Question

难溶电解质的沉淀溶解平衡及其溶度积在生产、科研等领域有着许多的应用。

(1)氯化银在水中存在沉淀溶解平衡：AgClAg^＋＋Cl^－。25℃时，氯化银的K_sp(AgCl)＝1.8×10^－10。现将足量氯化银分别放入下列溶液：①100mL蒸馏水中；②100mL0.1mol·L^－1盐酸中；③100mL0.1mol·L^－1氯化铝溶液中；④100mL0.1mol·L^－1氯化镁溶液中。充分搅拌后，相同温度下，银离子浓度由大到小的顺序是_____(填序号)。在0.1mol·L^－1氯化铝溶液中，银离子的浓度最大可达到_____mol·L^－1。

(2)25℃时，1L水中约能溶解2.4×10^－3g硫酸钡。

①试计算25℃时硫酸钡的溶度积K_sp(BaSO₄)＝_____。

②当人体中钡离子浓度达到2×10^－3mol·L^－1时会影响健康，那么硫酸钡可作为“钡餐”的原因是_____。

③在25℃时，1L水中约能溶解0.018g碳酸钡，且胃液是酸性的，碳酸钡不能代替硫酸钡作为“钡餐”的理由是_____。(要运用题中所给数据，经计算回答上述②、③两小题)

(3)锅炉水垢会降低燃料利用率，还会形成安全隐患，因此要定期除去锅炉水垢。水垢中含有CaSO₄[K_sp(CaSO₄)＝7.10×10^－5]，若用1mol·L^－1碳酸钠溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CacCO₃[K_sp(CaCO₃)＝4.96×10^－9]，试利用K_sp计算反应的平衡常数说明这一转化的原理_____。

Answer

①＞②＞④＞③ 6.0×10-10mol/L 1.1×10-10 BaSO4(s)⇌Ba2+(aq)+(aq)，c(Ba2+)==1.05×10-5mol/L，小于2×10-3mol/L，而胃液中H+对BaSO4的沉淀溶液平衡没有影响，所以BaSO4可用做钡餐 在25℃时，1L水中约能溶解0.018g BaCO3，c(BaCO3)=c(Ba2+)=c()=9.14×10-5mol/L，虽然9.14×10-5mol/L＜2×10-3mol/L，但由于胃液是酸性的，如果服下BaCO3，胃酸可与反应生成二氧化碳，使浓度降低，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使Ba2+浓度大于2×10-3mol/L，引起人体中毒 因为CaSO4⇌Ca2++Ksp(CaSO4)=7.10×10-5，CaCO3⇌Ca2++ Ksp(CaCO3)=4.96×10-9，所以CaSO4+⇌CaCO3+的平衡常数K== =1.43×104，将c()=1mol/L代入K，可求出c()=1.43×104，从而实现这一沉淀的转化

【解析】

(1)氯化银饱和溶液中存在沉淀溶解平衡，饱和溶液中的溶度积是常数，只随温度变化；依据溶度积分别计算比较分析；

(2)①在25℃时，1L水中约能溶解2.4×10−3g硫酸钡，n(BaSO4)=mol，则c(Ba2+)=c()=mol/L，结合Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)×c()计算；

②根据硫酸钡的溶度积常数计算硫酸钡溶液中的钡离子浓度，判断是否对人体有害；

③根据碳酸钡能溶解于胃酸分析能否代替；

(3)根据平衡反应CaSO4+⇌CaCO3+，该反应的平衡常数K====1.43×104，将c()=1mol/L代入K，可得c()=1.43×104mol/L，即溶度积大的物质可转化为溶度积小的物质。

(1)氯化银在水中存在沉淀溶解平衡：AgClAg＋＋Cl－。25℃时，氯化银的Ksp(AgCl)＝1.8×10－10=c(Ag+)•c(Cl-)，通过计算分别得到：

①100mL蒸馏水中含银离子浓度和氯离子浓度相同，c(Ag+)=c(Cl-)=≈1.34×10-5mol/L；

②100mL 0.1mol•L-1盐酸溶液中氯离子浓度为0.1mol/L，c(Ag+)==1.8×10-9mol/L；

③100mL 0.1mol•L-1氯化铝溶液中氯离子浓度为0.3mol/L，c(Ag+)==6×10-10mol/L；

④100mL 0.1mol•L-1MgCl2溶液中Cl-浓度为0.2mol/l，抑制沉淀溶解平衡，c(Ag+)==9×10-10mol/L；

综上所述银离子的物质的量浓度大小顺序为：①＞②＞④＞③；

在0.1mol•L-1氯化铝溶液中，银离子的物质的量浓度最大可达到：6.0×10-10mol/L；

(2)①在25℃时，1L水中约能溶解2.4×10−3g硫酸钡，n(BaSO4)=mol，则c(Ba2+)=c()=mol/L，则25℃时硫酸钡的Ksp=c(Ba2+)×c()=×≈1.1×10-10；

②根据硫酸钡的溶解平衡计算，在硫酸钡中存在平衡：BaSO4(s)⇌Ba2+(aq)+(aq)，c(Ba2+)==1.05×10-5mol/L，小于2×10-3mol/L，而胃液中H+对BaSO4的沉淀溶液平衡没有影响，所以BaSO4可用做钡餐；

③在25℃时，1L水中约能溶解0.018g BaCO3，c(BaCO3)=c(Ba2+)=c()=9.14×10-5mol/L，虽然9.14×10-5mol/L＜2×10-3mol/L，但由于胃液是酸性的，如果服下BaCO3，胃酸可与反应生成二氧化碳，使浓度降低，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使Ba2+浓度大于2×10-3mol/L，引起人体中毒；

(3)因为CaSO4⇌Ca2++Ksp(CaSO4)=7.10×10-5，CaCO3⇌Ca2++ Ksp(CaCO3)=4.96×10-9，所以CaSO4+⇌CaCO3+的平衡常数K====1.43×104，将c()=1mol/L代入K，可得c()=1.43×104mol/L，理论上c()的最大值为1.43×104mol/L，即溶度积大的物质可转化为溶度积小的物质，从而实现这一沉淀的转化。