【題目】難溶性雜鹵石(K2SO4MgSO42CaSO42H2O)屬于呆礦,在水中存在如下平衡

K2SO4MgSO42CaSO42H2Os2Ca2++2K++Mg2++4+2H2O

為能充分利用鉀資源,用飽和CaOH2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀,工藝流程如圖1

1)濾渣主要成分有_____________________以及未溶雜鹵石.

2)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋CaOH2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(guò)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(shí)間的關(guān)系是圖2,由圖可得,隨著溫度升高,①________________________________________________________;

5)有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑,則溶浸過(guò)程中會(huì)發(fā)生:CaSO4s+CaCO3s+

已知298K時(shí),KspCaCO3=2.80×109,KspCaSO4=4.90×105,求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_____________(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字).

【答案】CaSO4 MgOH2 氫氧根與鎂離子結(jié)合使平衡向右移動(dòng),鉀離子變多 K2CO3 H2SO4 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 1.75×104

【解析】

1)依據(jù)流程和制取目的,結(jié)合呆礦,在水中存在的平衡分析,加入飽和CaOH2溶液對(duì)平衡的影響分析判斷;

2)依據(jù)氫氧化鈣和平衡狀態(tài)下的鎂離子結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀,促進(jìn)平衡右移分析;

3))除雜環(huán)節(jié)中主要是除去鈣離子,但不能引入新的雜質(zhì),調(diào)節(jié)溶液PH呈中性,除去加入的碳酸鉀,得到較純凈的硫酸鉀,需要加入硫酸調(diào)節(jié);

4)依據(jù)圖象分析,縱軸意義,曲線的變化,達(dá)到平衡需要的時(shí)間分析判斷;

5)以可溶性碳酸鹽為溶浸劑,則溶浸過(guò)程中會(huì)發(fā)生:CaSO4s+CO32aqCaCO3s+SO42aq)平衡常數(shù)概念寫(xiě)出計(jì)算式,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)算分析

1呆礦,在水中存在沉淀溶解平衡:K2SO4MgSO42CaSO42H2Os2Ca2++2K++Mg2++4SO42+2H2O,為能充分利用鉀資源,用飽和CaOH2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(shí)鈣離子增多,析出硫酸鈣沉淀,所以濾渣中主要成分為CaSO4,MgOH2,故答案為CaSO4;MgOH2;

2CaOH2溶液能溶解雜鹵石浸出K+的原因是氫氧化鈣是飽和溶液,加入后氫氧根離子和鎂離子結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀,促進(jìn)平衡右移鈣離子增多,飽和溶液中析出氫氧化鈣,增多K+,故答案為氫氧根與鎂離子結(jié)合使平衡向右移動(dòng),鉀離子變多;

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(guò)量K2CO3除鈣離子,過(guò)濾后加入硫酸至中性,除去碳酸鉀,故答案為K2CO3;H2SO4;

4)分析不同溫度下,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,故圖象中分析得到的結(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,

故答案為在同一時(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;

5)溶浸過(guò)程中會(huì)發(fā)生:CaSO4s+CO32aqCaCO3s+SO42aq),CaCO3s=Ca2++CO32;CaSO4s=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,故答案為1.75×104

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