論由Ksp較小的沉淀能否轉(zhuǎn)化為Ksp較大的沉淀

河北 錢明安 韓萬中

人教版化學(xué)教材《必修1》的第31面從離子反應(yīng)的層面討論了生成沉淀是復(fù)分解反應(yīng)能夠發(fā)生的條件之一，換言之，離子反應(yīng)由可溶性電解質(zhì)向著生成難溶性電解質(zhì)的方向進行。

人教版化學(xué)《必修4》的第64面又從沉淀的溶解平衡視角拓展研究了沉淀的轉(zhuǎn)化，以實驗的方式呈現(xiàn)了AgCl→AgI→Ag2S和Mg(OH)2→Fe(OH)3的轉(zhuǎn)化方向。隨后，教材中還列舉了一個實例，即應(yīng)用Na2CO3溶液處理鍋爐水垢中的CaSO4使之轉(zhuǎn)化為易溶于酸的CaCO3，進一步闡述沉淀轉(zhuǎn)化的方向和實質(zhì)，并“輕松”地得出結(jié)論：一般說來，溶解度大的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度小的沉淀容易實現(xiàn)；兩者的差值越大，轉(zhuǎn)化越容易。

2015年山東卷第11題A選項中，“向AgCl懸濁液中加入NaI溶液時出現(xiàn)黃色沉淀，所以Ksp(AgCl)

對此類問題的考查和反思還可以追溯到2009年浙江卷的第10題：“已知25℃時，Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12,Ksp(MgF2)=7.42×10-11，在Mg(OH)2的懸濁液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能轉(zhuǎn)化成為MgF2”是否正確？

回答這個問題同樣涉及沉淀轉(zhuǎn)化方向的判據(jù)，很多考生認為Ksp大的沉淀向著Ksp小的沉淀方向轉(zhuǎn)化是不可逆轉(zhuǎn)的，從而得出錯誤的結(jié)論。

造成這種誤判的根源在哪里？

從教材層面上看，人教版教材對沉淀的轉(zhuǎn)化方向的推論過于簡略，沒有進行更加深入的探討；從教師教學(xué)層面上看，教師“用教材教”過于機械和盲從，沒有自己的思考和理性的判斷。正因如此，一屆一屆的學(xué)生每當學(xué)習(xí)到沉淀轉(zhuǎn)化方向時便形成一種定式思維，直至高三復(fù)習(xí)備考時也不得要旨。

為此，本文欲根據(jù)實驗客觀事實進行理論分析和探究，以達到消除學(xué)生針對沉淀轉(zhuǎn)化方向判據(jù)的困惑及思維障礙的目的。

一、理論分析

從2012年江蘇卷第12題C選項所描述的實驗現(xiàn)象和事實我們可以看出，用飽和Na2CO3溶液處理BaSO4可使之轉(zhuǎn)化為BaCO3，BaSO4和BaCO3在體系中并存著兩個沉淀溶解平衡。

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BaCO3(s)

1.從BaSO4向BaCO3方向的轉(zhuǎn)化(Ksp小的沉淀轉(zhuǎn)化為Ksp大的沉淀)的判據(jù)

第一，看從BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3所需試劑的最低濃度。

2.從BaCO3向BaSO4方向轉(zhuǎn)化(Ksp大的沉淀轉(zhuǎn)化為Ksp小的沉淀)的判據(jù)

二、思維進階

BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3，不僅是Ksp小的沉淀向Ksp稍大的沉淀方向轉(zhuǎn)化的“典范”，而且在化工生產(chǎn)中也有重要的應(yīng)用價值。

在各種地質(zhì)作用以及一定的物理化學(xué)條件下，Ba元素的礦物資源主要是重晶石，所以重晶石轉(zhuǎn)化為有應(yīng)用價值的其他鋇鹽是化工生產(chǎn)的一種必然需求。工業(yè)實踐證明，使用上述分析中所用的飽和Na2CO3溶液處理重晶石，將其中的主要成分BaSO4轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO3[再由BaCO3制備BaCl2和Ba(NO3)2等鋇鹽]是科學(xué)的、可行的。

從實施沉淀轉(zhuǎn)化操作的工藝角度出發(fā)，探究試劑用量是量化沉淀轉(zhuǎn)化程度的重要前提，同時也有利于提高學(xué)生的定量分析能力和工程素養(yǎng)。

1.1 L飽和的Na2CO3溶液可以溶解BaSO4的質(zhì)量是多少？

起始濃度/(mol·L-1) 1.99 0

轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1)xx

平衡濃度/(mol·L-1) 1.99-xx

2.現(xiàn)有100 g BaSO4，每次用1 L的飽和Na2CO3溶液處理，假定BaSO4能全部轉(zhuǎn)化，至少需要處理多少次？

三、體驗真題