Question

沉淀的生成、溶解和转化在无机物制备和提纯以及科研等领域有广泛应用．
已知25℃时，K_sp（BaSO₄）=1×10^-10，K_sp（BaCO₃）=5×10^-9．
（1）将浓度均为0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液与Na₂SO₄溶液等体积混合，充分搅拌后过滤，滤液中c（Ba²⁺）=

 

mol?L^-1．
（2）等体积混合下列溶液，混合后溶液中c（Ba²⁺）由大到小顺序为

 

（填序号）．
①浓度均为0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液与Na₂SO₄溶液．
②浓度为0.11mol?L^-1的BaCl₂溶液与浓度为0.1mol?L^-1的Na₂SO₄溶液．
③浓度为0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液与浓度为0.11mol?L^-1的Na₂SO₄溶液．
（3）BaSO₄不溶于胃酸（盐酸），医学上进行消化系统的X射线透视时，常使用BaSO₄作内服造影剂，万一误服了少量BaCO₃，应用大量0.5mol?L^-1 Na₂SO₄ 溶液给患者洗胃，如果忽略洗胃过中Na₂SO₄ 溶液浓度的变化，残留在胃液中的c（Ba²⁺ ）=

 

mol?L^-1 ．
（4）向BaSO₄向沉淀中加入饱和Na₂CO₃溶液，充分搅拌，弃去上层溶液，如此处理多次，可使BaSO₄全部转化为BaCO₃；BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）
①写出BaSO₄转化为BaCO₃的反应的平衡常数表达式：K=

 

．
②现有0.4molBaSO₄，每次用1.00L 2.0mol?L^-1 饱和Na₂CO₃溶液处理，假定BaSO₄能全部转化，至少需要处理

 

次．

Answer 1

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：

分析：（1）根据Ksp（BaSO₄）=1×10^-10计算；
（2）利用影响沉淀溶解平衡移动的因素分析；
（3）根据BaSO₄的溶度积K_sp=c（Ba²⁺）×c（SO₄^2-）以及c（SO₄^2-）来求；
（4）①已知发生的反应为：BaSO₄（s）+CO₃ ^2-（aq）?BaCO₃ （s）+SO₄^2-（aq），平衡常数概念书写，同一溶液中钡离子浓度相同，结合溶度积常数表达式推算K；
②若每次加入1L 2mol?L^-1的Na₂CO₃溶液，结合BaSO₄ （s）+CO₃ ^2-（aq）?BaCO₃ （s）+SO₄^2-（aq），的平衡常数计算生成硫酸根离子物质的量得到将0.4mol BaSO₄转化为BaCO₃的次数．

解答： 解：（1）将浓度均为0.1mol/L的BaCl₂溶液与Na₂SO₄溶液等体积混合，充分搅拌后过滤，滤液中为饱和溶液，则存在c（Ba²⁺）×c（SO₄^2-）=1×10^-10，c（Ba²⁺）=1×10^-5mol/L，故答案为：1×10^-5；
（2）①浓度均为0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液与Na₂SO₄溶液混合后，c（Ba²⁺）=1×10^-5mol/L；
②浓度为0.11mol?L^-1的BaCl₂溶液与浓度为0.1mol?L^-1的Na₂SO₄溶液混合，相当于浓度均为0.1mol/L的BaCl₂溶液与Na₂SO₄溶液等体积混合后，再加入BaCl₂，沉淀溶解平衡虽然逆向移动，但钡离子浓度增大，
③浓度为0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液与浓度为0.11mol?L^-1的Na₂SO₄溶液混合，相当于浓度均为0.1mol/L的BaCl₂溶液与Na₂SO₄溶液等体积混合后，再加入Na₂SO₄，沉淀溶解平衡逆向移动，钡离子浓度减小，故答案为：②＞①＞③，故答案为：②＞①＞③；
（3）因c（SO₄^2-）=0.5mol?L^-1，BaSO₄的溶度积K_sp=c （Ba²⁺）×c （SO₄^2-）=1×10^-10，所以c（SO₄^2-）=

1×10-10

0.5

=2×10^-10mol?L^-1，故答案为：2×10^-10；
（4）①已知发生的反应为：BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，此反应平衡常数表达式K=

c(SO42-)

c(CO32-)

，故答案为：

c(SO42-)

c(CO32-)

；
②若每次加入1L 2mol?L^-1的Na₂CO₃溶液，能处理BaSO₄物质的量xmol
   BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，
              2.0-x                  x
K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

x

2.0-x

=

1×10-10

5×10-9

=0.02
x=0.039，

0.4mol

0.039mol

≈10，所以至少10次可以将0.4mol BaSO₄转化为BaCO₃．
故答案为：10．

点评：本题考查难溶电解质的溶解平衡，题目难度较大，解答本题时注意根据溶度积计算，把握平衡移动原理，注重相关知识、方法的理解和把握．