Question

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

K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O(s)2Ca^2＋(aq)＋2K^＋(aq)＋Mg^2＋(aq)＋4SO₄^2－(aq)＋2H₂O

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如图。由图可得，随着温度升高，①_________，

②________________________________________

________________________________________。

(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO₄(s)＋CO₃^2－CaCO₃(s)＋SO₄^2－

已知298 K时，K_sp(CaCO₃)＝2.80×10^－9，

K_sp(CaSO₄)＝4.90×10^－5，求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。

Answer 1

解析　(1)根据杂卤石在水中的电离平衡，可以判断滤渣应为氢氧化镁和硫酸钙。(3)浸出液中有大量Ca^2＋及OH^－，可加K₂CO₃溶液及H₂SO₄溶液除杂。(4)图中显示随着温度升高，K^＋的浸出浓度增大，浸出速率加快。

答案　(1)Mg(OH)₂　CaSO₄(二者位置互换也正确)

(2)加入Ca(OH)₂溶液后，生成Mg(OH)₂、CaSO₄沉淀，溶液中Mg^2＋浓度减小，使平衡右移

(3)K₂CO₃　H₂SO₄　(4)①溶浸达到平衡的时间缩短　②平衡时K^＋的浸出浓度增大(其他合理答案也给分)

(5)CaSO₄(s)Ca^2＋(aq)＋SO₄^2－(aq)　K_sp(CaSO₄)＝c(Ca^2＋)·c(SO₄^2－)

CaCO₃(s)Ca^2＋(aq)＋CO₃^2－(aq)　K_sp(CaCO₃)＝c(Ca^2＋)·c(CO₃^2－)

K＝＝＝＝1.75×10⁴