Question

3．常温下，将11.65g  BaSO₄粉末置于盛有250mL蒸馏水的烧杯中，然后向烧杯中加入Na₂CO₃固体（忽视溶液体积的变化）并充分搅拌，加入Na₂CO₃固体的过程中，溶液中几种离子的浓度变化曲线如图所示，下列说法中正确的是
（　　）

• A． 相同温度时，K_sp（BaSO₄）＞K_sp（BaCO₃）
• B． BaSO₄在水中的溶解度、K_sp均比在BaCl₂溶液中的大
• C． 若使0.05molBaSO₄全部转化为BaCO₃，至少要加入1.25molNa₂CO₃
• D． 0.05molBaSO₄恰好全部转化为BaCO₃时，溶液中离子浓度大小为：c（CO₃^2-）＞c（SO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（Ba²⁺）

Answer 1

分析 A．BaSO₄比BaCO₃更难溶，二者是同类型物质，可以直接根据溶解性情况比较K_sp大小；
B．BaSO₄在BaCl₂溶液中由于Ba²⁺的存在，使沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移动，因此在BaCl₂溶液中的溶解度不大，K_sp只随温度的改变而改变；
C.11.65g  BaSO₄粉末，其物质的量为0.05mol，使0.05molBaSO₄转化为BaCO₃，发生的反应为BaSO₄+CO₃^2-?BaCO₃+SO₄^2-，根据图象计算二者的K_sp常数，据此判断；
D.0.05molBaSO₄恰好全部转化为BaCO₃时，溶液中存在SO₄^2-，平衡时CO₃^2-的浓度大于SO₄^2-，CO₃^2-水解促进OH^-的形成，因此溶液中浓度最小的是Ba²⁺，据此判断．

解答 解：A．BaSO₄比BaCO₃更难溶，二者是同类型物质，可以直接根据溶解性情况比较K_sp大小，因此相同温度时，K_sp（BaSO₄）＜K_sp（BaCO₃），故A错误；
B．BaSO₄在BaCl₂溶液中由于Ba²⁺的存在，使沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移动，因此在BaCl₂溶液中的溶解度不大，K_sp只随温度的改变而改变，无论在水中还是BaCl₂溶液中，K_sp值是不变的，故B错误；
C.11.65g  BaSO₄粉末，其物质的量为0.05mol，使0.05molBaSO₄转化为BaCO₃，发生的反应为BaSO₄+CO₃^2-?BaCO₃+SO₄^2-，根据图象，K_sp（BaSO₄）=c（Ba²⁺）c（SO₄^2-）=1.0×10^-5×1.0×10^-5=1.0×10^-10，Ksp（BaCO3）=c（Ba²⁺）c（CO₃^2-）=1.0×10^-5×2.5×10^-4=2.5×10^-9，反应的平衡常数为K=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}•\frac{c（B{a}^{2+}）}{c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{{K}_{sp}（BaS{O}_{4}）}{{K}_{sp}（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{1.0×1{0}^{-10}}{2.5×1{0}^{-9}}$=0.04，若使0.05molBaSO₄全部转化为BaCO₃，则反应生成0.05molSO₄^2-，反应的离子积为Q_c=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}=\frac{n（S{O}_{4}^{2-}）}{n（C{O}_{3}^{2-}）}$=K=0.04，则平衡时n（CO₃^2-）=1.25mol，则至少需要Na₂CO₃的物质的量为1.25mol+0.05mol=1.3mol，故C错误；
D.0.05molBaSO₄恰好全部转化为BaCO₃时，溶液中存在大量的SO₄^2-，平衡时CO₃^2-的浓度大于SO₄^2-，CO₃^2-水解促进OH^-的形成，因此溶液中浓度最小的是Ba²⁺，因此离子浓度大小关系为：c（CO₃^2-）＞c（SO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（Ba²⁺），故D正确．
故选D．

点评 本题考查沉淀溶解平衡知识，同类型物质可直接根据K_sp数值比较溶解性情况，C项为易错点，需注意根据平衡常数计算的是平衡浓度，不是反应的起始浓度，计算初始浓度还需算上转化的浓度，本题难度中等．