Question

鋇（Ba）和鍶（Sr）及其化合物在工業上有著廣泛的應用，它們在地殼中常以硫酸鹽的形式存在，BaSO4和SrSO4都是難溶性鹽。工業上提取鋇和鍶時首先將BaSO4和SrSO4轉化成難溶弱酸鹽。已知：

SrSO4（s）Sr2＋（aq）＋SO42- （aq）　Ksp＝2.5×10－7

SrCO3（s）Sr2＋（aq）＋CO32- （aq）　Ksp＝2.5×10－9

（1）將SrSO4轉化成SrCO3的離子方程式為________________________，該反應的平衡常數表達式為____________；該反應能發生的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（用沉淀溶解平衡的有關理論解釋）

（2）對于上述反應，實驗證明增大CO32-的濃度或降低溫度都有利于提高SrSO4的轉化率。判斷在下列兩種情況下，平衡常數K的變化情況（填“增大”、“減小”或“不變”）：

①升高溫度，平衡常數K將________；

②增大CO32-的濃度，平衡常數K將________。

（3）已知，SrSO4和SrCO3在酸中的溶解性與BaSO4和BaCO3類似，設計實驗證明上述過程中SrSO4是否完全轉化成SrCO3。

實驗所用的試劑為________；實驗現象及其相應結論為_____________________。

 

Answer 1

（1）SrSO4（s）＋CO32-（aq）SrCO3（s）＋SO42-（aq）　K＝　Ksp（SrCO3）<Ksp（SrSO4），加入CO32-后，平衡SrSO4（s）Sr2＋（aq）＋SO42- （aq）正向移動，生成SrCO3

（2）①減小　②不變

（3）鹽酸　若沉淀完全溶解，則證明SrSO4完全轉化成SrCO3，否則，未完全轉化

【解析】（1）SrSO4轉化成SrCO3的離子反應為：SrSO4（s）＋CO32- （aq） SrCO3（s）＋SO42- （aq），根據沉淀轉化的原理，該反應能夠發生，是因為Ksp（SrCO3）<Ksp（SrSO4）。（2）①降低溫度有利于提高SrSO4的轉化率，說明降溫平衡向正反應方向移動，因此升高溫度，平衡向逆反應方向移動，故平衡常數K減小。②平衡常數只與溫度有關，增大CO32-的濃度，平衡常數不變。（3）根據提供的信息，可以推斷SrSO4難溶于鹽酸，而SrCO3可溶于鹽酸，因此向溶液中加入鹽酸，若沉淀全部溶解，則SrSO4完全轉化成SrCO3，若沉淀沒有全部溶解，則SrSO4沒有完全轉化成SrCO3，需要注意的是，不能選擇稀硫酸，因為SrCO3與稀硫酸反應生成SrSO4。