Question

某学习小组欲探究CaSO₄沉淀转化为CaCO₃沉淀，从而将其除去的可能性，查得如下资料：（以下数据和实验均指在25℃下测定）

难溶电解质	CaCO3	CaSO4
Ksp（mol2?L-2）	3×10-9	9×10-6

实验步骤如下：
①往100mL 0.1mol?L^-1的CaCl₂溶液中加入100mL 0.1mol?L^-1的Na₂SO₄溶液，立即有白色沉淀生成．
②向上述悬浊液中加入固体Na₂CO₃ 3g，搅拌，静置，沉淀后弃去上层清液．
③再加入蒸馏水搅拌，静置，沉淀后再弃去上层清液．
④向沉淀中加入足量的盐酸．
（1）步骤①所得悬浊液中[Ca²⁺]=

 

mol?L^-1
（2）写出第②步发生反应的离子方程式：

 

．
（3）设计第③步的目的是

 

．
（4）第④步操作发生的现象为：

 

．

Answer 1

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）步骤①所得悬浊液为硫酸钙饱和溶液，根据硫酸根的溶度积计算出钙离子浓度；
（2）碳酸钙与硫酸钙为同种类型的难溶物，溶度积越小越难溶，碳酸钙比硫酸钙更难溶；
（3）硫酸钙沉淀转化成了更难溶的碳酸钙，通过洗涤将硫酸根离子洗掉；
（4）碳酸钙与盐酸反应生成二氧化碳气体，据此进行解答反应现象．

解答： 解：（1）步骤①所得悬浊液为硫酸钙饱和溶液，钙离子与硫酸根离子浓度相等，则溶液中[Ca²⁺]=

Ksp(CaSO4)

=

9×10-6

mol/L=0.003mol/L，
故答案为：0.003；
（2）根据表中数据可知，碳酸钙溶度积更小，所以碳酸钙比硫酸钙更难溶，第②步加入碳酸钠固体后，发生了难溶物的转化，
反应的离子方程式为：CO₃^2-（aq）+CaSO₄（s）=SO₄^2-（aq）+CaCO₃（s），
故答案为：
（3）生成的碳酸钙沉淀表面有附着的硫酸根离子杂质，所以洗涤的目的是洗去沉淀中附着的SO₄^2-，
故答案为：洗去沉淀中附着的SO₄^2-；
（4）碳酸钙能够溶液盐酸，向碳酸钙沉淀中加入足量的盐酸后，碳酸钙沉淀完全溶解，同时生成了二氧化碳气体，会有气泡生成，
故答案为：沉淀完全溶解，有气泡冒出．

点评：本题考查了难溶物的溶解平衡及沉淀转化，题目难度中等，注意掌握难溶物的沉淀转化的本质，明确溶度积常数的概念及利用难溶物溶度积计算溶液中离子浓度的方法．