Question

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

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：

已知298K時，Ksp(CaCO3)

=2.80×10-9，Ksp(CaSO4)=4.90×10-5，則此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為

(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】（1）CaSO4；Mg(OH)2

（2）氫氧根與鎂離子結(jié)合，使平衡向右移動，K+變多。

（3）K2CO3；H2SO4

（4）①在同一時間K+的浸出濃度大；②反應(yīng)的速率加快，平衡時溶浸時間縮短。

（5）K=1.75×104

【解析】

試題分析：（1）“呆礦”，在水中存在沉淀溶解平衡：K2SO4MgSO42CaSO42H2O(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，氫氧根離子和鎂離子結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀，同時鈣離子增多，析出硫酸鈣沉淀，所以濾渣中主要成分為CaSO4，Mg(OH)2；

（2）加入Ca(OH)2溶液，OH-與Mg2+結(jié)合成Mg(OH)2、Ca2+與SO42-結(jié)合成CaSO4而析出，使平衡向右移動，雜鹵石溶解浸出K+(留在濾液中)

（3）)“除雜”環(huán)節(jié)主要是除去鈣離子，依據(jù)除雜原則不能引入新的雜質(zhì)，根據(jù)制取的目的是制備硫酸鉀，所以加入的試劑易于除去，不引入新的雜質(zhì)，因此加入過量K2CO3除鈣離子，過濾后加入硫酸至中性，除去碳酸鉀；

（4）分析不同溫度下，K+的浸出濃度與溶浸時間的關(guān)系，溫度越高K+的浸出濃度越大，溶浸時間越短，反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡越快，故圖象中分析得到的結(jié)論為：溫度越高，在同一時間K+的浸出濃度大；反應(yīng)速率加快，平衡時溶浸時間短

（5）溶浸過程中會發(fā)生：CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)，CaCO3(s)=Ca2++CO32-；CaSO4(s)=Ca2++SO42-；依據(jù)硫酸鈣、碳酸鈣溶度積常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式，轉(zhuǎn)化關(guān)系中鈣離子相同計(jì)算，反應(yīng)的平衡常數(shù)K==1.75×104。