Question

钡（Ba）和锶（Sr）及其化合物在工业上有着广泛的应用，它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在，BaSO₄和SrSO₄都是难溶性盐．工业上提取钡和锶时首先将BaSO₄和SrSO₄转化成难溶弱酸盐．
已知：SrSO₄（s）?Sr²⁺（aq）+SO^2-₄（aq）  K_SP=2.5×10^-7
SrSO₃（s）?Sr²⁺（aq）+CO^2-₄（aq）   K_SP=2.5×10^-9
（1）将SrSO₄转化成SrCO₃的离子方程式为

 

，该反应的平衡常数表达式为

 

；该反应能发生的原因是

 

．（用沉淀溶解再平衡的有关理论解释）
（2）对于上述反应，实验证明增大CO^2-₃的浓度或降低温度都有利于提高SrSO₄的转化率．判断在下列两种情况下，平衡常数K的变化情况（填“增大”、“减小”或“不变”）：
①升高温度，平衡常数K将

 

；
②增大CO^2-₃的浓度，平衡常数K将

 

．
（3）已知，SrSO₄和SrCO₃在酸中的溶解性与BaSO₄和BaCO₃类似，设计实验证明上述过程中SrSO₄是否完全转化成SrCO₃．实验所用试剂为

 

；实验现象及其相应结论

 

．
（4）BaCl₂溶液和Ba（NO₃）₂溶液是实验中检验SO^2-₄的常用试剂．某化学研究性学习小组检验某溶液中存在SO^2-₄时，首先加入Ba（NO₃）₂溶液，产生白色沉淀，然后加入过量稀硝酸，白色沉淀不溶解，由此得出结论：溶液中一定含有SO^2-₄．你认为该推理是否严密？试说明理由．

Answer 1

分析：（1）SrSO₄转化成SrCO₃的原因是依据物质溶解度的不同实现，反应向更难溶的方向进行；依据沉淀转化的反应方程式结合平衡常数概念写出表达式；
（2）①平衡常数随温度变化，反应是放热反应，升温平衡逆向进行；
②平衡常数不随浓度变化；
（3）依据SrSO₄和SrCO₃在酸中的溶解性与BaSO₄和BaCO₃类似，说明SrCO₃溶于酸，SrSO₄不溶于酸，据此设计实验验证物质成分；
（4）亚硫酸根离子和钡离子结合生成亚硫酸钡沉淀，遇硝酸被氧化为硫酸钡；

解答：解：（1）依据物质Ksp大小可知，SrSO₄转化成SrCO₃的溶解性不同，反应向更难溶的方向进行，依据沉淀转化写出离子方程式为：SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；
故答案为：SrSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SrCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；
（2）①实验证明降低温度都有利于提高SrSO₄的转化率．说明平衡正向进行，正反应为放热反应，所以升高温度平衡逆向进行，平衡常数K减小；故答案为：减小；
②增大CO^2-₃的浓度平衡正向进行，平衡常数随温度变化，不随浓度改变，所以平衡常数不变；故答案为：不变；
（4）亚硫酸根离子和钡离子结合生成亚硫酸钡沉淀，遇硝酸被氧化为硫酸钡，也会产生沉淀现象，所以实验方案不严密；
故答案为：不严密，溶液中可能含有SO₃^2-，生成的BaSO₃被氧化成BaSO₄；

点评：本题考查了沉淀转化的分析判断，平衡移动原理的应用和方向判断，平衡常数随温度变化是注意问题，题目难度中等．