Question

10．沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化在無機物制備和提純以及科研等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用．難溶物在水中溶解達(dá)到飽和時，即建立沉淀溶解平衡，平衡常數(shù)稱為溶度積（K_sp）．已知25℃時，K_sp（BaSO₄）=1×10^-10，K_sp（BaCO₃）=2.5×10^-9．
（1）將濃度均為0.1mol•L^-1的BaCl₂溶液與Na₂SO₄溶液等體積混，充分?jǐn)嚢韬筮^濾，濾液中c（Ba²⁺）=1×10^-5mol•L^-1．取100mL濾液與100mL 2mol•L^-1的Na₂SO₄溶液混合，混合液中c（Ba²⁺）=1×10^-10mol•L^-1．
（2）醫(yī)學(xué)上進(jìn)行消化系統(tǒng)的X射線透視時，常使用BaSO₄作內(nèi)服造影劑．胃酸很強（pH約為1），但服用大量BaSO₄仍然是安全的，BaSO₄不溶于酸的原因是對于平衡BaSO₄（s）?Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），H⁺不能減少Ba²⁺或SO₄^2-的濃度，平衡不能向溶解方向移動 （用沉淀溶解平衡原理解釋）．萬一誤服了少量BaCO₃，應(yīng)盡快用大量0.5mol•L^-1Na₂SO₄溶液給患者洗胃，如果忽略洗胃過程中Na₂SO₄溶液濃度的變，殘留在胃液中的Ba²⁺濃度僅為2×10^-10mol•L^-1．
（3）長期使用的鍋爐需要定期除水垢，否則會降低燃料的用率．水垢中含有的CaSO₄，可先用Na₂CO₃溶液處理，使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO₃，而后用酸除去．
①CaSO₄轉(zhuǎn)化為CaCO₃的離子方程式為CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；
②請分析CaSO₄轉(zhuǎn)化為CaCO₃的原理：CaSO₄存在沉淀溶解平衡，加入Na₂CO₃溶液后，CO₃^2-與Ca²⁺結(jié)合生成CaCO₃沉淀Ca²⁺濃度減少，使CaSO₄的沉淀溶解平衡向溶解方向移動．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)Ksp（BaSO₄）=1×10^-10計算；
（2）從影響難溶電解質(zhì)的溶解平衡的角度分析，結(jié)合溶度積計算；
（3）①CaSO₄ 轉(zhuǎn)化為CaCO₃的離子方程式為CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；
②從沉淀的轉(zhuǎn)化角度分析．

解答 解：（1）將濃度均為0.1mol/L的BaCl₂溶液與Na₂SO₄溶液等體積混合，充分?jǐn)嚢韬筮^濾，濾液中為飽和溶液，則存在：c（Ba²⁺）×c（SO₄^2-）=1×10^-10，c（Ba²⁺）=1×10^-5mol/L；
取100mL濾液與100mL2mol/LNa₂SO₄的溶液混合，反應(yīng)后c（SO₄^2-）=1mol/L，則由c（Ba²⁺）×c（SO₄^2-）=1×10^-10可知：c（Ba²⁺）=1×10^-10mol/L，
故答案為：1×10^-5；1×10^-10；
（2）由平衡BaSO₄（s）?Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）可知，H⁺不能減少Ba²⁺或SO₄^2-的濃度，平衡不能向溶解方向移動，
c（SO₄^2-）=0.5mol/L，則由c（Ba²⁺）×c（SO₄^2-）=1×10^-10可知：c（Ba²⁺）=$\frac{1×1{0}^{-10}}{0.5}$=2×10^-10mol/L，
故答案為：對于平衡BaSO₄（s）?Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），H⁺不能減少Ba²⁺或SO₄^2-的濃度，平衡不能向溶解方向移動；2×10^-10；
（3）①CaSO₄ 轉(zhuǎn)化為CaCO₃的離子方程式為CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），
故答案為：CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；
②由平衡CaSO₄（s）?Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）可知，加入Na₂CO₃溶液后，CO₃^2-與Ca²⁺結(jié)合生成CaCO₃沉淀Ca²⁺濃度減少，使CaSO₄的沉淀溶解平衡向溶解方向移動，發(fā)生：CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），
故答案為：CaSO₄存在沉淀溶解平衡，加入Na₂CO₃溶液后，CO₃^2-與Ca²⁺結(jié)合生成CaCO₃沉淀Ca²⁺濃度減少，使CaSO₄的沉淀溶解平衡向溶解方向移動．

點評 本題考查難溶電解質(zhì)的溶解平衡，題目難度較大，解答本題時注意根據(jù)溶度積計算，把握平衡移動原理，注重相關(guān)知識、方法的理解和把握．