Question

鋇（Ba）和鍶（Sr）及其化合物在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，它們?cè)诘貧ぶ谐Ｒ粤蛩猁}的形式存在，BaSO₄和SrSO₄都是難溶性鹽．工業(yè)上提取鋇和鍶時(shí)首先將BaSO₄和SrSO₄轉(zhuǎn)化成難溶弱酸鹽．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）將SrSO₄轉(zhuǎn)化成SrCO₃的離子方程式為

 

，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

（填具體數(shù)值）；
（2）對(duì)于上述反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)證明增大CO₃^2-的濃度或降低溫度都有利于提高SrSO₄的轉(zhuǎn)化率．判斷在下列兩種情況下，平衡常數(shù)K的變化情況（填“增大”、“減小”或“不變”）：
①升高溫度，平衡常數(shù)K將

 

；
②增大CO₃^2-的濃度，平衡常數(shù)K將

 

；
（3）上述過程達(dá)到平衡后，SO₄^2-的濃度為5×10^-3，則CO₃^2-的濃度為

 

；
（4）將濃度為0.01mol/L的SrCl₂溶液和濃度為0.02mol/L的Na₂CO₃等體積混合后溶液中Sr²⁺的濃度為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：

分析：（1）SrSO₄轉(zhuǎn)化成SrCO₃的原因是依據(jù)物質(zhì)溶解度的不同實(shí)現(xiàn)，反應(yīng)向更難溶的方向進(jìn)行；依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化的反應(yīng)方程式結(jié)合平衡常數(shù)概念寫出表達(dá)式以及計(jì)算即可；（2）①平衡常數(shù)隨溫度變化，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行；
②平衡常數(shù)不隨濃度變化；
（3）依據(jù)平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算；
（4）根據(jù)SrCO₃（s）═Sr²⁺（aq）+CO₃^2-（aq）  Ksp=2.5×10^-9進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（1）依據(jù)物質(zhì)Ksp大小可知，SrSO₄轉(zhuǎn)化成SrCO₃的溶解性不同，反應(yīng)向更難溶的方向進(jìn)行，依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化寫出離子方程式為：SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；該反應(yīng)為SrSO₄（s）?Sr²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）K_sp=2.5×10^-7①Sr²⁺（aq）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）②，該反應(yīng)為①+②得到，故平衡常數(shù)為：

2.5×10 -7

2.5×10 -9

=100，
故答案為：SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；100；
（2）①實(shí)驗(yàn)證明降低溫度都有利于提高SrSO₄的轉(zhuǎn)化率．說明平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)K減��；故答案為：減小；
②增大CO^2-₃的濃度平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度改變，所以平衡常數(shù)不變；故答案為：不變；
（3）由（1）得SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）平衡常數(shù)為K=100=

C(SO4 2-)

C(CO3 2-)

，所以CO₃^2-的濃度為5×10^-5mol/L，故答案為：5×10^-5mol/L；
（4）將濃度為0.01mol/L的SrCl₂溶液和濃度為0.02mol/L的Na₂CO₃等體積混合后，先反應(yīng)生成沉淀，溶液只剩碳酸根濃度為

0.02-0.01

2

=0.005mol/L，SrCO₃（s）═Sr²⁺（aq）+CO₃^2-（aq）  Ksp=2.5×10^-9，則Sr²⁺的濃度=

Ksp

(CCO 3 2-)

=

2.5×10 -9

5×10 -3

=5×10^-7mol/L，故答案為：5×10^-7mol/L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了沉淀轉(zhuǎn)化的分析判斷，平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用和方向判斷，平衡常數(shù)隨溫度變化是注意問題，題目難度中等．