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＋＋2K^＋＋Mg^2＋＋4SO＋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)系見下圖。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)＋COCaCO₃(s)＋SO

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　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(jìn)行分析。

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

(3)濾液中含有Ca^2＋、OH^－，可先加入過量K₂CO₃溶液，除去Ca^2＋，過濾后，再加入稀H₂SO₄調(diào)節(jié)溶液的pH至中性。

(4)由圖可知，隨著溫度升高，溶浸平衡向右移動，K^＋的溶浸速率增大。

(5)CaSO₄(s)＋COCaCO₃(s)＋SO的平衡常數(shù)K＝。CaCO₃(s)、CaSO₄(s)分別存在溶解平衡：CaCO₃(s)Ca^2＋(aq)＋CO(aq)，CaSO₄(s)Ca^2＋(aq)＋SO(aq)，則有K_sp(CaCO₃)＝c(Ca^2＋)·c(CO)＝2.80×10^－9，K_sp(CaSO₄)＝c(Ca^2＋)·c(SO)＝4.90×

10^－5，那么K＝＝＝＝＝1.75×10⁴。

答案　(1)Mg(OH)₂　CaSO₄

(2)加入Ca(OH)₂溶液，Mg^2＋與OH^－結(jié)合生成Mg(OH)₂沉淀，Mg^2＋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)＋COCaCO₃(s)＋SO的平衡常數(shù)K＝，據(jù)K_sp(CaSO₄)、K_sp(CaCO₃)可知，c(SO)＝，c(CO)＝，則有K＝＝＝＝1.75×10⁴。

方法技巧　要求用理論回答的試題，應(yīng)采用“四段論法”：改變了什么條件(或是什么條件)→根據(jù)什么理論→有什么變化→得出什么結(jié)論。