Question

【題目】難溶性雜鹵石(K2SO4MgSO42CaSO42H2O)在水中存在如下平衡K2SO4MgSO42CaSO42H2O (s)2Ca2++2K++ Mg2++4SO42-+2H2O，為能充分利用鉀資源，用足量的飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀。工藝流程是：首先需要溶浸與分離，見下圖：

(1)不同溫度下，K+的浸出濃度與溶浸時(shí)間的關(guān)系如下圖，由圖可得，隨著溫度升高①________________；②______________。

(2)為了提高浸出效率，可采取的措施是：________；過濾用到的玻璃儀器名稱是：______。

(3)濾渣主要成分有_________和_________以及未溶雜鹵石，用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石、浸出K+的原因： _________________________________。

(4) 溶浸與分離過濾后，濾液中的主要雜質(zhì)離子是______，進(jìn)一步“除雜”環(huán)節(jié)見下圖。可先加入______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。

(5)中過濾得到的母液中含有大量的_____（填寫化學(xué)式），檢驗(yàn)其中溶質(zhì)陰離子的方法是____________。

Answer 1

【答案】在同一時(shí)間K+的浸出濃度大 反應(yīng)的速率加快，達(dá)到平衡所需溶浸時(shí)間短 將雜鹵石粉碎、加熱、攪拌 漏斗、燒杯、玻璃棒 CaSO4 Mg(OH)2 氫氧根離子與鎂離子結(jié)合，使平衡不斷向右移動(dòng)，雜鹵石溶解、K+變多 Ca2+、OH- K2CO3 H2SO4 K2SO4 取樣少許， 滴幾滴氯化鋇溶液，再加入少量鹽酸，如果有沉淀產(chǎn)生且不溶解，說明含有硫酸根離子

【解析】

由K2SO4MgSO42CaSO42H2O(s)2Ca2++2K++Mg2++4SO42-+2H2O及實(shí)驗(yàn)流程可知，加氫氧化鈣溶液，過濾分離出濾渣為CaSO4、Mg(OH)2，結(jié)合圖2可知，373K時(shí)K+的浸出濃度大，則濾液中大量的K2SO4，升高溫度可提高浸出效率，除雜時(shí)加K2CO3除去鈣離子，后加硫酸中和至中性，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾分離出硫酸鉀，以此來解答。

(1)由圖可知不同溫度下，K+的浸出濃度與溶浸時(shí)間的關(guān)系，溫度越高K+的浸出濃度越大，溶浸時(shí)間越短，反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡越快，故結(jié)論為：溫度越高，在同一時(shí)間K+的浸出濃度大；反應(yīng)速率加快，平衡時(shí)溶浸時(shí)間短；

(2)為了提高浸出效率，可采取的措施是升高溫度；過濾用到的玻璃儀器名稱是：燒杯、漏斗、玻璃棒；

(3)由上述分析可知，濾渣主要成分有CaSO4和Mg(OH)2以及未溶雜鹵石，用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石、浸出K+的原因加入氫氧化鈣溶液后氫氧根離子和鎂離子結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀，促進(jìn)平衡右移，K+增多；

(4)圖1中過濾后，濾液中的主要雜質(zhì)離子是Ca2+，進(jìn)一步“除雜”環(huán)節(jié)見3，可先加入K2CO3除Ca2+，過濾后加入H2SO4，除去K2CO3，調(diào)濾液pH至中性；

(5)圖3中過濾得到的母液中含有大量的K2SO4，檢驗(yàn)其中溶質(zhì)陰離子的方法是取少量母液，先向其中加足量鹽酸酸化，然后再加BaCl2溶液，看是否產(chǎn)生白色沉淀，如果有沉淀產(chǎn)生且不溶解，說明含有SO42-。