Question

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

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下图，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：

已知298K时，Ksp(CaCO₃)

=2.80×10^-9，Ksp(CaSO₄)=4.90×10^-5，则此温度下该反应的平衡常数K为             

(计算结果保留三位有效数字)。

Answer

（1）CaSO4；Mg(OH)2

（2）氢氧根与镁离子结合，使平衡向右移动，K+变多。

（3）K2CO3；H2SO4

（4）①在同一时间K+的浸出浓度大；②反应的速率加快，平衡时溶浸时间缩短。

（5）K=1.75×104

【解析】

试题分析：（1）“呆矿”，在水中存在沉淀溶解平衡：K2SO4•MgSO4•2CaSO4•2H2O(s)⇌2Ca2++2K++Mg2++4SO42-+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，氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀，同时钙离子增多，析出硫酸钙沉淀，所以滤渣中主要成分为CaSO4，Mg(OH)2；

（2）加入Ca(OH)2溶液，OH-与Mg2+结合成Mg(OH)2、Ca2+与SO42-结合成CaSO4而析出，使平衡向右移动，杂卤石溶解浸出K+(留在滤液中)

（3）)“除杂”环节主要是除去钙离子，依据除杂原则不能引入新的杂质，根据制取的目的是制备硫酸钾，所以加入的试剂易于除去，不引入新的杂质，因此加入过量K2CO3除钙离子，过滤后加入硫酸至中性，除去碳酸钾；

（4）分析不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系，温度越高K+的浸出浓度越大，溶浸时间越短，反应速率越大，达到平衡越快，故图象中分析得到的结论为：温度越高，在同一时间K+的浸出浓度大；反应速率加快，平衡时溶浸时间短

（5）溶浸过程中会发生：CaSO4(s)+CO32-(aq)⇌CaCO3(s)+SO42-(aq)，CaCO3(s)=Ca2++CO32-；CaSO4(s)=Ca2++SO42-；依据硫酸钙、碳酸钙溶度积常数的计算表达式，转化关系中钙离子相同计算，反应的平衡常数K==1.75×104。

考点：考查沉淀溶解平衡的影响因素分析判断、流程分析、分离提纯的方法应用、图象分析判断方法、平衡常数的计算应用、溶度积的计算分析、沉淀转化的判断等。