Question

鋇(Ba)和鍶(Sr)及其化合物在工業上有著廣泛的應用，它們在地殼中常以硫酸鹽的形式存在，BaSO₄和SrSO₄都是難溶性鹽。工業上提取鋇和鍶時首先將BaSO₄和SrSO₄轉化成難溶弱酸鹽。已知：
SrSO₄(s) Sr^2＋(aq)＋SO₄^2－(aq)　K_sp＝2.5×10^－7
SrCO₃(s) Sr^2＋(aq)＋CO₃^2－(aq)　K_sp＝2.5×10^－9
(1)將SrSO₄轉化成SrCO₃的離子方程式為________________________，該反應的平衡常數表達式為____________；該反應能發生的原因是___________________________________________。(用沉淀溶解平衡的有關理論解釋)
(2)對于上述反應，實驗證明增大CO₃^2－的濃度或降低溫度都有利于提高SrSO₄的轉化率。判斷在下列兩種情況下，平衡常數K的變化情況(填“增大”、“減小”或“不變”)：
①升高溫度，平衡常數K將________；
②增大CO₃^2－的濃度，平衡常數K將________。
(3)已知，SrSO₄和SrCO₃在酸中的溶解性與BaSO₄和BaCO₃類似，設計實驗證明上述過程中SrSO₄是否完全轉化成SrCO₃。
實驗所用的試劑為________；實驗現象及其相應結論為____________________________。

Answer 1

(1)SrSO₄(s)＋CO₃^2－(aq) SrCO₃(s)＋SO₄^2－(aq)  K＝  K_sp(SrCO₃)<K_sp(SrSO₄)，加入CO₃^2－后，平衡SrSO₄(s) Sr^2＋(aq)＋SO₄^2－(aq)正向移動，生成SrCO₃
(2)①減小�、诓蛔�
(3)鹽酸　若沉淀完全溶解，則證明SrSO₄完全轉化成SrCO₃，否則，未完全轉化

(1)SrSO₄轉化成SrCO₃的離子反應為：SrSO₄(s)＋CO₃^2－(aq)??SrCO₃(s)＋SO₄^2－(aq)，根據沉淀轉化的原理，該反應能夠發生，是因為K_sp(SrCO₃)<K_sp(SrSO₄)。(2)①降低溫度有利于提高SrSO₄的轉化率，說明降溫平衡向正反應方向移動，因此升高溫度，平衡向逆反應方向移動，故平衡常數K減小。②平衡常數只與溫度有關，增大CO₃^2－的濃度，平衡常數不變。(3)根據提供的信息，可以推斷SrSO₄難溶于鹽酸，而SrCO₃可溶于鹽酸，因此向溶液中加入鹽酸，若沉淀全部溶解，則SrSO₄完全轉化成SrCO₃，若沉淀沒有全部溶解，則SrSO₄沒有完全轉化成SrCO₃，需要注意的是，不能選擇稀硫酸，因為SrCO₃與稀硫酸反應生成SrSO₄。