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

 

，该反应的平衡常数为

 

（填具体数值）；
（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）上述过程达到平衡后，SO₄^2-的浓度为5×10^-3，则CO₃^2-的浓度为

 

；
（4）将浓度为0.01mol/L的SrCl₂溶液和浓度为0.02mol/L的Na₂CO₃等体积混合后溶液中Sr²⁺的浓度为

 

．

Answer 1

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：

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；（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）依据平衡常数进行计算；
（4）根据SrCO₃（s）═Sr²⁺（aq）+CO₃^2-（aq）  Ksp=2.5×10^-9进行计算．

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 -7

2.5×10 -9

=100，
故答案为：SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；100；
（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）由（1）得SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）平衡常数为K=100=

C(SO4 2-)

C(CO3 2-)

，所以CO₃^2-的浓度为5×10^-5mol/L，故答案为：5×10^-5mol/L；
（4）将浓度为0.01mol/L的SrCl₂溶液和浓度为0.02mol/L的Na₂CO₃等体积混合后，先反应生成沉淀，溶液只剩碳酸根浓度为

0.02-0.01

2

=0.005mol/L，SrCO₃（s）═Sr²⁺（aq）+CO₃^2-（aq）  Ksp=2.5×10^-9，则Sr²⁺的浓度=

Ksp

(CCO 3 2-)

=

2.5×10 -9

5×10 -3

=5×10^-7mol/L，故答案为：5×10^-7mol/L．

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．