Question

难溶性杂卤石(K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：

K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O(s)2Ca^2＋＋2K^＋＋Mg^2＋＋4SO₄^2—＋2H₂O

为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)₂溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

(1)滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。

(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)₂溶液能溶解杂卤石浸出K^＋的原因：

_____________________________________________________________。

(3)“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入________溶液调滤液pH至中性。

(4)不同温度下，K^＋的浸出浓度与溶浸时间的关系如图。由图可得，随着温度升高，

①_______________________________________________________，

②_______________________________________________________。

(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO₄(s)＋CO₃^2—CaCO₃(s)＋SO

已知298 K时，K_sp(CaCO₃)＝2.80×10^－9，

K_sp(CaSO₄)＝4.90×10^－5，求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。

Answer

(1)Mg(OH)2 CaSO4

(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2＋浓度减小，平衡正向移动，K＋增多

(3)K2CO3 H2SO4

(4)①溶浸平衡向右移动 ②K＋的溶浸速率增大

(5)CaSO4(s)＋CO32—CaCO3(s)＋SO42—的平衡常数K＝，据Ksp(CaSO4)、Ksp(CaCO3)可知： ， ，则有K＝＝＝1.75×104。

【解析】解题时，要依据制备K2SO4的工艺流程，结合物质的分离与提纯的原则进行分析。

(1)杂卤石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，过滤后，滤渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的杂卤石。

(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2＋)减小，杂卤石的溶解平衡正向移动，同时c(Ca2＋)与c(SO42—)均增大，从而析出CaSO4沉淀，K＋留在滤液中。

(3)滤液中含有Ca2＋、OH－，可先加入过量K2CO3溶液，除去Ca2＋，过滤后，再加入稀H2SO4调节溶液的pH至中性。

(4)①溶浸平衡向右移动；②K＋的溶浸速率增大。