Question

有兩條途徑可以使重晶石（BaSO₄）轉(zhuǎn)化為碳酸鋇，如圖所示：

試回答下列問題：
（l）反應(yīng)I 中發(fā)生的主要反應(yīng)為：BaSO₄+4C=BaS+4CO，若1mol BaSO₄ 完全反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為

 

；
（2）Na₂CO₃ 溶液的pH 大于10，用離子方程式說明其主要原因

 

，其溶液中離子濃度由大到小的順序是

 

；
（3）已知反應(yīng)IV 中發(fā)生的反應(yīng)為：BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，寫出此反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

；若K_SP（BaSO₄）為1×10^-10mol²．L^-2，K_SP（BaCO₃）為5×10^-9mol²．L^-2，則K 的值為

 

；
（4）若每次加入1L 2mol?L^-1的Na₂CO₃溶液，至少需要

 

次可以將0.2mol BaSO₄轉(zhuǎn)化為BaCO₃．

Answer 1

考點：鹽類水解的應(yīng)用,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),離子濃度大小的比較

專題：鹽類的水解專題

分析：（1）依據(jù)化學(xué)方程式中元素化合價變化分析計算電子轉(zhuǎn)移；
（2）Na₂CO₃ 溶液的pH 大于10，說明溶液顯堿性，碳酸根離子分步水解的原因；依據(jù)溶液中離子濃度比較大��；
（3）已知反應(yīng)IV 中發(fā)生的反應(yīng)為：BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，平衡常數(shù)概念書寫，同一溶液中鋇離子濃度相同，結(jié)合溶度積常數(shù)表達(dá)式推算K；
（4）若每次加入1L 2mol?L^-1的Na₂CO₃溶液，結(jié)合BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，的平衡常數(shù)計算生成硫酸根離子物質(zhì)的量得到將0.2mol BaSO₄轉(zhuǎn)化為BaCO₃的次數(shù)；

解答： 解：（l）BaSO₄+4C=BaS+4CO，碳元素化合價0價變化為+2價，電子轉(zhuǎn)移8e^-，若1mol BaSO₄ 完全反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為8mol；
故答案：8mol；
（2）Na₂CO₃ 溶液的pH 大于10，說明溶液顯堿性，碳酸根離子分步水解的原因CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；  HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，溶液中離子濃度大小為：c（ Na⁺）＞c（ CO₃^2-）＞c（ OH^-）＞c（ HCO₃^-）＞c （ H⁺ ）；
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；  c（ Na⁺）＞c（ CO₃^2-）＞c（ OH^-）＞c（ HCO₃^-）＞c （ H⁺ ）；
（3）已知反應(yīng)IV 中發(fā)生的反應(yīng)為：BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，寫出此反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

c(SO42-)

c(CO32-)

，同一種溶液中鋇離子濃度相同，K=

c(SO42-)c(Ba2+)

c(CO32-)c(Ba2-)

=

KSp(BaSO4)

Ksp(BaCO3)

=

1×10-10

5×10-9

=0.02
故答案為：

c(SO42-)

c(CO32-)

；0.02；

（4）若每次加入1L 2mol?L^-1的Na₂CO₃溶液，能處理BaSO4物質(zhì)的量xmol
   BaSO₄ （ s ）+CO₃ ^2-?BaCO₃ （ s ）+SO₄^2-，
              2.0-x                  x
K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

x

2.0-x

=0.02
x=5.1，所以至少6次可以將0.2mol BaSO₄轉(zhuǎn)化為BaCO₃．
故答案為：6．

點評：本題考查了沉淀溶解平衡的計算分析應(yīng)用，電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較分析，氧化還原反應(yīng)、電子轉(zhuǎn)計算，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．