②＞④
C．①＞④＞③＞②D．①＞③＞④＞②
（2）已知25℃时，K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10，上述条件下，溶液③中的c（SO₄^2-）为5.5×10^-10mol/L，溶液②中c（Ba²⁺）为2.2×10^-10mol/L．
（3）某同学取同样的溶液③和溶液④直接混合，则混合溶液的pH为13（假设混合后溶液的体积为混合前两溶液的体积之和）．

Answer 1

分析 Ⅰ．硫酸钡不溶于酸和水，钡离子有毒；
Ⅱ．BaCO₃的溶解平衡：BaCO₃?Ba²⁺+CO₃^2-，H⁺能与CO₃^2-反应生成水和二氧化碳，促进溶解平衡正向移动；
Ⅲ．（1）含有相同的离子能抑制硫酸钡的溶解，难溶物质向更难溶物质进行转化，硫酸根离子或钡离子浓度越大，硫酸钡的溶解度越小；  
（2）根据硫酸钡的溶度积常数计算硫酸根离子和钡离子浓度；
（3）先计算混合溶液中氢氧根离子浓度，再根据离子积公式计算氢离子浓度，从而确定溶液的pH值．

解答 解：Ⅰ．BaSO₄既不溶于水，也不溶于酸，可经人体排出体外，不会引起Ba²⁺中毒，所以常用BaSO₄做内服造影剂，故答案为：BaSO₄既不溶于水，也不溶于酸，可经人体排出体外，不会引起Ba²⁺中毒；
Ⅱ．硫酸钡不溶于水和酸，但胃酸可与CO₃^2-反应生成水和二氧化碳，使CO₃^2-浓度降低，从而使平衡BaCO₃（s）?Ba²⁺（aq）+CO₃^2-（aq） 向溶解方向移动，使Ba²⁺浓度增大，且Ba²⁺有毒，所以不能用碳酸钡代替硫酸钡，反应离子方程式为：BaCO₃+2H⁺═Ba²⁺+H₂O+CO₂↑，
故答案为：BaCO₃遇到胃酸生成Ba²⁺会使人中毒，反应离子方程式为：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+H₂O+CO₂↑；
Ⅲ．（1）根据难溶电解质的溶度积常数知，溶液中硫酸根离子浓度越大，硫酸钡的溶解度越小，钡离子浓度越低，氢氧化钡能抑制硫酸钡的电离，但氢氧化钡溶液中含有钡离子，所以钡离子浓度最大；水中的钡离子浓度次之；硫酸钠溶液和硫酸溶液中都含有硫酸根离子，抑制硫酸钡的电离，硫酸钠中的硫酸根浓度大于硫酸中的浓度，所以硫酸钠溶液中钡离子的浓度小于硫酸溶液中钡离子浓度，所以钡离子浓度大小顺序是：③＞①＞④＞②；硫酸钡溶液中加入硫酸根离子和钡离子都会导致硫酸钡的沉淀溶解平衡逆移，硫酸钡的溶解度减小，硫酸根离子或钡离子浓度越大，硫酸钡的溶解度越小，所以BaSO₄的溶解度的大小顺序：①＞④＞③＞②，
故答案为：A；C；
（2）已知25℃时，K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10，上述条件下，溶液③中的c（SO₄^2-）=$\frac{Ksp}{c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{0.2}$=5.5×10^-10mol/L，②中c（Ba²⁺）=$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{0.5}$=mol/L=2.2×10^-10mol/L，
故答案为：5.5×10^-10mol/L；2.2×10^-10mol/L；
（3）40mL 0.2mol•L^-1的Ba（OH）₂溶液和40mL 0.1mol•L^-1的H₂SO₄溶液中混合后溶液中c（OH^-）=$\frac{（0.2-0.1）mol/L×2×0.04L}{0.04L×2}$=0.1mol/L，则c（H⁺）=10^-13 mol/L，所以pH=13，
故答案为：13．

点评 本题考查难溶电解质及酸碱混合，为高频考点，把握溶解平衡、Ksp计算、酸碱混合时pH计算等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意化学反应原理的应用，题目难度不大．