Question

3．重晶石（主要成分是BaSO₄）是制備鋇化合物的重要原料，但BaSO₄不溶于水也不溶于酸，這   給轉(zhuǎn)化為其他鋇鹽帶來了困難，工業(yè)上用飽和Na₂CO₃溶液處理BaSO₄沉淀，待達到平衡后，移走上層清   夜，重復(fù)多次操作，將其轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO₃，再由BaCO₃制備其它鋇鹽．
Ksp（BaSO₄）=1.0×10^-10      Ksp（BaCO₃）=2.5×10^-9
（1）寫出沉淀轉(zhuǎn)化的方程式：BaSO₄（s）+Na₂CO₃ （aq）?BaCO₃（s）+Na₂SO₄（aq），此反應(yīng)平衡常數(shù)K 的值為0.04．
（2）要實現(xiàn)該轉(zhuǎn)化C（CO₃^2-）不低于2.5×10^-4 mol/L
（3）必須更換Na₂CO₃溶液的原因是什么？保證Na₂CO₃溶液的濃度不低于2.5×10^-4mol/L．

Answer 1

分析 （1）BaSO₄電離出的鋇離子與碳酸根離子結(jié)合生成碳酸鋇沉淀；平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$，結(jié)合Ksp（BaSO₄）、Ksp（BaCO₃）計算；
（2）根據(jù)Ksp（BaSO₄）計算飽和溶液中硫酸根離子的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)計算c（CO₃^2-）；
（3）當Na₂CO₃溶液的濃度太低時轉(zhuǎn)化不再發(fā)生．

解答 解：（1）用飽和Na₂CO₃溶液處理BaSO₄沉淀，BaSO₄電離出的鋇離子與碳酸根離子結(jié)合生成碳酸鋇沉淀，其轉(zhuǎn)化的方程式為：BaSO₄（s）+Na₂CO₃ （aq）?BaCO₃（s）+Na₂SO₄（aq）；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（B{a}^{2+}）×c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（B{a}^{2+}）×c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{Ksp（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{1.0×1{0}^{-10}}{2.5×1{0}^{-9}}$=0.04；
故答案為：BaSO₄（s）+Na₂CO₃ （aq）?BaCO₃（s）+Na₂SO₄（aq）；0.04；
（2）已知Ksp（BaSO₄）=1.0×10^-10，則飽和硫酸鋇溶液中硫酸根離子的濃度c（SO₄^2-）=$\sqrt{Ksp（BaS{O}_{4}）}$=1.0×10^-5mol/L，
則c（CO₃^2-）=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{K}$=$\frac{1.0×1{0}^{-5}}{0.04}$=2.5×10^-4mol/L；
故答案為：2.5×10^-4；
（3）當Na₂CO₃溶液的濃度太低時轉(zhuǎn)化不再發(fā)生，要保證Na₂CO₃溶液的濃度不低于1.25×10^-3mol/L，必須更換Na₂CO₃溶液；
故答案為：保證Na₂CO₃溶液的濃度不低于1.25×10^-3mol/L．

點評 本題考查了沉淀的轉(zhuǎn)化、平衡常數(shù)的計算、溶度積的計算等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的計算能力和分析能力．