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）?2Ca²⁺+2K⁺+Mg²⁺+4

SO

2-4

+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，工藝流程如圖1：


（1）濾渣主要成分有______和______以及未溶雜鹵石．
（2）用化學平衡移動原理解釋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)系是圖2，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）+

CO

2-3

?CaCO₃（s）+

SO

2-4

已知298K時，Ksp（CaCO₃）=2.80×10^-9，Ksp（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

（1）“呆礦”，在水中存在沉淀溶解平衡：K₂SO₄?MgSO₄?2CaSO₄?2H₂O（s）?2Ca²⁺+2K⁺+Mg²⁺+4SO₄^2-+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，析出氫氧化鈣沉淀，所以濾渣中主要成分為Ca（OH）₂，Mg（OH）₂，故答案為：Ca（OH）₂；Mg（OH）₂；
（2）Ca（OH）₂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，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)，因此加入過量K₂CO₃除鈣離子，過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，
故答案為：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）+CO₃^2-（aq）?CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），CaCO3（s）=Ca²⁺+CO₃^2-；CaSO₄（s）=Ca²⁺+SO₄^2-；依據(jù)硫酸鈣、碳酸鈣溶度積常數(shù)的計算表達式，轉(zhuǎn)化關(guān)系中鈣離子相同計算，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

C(SO42-)

C(CO3-2)

=

Ksp(CaSO4)

Ksp(CaCO3)

=

4.90×10-5

2.80×10-9

=1.75×10⁴，故答案為：1.75×10⁴．