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)+S(aq)　　　K_sp=2.5×10^-7

SrCO₃(s)Sr²⁺(aq)+C(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　               。

(用沉淀溶解平衡的有关理论解释)

(2)对于上述反应,实验证明增大C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C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。实验所用的试剂为　　　　;实验现象及其相应结论为　                      。

Answer 1

(1)SrSO₄转化成SrCO₃的离子反应为

SrSO₄(s)+C(aq)SrCO₃(s)+S(aq),平衡常数表达式为K=,根据沉淀转化的原理,该反应能够发生,是因为K_sp(SrCO₃)<K_sp(SrSO₄)。

(2)①降低温度有利于提高SrSO₄的转化率,说明降温平衡向正反应方向移动,因此升高温度,平衡向逆反应方向移动,故平衡常数K减小。②平衡常数只与温度有关,增大C的浓度,平衡常数不变。(3)根据提供的信息,可以推断SrSO₄难溶于盐酸,而SrCO₃可溶于盐酸,因此向溶液中加入盐酸,若沉淀全部溶解,则SrSO₄完全转化成SrCO₃,若沉淀没有全部溶解,则SrSO₄没有完全转化成SrCO₃,需要注意的是,不能选择稀硫酸,因为SrCO₃与稀硫酸反应生成SrSO₄。

答案:(1)SrSO₄(s)+C(aq)SrCO₃(s)+S(aq)

K=　K_sp(SrCO₃)<K_sp(SrSO₄),加入C后,平衡SrSO₄(s)Sr²⁺(aq)+S(aq)正向移动,生成SrCO₃

(2)①减小　②不变

(3)盐酸　若沉淀完全溶解,则证明SrSO₄完全转化成SrCO₃,否则,未完全转化