Question

重晶石（BaSO₄）是重要的化工原料，制備氫氧化鋇晶體（Ba（OH）₂?8H₂O）的流程如下：
已知：Ba（s）+S（s）+2O₂（g）=BaSO₄（s）△H=-1473.2kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
Ba（s）+S（s）=BaS（s）△H=-460kJ?mol^-1
（1）寫(xiě)出煅燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

 

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（2）寫(xiě)出氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體混合反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

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（3）為檢測(cè)煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO，可將煅燒產(chǎn)生的氣體通入PdCl₂溶液中，出現(xiàn)黑色沉淀和產(chǎn)生一種無(wú)色無(wú)味能使澄清石灰水變渾濁的氣體，試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

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（4）向BaSO₄沉淀中加入飽和Na₂CO₃溶液，充分?jǐn)嚢�，棄去上層清液，如此處理多次，可使BaSO₄全部轉(zhuǎn)化為BaCO₃．發(fā)生的反應(yīng)可表示為：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），現(xiàn)有0.20mol BaSO₄，加入1.0L 2.0mol?L^-1飽和Na₂CO₃溶液處理，假設(shè)c（SO₄^2-）_起始≈0，平衡時(shí)，K=4.0×10^-2，求反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO₄的物質(zhì)的量．（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留2位有效數(shù)字）
（5）試從平衡的角度解釋BaSO₄可轉(zhuǎn)化為BaCO₃的原因：

 

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Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：氧化還原反應(yīng)專題,電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算分析得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體混合反應(yīng)生成氯化鋇、氨氣和水；
（3）為檢測(cè)煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO，可將煅燒產(chǎn)生的氣體通入PdCl₂溶液中，出現(xiàn)黑色沉淀和產(chǎn)生一種無(wú)色無(wú)味能使澄清石灰水變渾濁的氣體，氣體為二氧化碳，由題意“CO與 PdCl₂溶液反應(yīng)產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，反應(yīng)中有水參加”，可知反應(yīng)物為CO、PdCl₂、H₂O；然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律及常見(jiàn)物質(zhì)的組成判斷生成物；
（4）設(shè)發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO₄的物質(zhì)的量為x mol，則平衡時(shí)c（SO₄^2-）為x mol/L，利用三段式計(jì)算平衡時(shí)碳酸根的濃度，代入平衡常數(shù)計(jì)算；
（5）依據(jù)沉淀溶解平衡平衡移動(dòng)游戲因素分析，結(jié)合溶度積常數(shù)分析判斷．

解答： 解：（1）①Ba（s）+S（s）+2O₂（g）=BaSO₄（s）△H=-1473.2kJ?mol^-1
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
③Ba（s）+S（s）=BaS（s）△H=-460kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律②×2+③-①得到：BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol^-1，
故答案為：BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol^-1 ；
（2）氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體混合反應(yīng)生成氯化鋇、氨氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ba（OH）₂?8H₂O+2NH₄Cl=BaCl₂+2NH₃↑+10H₂O，
故答案為：Ba（OH）₂?8H₂O+2NH₄Cl=BaCl₂+2NH₃↑+10H₂O；
（3）由題意“CO與 PdCl₂溶液反應(yīng)產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，反應(yīng)中有水參加”，可知反應(yīng)物為CO、PdCl₂、H₂O；根據(jù)質(zhì)量守恒定律及常見(jiàn)物質(zhì)的組成可推出生成物為：黑色金屬鈀粉末、氯化氫、二氧化碳，故可書(shū)寫(xiě)此反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO+PdCl₂+H₂O═2HCl+Pd↓+CO₂，
故答案為：CO+PdCl₂+H₂O=Pd↓+CO₂+2HCl；
（4）設(shè)發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO₄的物質(zhì)的量為x，則平衡時(shí)c（SO₄^2-）為x mol?L^-1   
                   BaSO₄+CO₃^2-?BaCO₃+SO₄^2-
起始濃度（mol?L^-1）：2.0                0
轉(zhuǎn)化濃度（mol?L^-1）：x                  x
平衡濃度（mol?L^-1）：（2.0-x）           x 
K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

x

2.0-x

=4.0×10^-2
x=7.7×10^-2 mol，
答：發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO₄的物質(zhì)的量為7.7×10^-2 mol；
（5）BaSO₄沉淀中存在沉淀溶解平衡：BaSO₄（s）?Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），加入飽和碳酸鈉溶液，CO₃^2-濃度增大，c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）＞Ksp（BaCO₃），生成BaCO₃沉淀，c（Ba²⁺）減小，使BaSO₄沉淀向溶解方向移動(dòng)，BaSO₄轉(zhuǎn)化為BaCO₃，
故答案為：BaSO₄沉淀中存在沉淀溶解平衡：BaSO₄（s）?Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），加入飽和碳酸鈉溶液，CO₃^2-濃度增大，c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）＞Ksp（BaCO₃），生成BaCO₃沉淀，c（Ba²⁺）減小，使BaSO₄沉淀向溶解方向移動(dòng)，BaSO₄轉(zhuǎn)化為BaCO₃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡常數(shù)有關(guān)計(jì)算、沉淀轉(zhuǎn)化等，難度中等，本題綜合性較大，是對(duì)熱點(diǎn)知識(shí)的考查．