Question

難溶性雜鹵石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：

K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SO42—＋2H2O

為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下：

 

(1)濾渣主要成分有________和________以及未溶雜鹵石。

(2)用化學(xué)平衡移動原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K＋的原因：_________________________________________________。

(3)“除雜”環(huán)節(jié)中，先加入________溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過濾，再加入________溶液調(diào)濾液pH至中性。

 

(4)不同溫度下，K＋的浸出濃度與溶浸時間的關(guān)系如圖。由圖可得，隨著溫度升高，

①________________________________________________________，

②________________________________________________________。

(5)有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會發(fā)生：CaSO4(s)＋CO32—CaCO3(s)＋SO42—

已知298 K時，Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9，

Ksp(CaSO4)＝4.90×10－5，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

 

Answer 1

　(1)Mg(OH)2　CaSO4

(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋與OH－結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2＋濃度減小，平衡正向移動，K＋增多

(3)K2CO3　H2SO4

(4)①溶浸平衡向右移動　　②K＋的溶浸速率增大

(5)CaSO4(s)＋CO32—CaCO3(s)＋SO42—的平衡常數(shù)，據(jù)Ksp(CaSO4)、Ksp(CaCO3)可知：c(SO42—)＝，c(CO32—)＝，則有K＝＝＝1.75×104。

【解析】　解題時，要依據(jù)制備K2SO4的工藝流程，結(jié)合物質(zhì)的分離與提純的原則進行分析。

(1)雜鹵石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋與OH－結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，過濾后，濾渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的雜鹵石。

(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋與OH－結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2＋)減小，雜鹵石的溶解平衡正向移動，同時c(Ca2＋)與c(SO42—)均增大，從而析出CaSO4沉淀，K＋留在濾液中。

(3)濾液中含有Ca2＋、OH－，可先加入過量K2CO3溶液，除去Ca2＋，過濾后，再加入稀H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH至中性。

(4)①溶浸平衡向右移動；②K＋的溶浸速率增大。