Question

（13分）難溶性雜鹵石（K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O）屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡

為能充分利用鉀資源，用飽和Ca（OH）₂溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下：

（1）濾渣主要成分有      和       以及未溶雜鹵石。

（2）用化學平衡移動原理解釋Ca（OH）₂溶液能溶解雜鹵石浸出K⁺的原因：                                                                  。

（3）“除雜”環節中，先加入       溶液，經攪拌等操作后，過濾，再加入       溶液調濾液PH至中性。

（4）不同溫度下，K⁺的浸出濃度與溶浸時間的關系是圖14，由圖可得，隨著溫度升高，   

① 在相同時間K⁺的浸出濃度大。

② 在相同時間K⁺的浸出濃度減小

③ 反應的速率加快，平衡時溶浸時間短。

④ 反應速率減慢，平衡時溶浸時間增長。

（5）有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會發生：

已知298K時， Ksp(CaCO₃)=2.80×10^—9， Ksp(CaSO₄)=4.90×10^—5  ，求此溫度下該反應的平衡常數K                       。

 

Answer 1

【答案】

（1）CaSO₄ （1分） Mg（OH）₂（1分）

（2）氫氧根與鎂離子結合，使平衡向右移動，K⁺變多。（2分）

（3）K₂CO₃ （2分）   H₂SO₄ （2分）

（4）①③（2分）

（5）K=1.75×10⁴（3分）

【解析】

 試題分析：（1）根據題目給出的可逆溶解平衡，加Ca(OH)₂后，Mg ²⁺變成Mg(OH)₂，硫酸鈣是微溶物，因此濾渣成分是Mg(OH)₂，CaSO₄和未溶雜鹵石；（2）根據勒夏特列原理，加入Ca(OH)₂后，Mg ²⁺不斷沉淀，硫酸鈣也析出，平衡正移，因此浸出K⁺；（3）為了使生成的硫酸鉀最純，要除去加入的過量的氫氧化鈣，而進入雜質陽離子，因此加入碳酸鉀，最后硫酸鉀除去過量的碳酸鉀且調節溶液pH值；（4）由已知曲線圖觀察可知，升高溫度可以提高K⁺浸出率，縮短浸出時間；（5）由題意知：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。

考點：化學反應平衡原理。

點評：本題在化學工藝流程的背景下對化學反應平衡進行考查，題目難度比較大，綜合性較強。