Question

有两条途径可以使重晶石（BaSO₄）转化为碳酸钡，如图所示：

试回答下列问题：
（l）反应I 中发生的主要反应为：BaSO₄+4C=BaS+4CO，若1mol BaSO₄ 完全反应，电子转移的物质的量为

 

；
（2）Na₂CO₃ 溶液的pH 大于10，用离子方程式说明其主要原因

 

，其溶液中离子浓度由大到小的顺序是

 

；
（3）已知反应IV 中发生的反应为：BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，写出此反应平衡常数表达式K=

 

；若K_SP（BaSO₄）为1×10^-10mol²．L^-2，K_SP（BaCO₃）为5×10^-9mol²．L^-2，则K 的值为

 

；
（4）若每次加入1L 2mol?L^-1的Na₂CO₃溶液，至少需要

 

次可以将0.2mol BaSO₄转化为BaCO₃．

Answer 1

考点：盐类水解的应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,离子浓度大小的比较

专题：盐类的水解专题

分析：（1）依据化学方程式中元素化合价变化分析计算电子转移；
（2）Na₂CO₃ 溶液的pH 大于10，说明溶液显碱性，碳酸根离子分步水解的原因；依据溶液中离子浓度比较大小；
（3）已知反应IV 中发生的反应为：BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，平衡常数概念书写，同一溶液中钡离子浓度相同，结合溶度积常数表达式推算K；
（4）若每次加入1L 2mol?L^-1的Na₂CO₃溶液，结合BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，的平衡常数计算生成硫酸根离子物质的量得到将0.2mol BaSO₄转化为BaCO₃的次数；

解答： 解：（l）BaSO₄+4C=BaS+4CO，碳元素化合价0价变化为+2价，电子转移8e^-，若1mol BaSO₄ 完全反应，电子转移的物质的量为8mol；
故答案：8mol；
（2）Na₂CO₃ 溶液的pH 大于10，说明溶液显碱性，碳酸根离子分步水解的原因CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；  HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，溶液中离子浓度大小为：c（ Na⁺）＞c（ CO₃^2-）＞c（ OH^-）＞c（ HCO₃^-）＞c （ H⁺ ）；
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；  c（ Na⁺）＞c（ CO₃^2-）＞c（ OH^-）＞c（ HCO₃^-）＞c （ H⁺ ）；
（3）已知反应IV 中发生的反应为：BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，写出此反应平衡常数表达式K=

c(SO42-)

c(CO32-)

，同一种溶液中钡离子浓度相同，K=

c(SO42-)c(Ba2+)

c(CO32-)c(Ba2-)

=

KSp(BaSO4)

Ksp(BaCO3)

=

1×10-10

5×10-9

=0.02
故答案为：

c(SO42-)

c(CO32-)

；0.02；

（4）若每次加入1L 2mol?L^-1的Na₂CO₃溶液，能处理BaSO4物质的量xmol
   BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，
              2.0-x                  x
K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

x

2.0-x

=0.02
x=5.1，所以至少6次可以将0.2mol BaSO₄转化为BaCO₃．
故答案为：6．

点评：本题考查了沉淀溶解平衡的计算分析应用，电解质溶液中离子浓度大小比较分析，氧化还原反应、电子转计算，掌握基础是关键，题目难度中等．