Question

（13分）难溶性杂卤石（K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡

为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）₂溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

（1）滤渣主要成分有      和       以及未溶杂卤石。

（2）用化学平衡移动原理解释Ca（OH）₂溶液能溶解杂卤石浸出K⁺的原因：                                                                  。

（3）“除杂”环节中，先加入       溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入       溶液调滤液PH至中性。

（4）不同温度下，K⁺的浸出浓度与溶浸时间的关系是图14，由图可得，随着温度升高，   

① 在相同时间K⁺的浸出浓度大。

② 在相同时间K⁺的浸出浓度减小

③ 反应的速率加快，平衡时溶浸时间短。

④ 反应速率减慢，平衡时溶浸时间增长。

（5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：

已知298K时， Ksp(CaCO₃)=2.80×10^—9， Ksp(CaSO₄)=4.90×10^—5  ，求此温度下该反应的平衡常数K                       。

 

Answer 1

【答案】

（1）CaSO₄ （1分） Mg（OH）₂（1分）

（2）氢氧根与镁离子结合，使平衡向右移动，K⁺变多。（2分）

（3）K₂CO₃ （2分）   H₂SO₄ （2分）

（4）①③（2分）

（5）K=1.75×10⁴（3分）

【解析】

 试题分析：（1）根据题目给出的可逆溶解平衡，加Ca(OH)₂后，Mg ²⁺变成Mg(OH)₂，硫酸钙是微溶物，因此滤渣成分是Mg(OH)₂，CaSO₄和未溶杂卤石；（2）根据勒夏特列原理，加入Ca(OH)₂后，Mg ²⁺不断沉淀，硫酸钙也析出，平衡正移，因此浸出K⁺；（3）为了使生成的硫酸钾最纯，要除去加入的过量的氢氧化钙，而进入杂质阳离子，因此加入碳酸钾，最后硫酸钾除去过量的碳酸钾且调节溶液pH值；（4）由已知曲线图观察可知，升高温度可以提高K⁺浸出率，缩短浸出时间；（5）由题意知：Ksp(CaCO₃)＝2.80×10^－9＝ c(Ca²⁺)·c(CO₃^2－)，Ksp(CaSO₄)＝4.90×10^－5＝ c(Ca²⁺)·c(SO₄^2－)，因此有：Ksp ＝ 1.75×10⁴。

考点：化学反应平衡原理。

点评：本题在化学工艺流程的背景下对化学反应平衡进行考查，题目难度比较大，综合性较强。