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）?2Ca²⁺+2K⁺+Mg²⁺+4

SO

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，工艺流程如图1：


（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2，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）+

CO

2-3

?CaCO₃（s）+

SO

2-4

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______  （计算结果保留三位有效数字）．

Answer 1

（1）“呆矿”，在水中存在沉淀溶解平衡：K₂SO₄?MgSO₄?2CaSO₄?2H₂O（s）?2Ca²⁺+2K⁺+Mg²⁺+4SO₄^2-+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，氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀，同时钙离子增多，析出氢氧化钙沉淀，所以滤渣中主要成分为Ca（OH）₂，Mg（OH）₂，故答案为：Ca（OH）₂；Mg（OH）₂；
（2）Ca（OH）₂溶液能溶解杂卤石浸出K⁺的原因是氢氧化钙是饱和溶液，加入后氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀，促进平衡右移钙离子增多，饱和溶液中析出氢氧化钙，增多K⁺，故答案为：氢氧根与镁离子结合使平衡向右移动，钾离子变多；
（3））“除杂”环节主要是除去钙离子，依据除杂原则不能引入新的杂质，根据制取的目的是制备硫酸钾，所以加入的试剂易于除去，不引入新的杂质，因此加入过量K₂CO₃除钙离子，过滤后加入硫酸至中性，除去碳酸钾，故答案为：K₂CO₃；H₂SO₄；
（4）分析不同温度下，K⁺的浸出浓度与溶浸时间的关系，温度越高K⁺的浸出浓度越大，溶浸时间越短，反应速率越大，达到平衡越快，故图象中分析得到的结论为：温度越高，在同一时间K⁺的浸出浓度大；反应速率加快，平衡时溶浸时间短，
故答案为：在同一时间K⁺的浸出浓度大；反应速率加快，平衡时溶浸时间短；
（5）溶浸过程中会发生：CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），CaCO3（s）=Ca²⁺+CO₃^2-；CaSO₄（s）=Ca²⁺+SO₄^2-；依据硫酸钙、碳酸钙溶度积常数的计算表达式，转化关系中钙离子相同计算，反应的平衡常数K=

C(SO42-)

C(CO3-2)

=

Ksp(CaSO4)

Ksp(CaCO3)

=

4.90×10-5

2.80×10-9

=1.75×10⁴，故答案为：1.75×10⁴．