Question

某兴趣小组探究以芒硝Na₂SO₄·10H₂O和CaO为原料制备Na₂CO₃。

（1）将CaO水化后，与芒硝形成Na₂SO₄－Ca(OH)₂－H₂O三元体系，反应后过滤，向滤液中通入CO₂，期望得到Na₂CO₃。三元体系中反应的离子方程式为： SO₄^2－+ Ca(OH)₂(s)+2H₂OCaSO₄·2H₂O(s)+2 OH^－

该反应的平衡常数表达式K=_________________________。

往Na₂SO₄－Ca(OH)₂－H₂O三元体系中添加适量的某种酸性物质，控制pH=12.3 [即c(OH^－)=0.02mol/L]，可使反应在常温下容易进行。反应后过滤，再向滤液中通入CO₂，进一步处理得到Na₂CO₃。

（2）在Na₂SO₄－Ca(OH)₂－H₂O三元体系中不直接通入CO₂，其理由是_______________________________________________________________。

（3）添加的酸性物质须满足的条件（写出两点）是_____________、______________。

（4）用平衡移动原理解释添加酸性物质的理由：____________________________________；以HA表示所添加的物质，则总反应的离子方程式可写为_______________________。

（5）Na₂CO₃溶液中存在水解平衡：CO₃^2－＋H₂OHCO₃^－＋OH^－。下列说法错误的是_________。

a．加水稀释，溶液中所有离子的浓度都减小

b．通入CO₂，溶液pH减小

c．加入NaOH固体，减小

d．稀释溶液，平衡常数增大

Answer

（1）

（2）碱性条件下CO2与Ca2+生成难溶物CaCO3

（3）不与Ca2+生成难溶物   酸性比碳酸弱

（4）酸性物质与OH－反应，使平衡向生成CaSO4·2H2O的方向进行     SO42－+ Ca(OH)2+2HACaSO4·2H2O↓+2A－ （每空2分）

（5）（2分）a d

【解析】

试题分析：（1）根据平衡常数表达式，该反应的平衡常数表达式K=；

（2）①在碱性条件下CO2与Ca2+生成难溶物CaCO3，所以不直接通入CO2；

（3）加入酸性物质，氢离子可以中和氢氧根离子，使平衡向着生成CaSO4•2H2O的方向进行；以HA表示所添加的酸性物质，由于HA酸性要小于碳酸酸性，反正方程式中应该写成分子式，所以总反应的离子方程式为SO42﹣+Ca（OH）2+2HA⇌CaSO4•2H2O↓+2A﹣；

（5）a．加水稀释，平衡右移溶液中CO32－，HCO3－，OH－离子的浓度都减小，但氢离子浓度增大，错误；b．通入CO2，溶液酸性增加，pH减小，正确；c．加入NaOH固体，平衡左移，减小，正确；d．稀释溶液，平衡常数不变，错误；

考点：本题主要考查硫酸钙晶体的制取，涉及了化学平衡常数表达式书写、试剂选择、转化率计算等知识，是一道比较综合的练习，本题难度中等。