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)2Ca^2＋(aq)＋2K^＋(aq)＋Mg^2＋(aq)＋4SO₄^2－(aq)＋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)＋CO₃^2－CaCO₃(s)＋SO₄^2－

已知298 K時，K_sp(CaCO₃)＝2.80×10^－9，

K_sp(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

解析　(1)根據(jù)雜鹵石在水中的電離平衡，可以判斷濾渣應(yīng)為氫氧化鎂和硫酸鈣。(3)浸出液中有大量Ca^2＋及OH^－，可加K₂CO₃溶液及H₂SO₄溶液除雜。(4)圖中顯示隨著溫度升高，K^＋的浸出濃度增大，浸出速率加快。

答案　(1)Mg(OH)₂　CaSO₄(二者位置互換也正確)

(2)加入Ca(OH)₂溶液后，生成Mg(OH)₂、CaSO₄沉淀，溶液中Mg^2＋濃度減小，使平衡右移

(3)K₂CO₃　H₂SO₄　(4)①溶浸達(dá)到平衡的時間縮短　②平衡時K^＋的浸出濃度增大(其他合理答案也給分)

(5)CaSO₄(s)Ca^2＋(aq)＋SO₄^2－(aq)　K_sp(CaSO₄)＝c(Ca^2＋)·c(SO₄^2－)

CaCO₃(s)Ca^2＋(aq)＋CO₃^2－(aq)　K_sp(CaCO₃)＝c(Ca^2＋)·c(CO₃^2－)

K＝＝＝＝1.75×10⁴