Question

3．常溫下，將11.65g  BaSO₄粉末置于盛有250mL蒸餾水的燒杯中，然后向燒杯中加入Na₂CO₃固體（忽視溶液體積的變化）并充分攪拌，加入Na₂CO₃固體的過程中，溶液中幾種離子的濃度變化曲線如圖所示，下列說法中正確的是
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• A． 相同溫度時，K_sp（BaSO₄）＞K_sp（BaCO₃）
• B． BaSO₄在水中的溶解度、K_sp均比在BaCl₂溶液中的大
• C． 若使0.05molBaSO₄全部轉化為BaCO₃，至少要加入1.25molNa₂CO₃
• D． 0.05molBaSO₄恰好全部轉化為BaCO₃時，溶液中離子濃度大小為：c（CO₃^2-）＞c（SO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（Ba²⁺）

Answer 1

分析 A．BaSO₄比BaCO₃更難溶，二者是同類型物質，可以直接根據溶解性情況比較K_sp大小；
B．BaSO₄在BaCl₂溶液中由于Ba²⁺的存在，使沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移動，因此在BaCl₂溶液中的溶解度不大，K_sp只隨溫度的改變而改變；
C.11.65g  BaSO₄粉末，其物質的量為0.05mol，使0.05molBaSO₄轉化為BaCO₃，發(fā)生的反應為BaSO₄+CO₃^2-?BaCO₃+SO₄^2-，根據圖象計算二者的K_sp常數，據此判斷；
D.0.05molBaSO₄恰好全部轉化為BaCO₃時，溶液中存在SO₄^2-，平衡時CO₃^2-的濃度大于SO₄^2-，CO₃^2-水解促進OH^-的形成，因此溶液中濃度最小的是Ba²⁺，據此判斷．

解答 解：A．BaSO₄比BaCO₃更難溶，二者是同類型物質，可以直接根據溶解性情況比較K_sp大小，因此相同溫度時，K_sp（BaSO₄）＜K_sp（BaCO₃），故A錯誤；
B．BaSO₄在BaCl₂溶液中由于Ba²⁺的存在，使沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移動，因此在BaCl₂溶液中的溶解度不大，K_sp只隨溫度的改變而改變，無論在水中還是BaCl₂溶液中，K_sp值是不變的，故B錯誤；
C.11.65g  BaSO₄粉末，其物質的量為0.05mol，使0.05molBaSO₄轉化為BaCO₃，發(fā)生的反應為BaSO₄+CO₃^2-?BaCO₃+SO₄^2-，根據圖象，K_sp（BaSO₄）=c（Ba²⁺）c（SO₄^2-）=1.0×10^-5×1.0×10^-5=1.0×10^-10，Ksp（BaCO3）=c（Ba²⁺）c（CO₃^2-）=1.0×10^-5×2.5×10^-4=2.5×10^-9，反應的平衡常數為K=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}•\frac{c（B{a}^{2+}）}{c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{{K}_{sp}（BaS{O}_{4}）}{{K}_{sp}（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{1.0×1{0}^{-10}}{2.5×1{0}^{-9}}$=0.04，若使0.05molBaSO₄全部轉化為BaCO₃，則反應生成0.05molSO₄^2-，反應的離子積為Q_c=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}=\frac{n（S{O}_{4}^{2-}）}{n（C{O}_{3}^{2-}）}$=K=0.04，則平衡時n（CO₃^2-）=1.25mol，則至少需要Na₂CO₃的物質的量為1.25mol+0.05mol=1.3mol，故C錯誤；
D.0.05molBaSO₄恰好全部轉化為BaCO₃時，溶液中存在大量的SO₄^2-，平衡時CO₃^2-的濃度大于SO₄^2-，CO₃^2-水解促進OH^-的形成，因此溶液中濃度最小的是Ba²⁺，因此離子濃度大小關系為：c（CO₃^2-）＞c（SO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（Ba²⁺），故D正確．
故選D．

點評 本題考查沉淀溶解平衡知識，同類型物質可直接根據K_sp數值比較溶解性情況，C項為易錯點，需注意根據平衡常數計算的是平衡濃度，不是反應的起始濃度，計算初始濃度還需算上轉化的濃度，本題難度中等．