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＋＋2K^＋＋Mg^2＋＋4＋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)＋?CaCO₃(s)＋
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

(1)Mg(OH)₂　CaSO₄
(2)加入Ca(OH)₂溶液，Mg^2＋与OH^－结合生成Mg(OH)₂沉淀，Mg^2＋浓度减小，平衡正向移动，K^＋增多
(3)K₂CO₃　H₂SO₄
(4)①溶浸平衡向右移动　　②K^＋的溶浸速率增大
(5)CaSO₄(s)＋CaCO₃(s)＋的平衡常数，据K_sp(CaSO₄).K_sp(CaCO₃)可知：，则有。

解题时，要依据制备K₂SO₄的工艺流程，结合物质的分离与提纯的原则进行分析。
(1)杂卤石中加入Ca(OH)₂溶液，Mg^2＋与OH^－结合生成Mg(OH)₂沉淀，CaSO₄微溶于水，过滤后，滤渣中含有Mg(OH)₂.CaSO₄及未溶解的杂卤石。
(2)加入Ca(OH)₂溶液，Mg^2＋与OH^－结合生成Mg(OH)₂沉淀，使c(Mg^2＋)减小，杂卤石的溶解平衡正向移动，同时c(Ca^2＋)与c()均增大，从而析出CaSO₄沉淀，K^＋留在滤液中。
(3)滤液中含有Ca^2＋.OH^－，可先加入过量K₂CO₃溶液，除去Ca^2＋，过滤后，再加入稀H₂SO₄调节溶液的pH至中性。
(4)①溶浸平衡向右移动；②K^＋的溶浸速率增大。