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）+SO₄^2-（aq）　  K_sp=2.5×10^-7
SrCO₃（s）?Sr²⁺（aq）+CO₃^2-（aq）        　K_sp=2.5×10^-9
（1）将SrSO₄转化成SrCO₃的离子方程式为

 

，该反应的平衡常数为

 

（填具体数字）；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

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）SrSO₄转化成SrCO₃的原因是依据物质溶解度的不同实现，反应向更难溶的方向进行；依据沉淀转化的反应方程式结合平衡常数概念写出表达式以及计算即可，依据溶解平衡的有关理论解释即可；
（2）①平衡常数随温度变化，反应是放热反应，升温平衡逆向进行；
②平衡常数不随浓度变化；
（3）依据SrSO₄和SrCO₃在酸中的溶解性与BaSO₄和BaCO₃类似，说明SrCO₃溶于酸，SrSO₄不溶于酸，据此设计实验验证物质成分．

解答： 解：（1）依据物质Ksp大小可知，SrSO₄转化成SrCO₃的溶解性不同，反应向更难溶的方向进行，依据沉淀转化写出离子方程式为：SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；该反应为SrSO₄（s）?Sr²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）K_sp=2.5×10^-7①Sr²⁺（aq）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）②，该反应为①+②得到，故平衡常数为：

2.5×10-9

2.5×10-7

=1×10^-2；该反应能发生的原因是K_sp（SrCO₃）＜K_sp（SrSO₄），加入CO

2- 3

后，平衡SrSO₄（s）?Sr²⁺（aq）+SO

2- 4

（aq）正向移动，生成SrCO₃；故答案为：SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；1×10^-2；K_sp（SrCO₃）＜K_sp（SrSO₄），加入CO

2- 3

后，平衡SrSO₄（s）?Sr²⁺（aq）+SO

2- 4

（aq）正向移动，生成SrCO₃；
（2）①实验证明降低温度都有利于提高SrSO₄的转化率．说明平衡正向进行，正反应为放热反应，所以升高温度平衡逆向进行，平衡常数K减小；故答案为：减小；
②增大CO^2-₃的浓度平衡正向进行，平衡常数随温度变化，不随浓度改变，所以平衡常数不变；故答案为：不变；
（3）SrSO₄和SrCO₃在酸中的溶解性与BaSO₄和BaCO₃类似，说明SrCO₃溶于酸，SrSO₄不溶于酸，证明上述过程中SrSO₄是否完全转化成SrCO₃．实验所用试剂为盐酸，若沉淀完全溶解，则证明SrSO₄完全转化成SrCO3，否则为完全转化；
故答案为：盐酸，若沉淀完全溶解，则证明SrSO₄完全转化成SrCO₃，否则为完全转化．

点评：本题考查了沉淀转化的分析判断，平衡移动原理的应用和方向判断，平衡常数随温度变化是注意问题，题目难度中等．