题目内容

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)2Ca2++2K++Mg2++4SO42—+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)+CO32—CaCO3(s)+SO

已知298 K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(计算结果保留三位有效数字)。

 

(1)Mg(OH)2 CaSO4

(2)加入Ca(OH)2溶液,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,Mg2+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)+CO32—CaCO3(s)+SO42—的平衡常数K=,据Ksp(CaSO4)、Ksp(CaCO3)可知: , ,则有K===1.75×104。

【解析】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,Mg2+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,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,使c(Mg2+)减小,杂卤石的溶解平衡正向移动,同时c(Ca2+)与c(SO42—)均增大,从而析出CaSO4沉淀,K+留在滤液中。

(3)滤液中含有Ca2+、OH-,可先加入过量K2CO3溶液,除去Ca2+,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。

 

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