Question

1．資源綜合利用既符合綠色化學(xué)理念，也是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑．一種難溶
的廢棄礦渣雜鹵石，其主要成分可表示為：K₂SO₄•MgSO₄•2CaSO₄•2H₂O，已知它在水溶液中存在如下平衡：
K₂SO₄•MgSO₄•2CaSO₄•2H₂O?2K⁺+4SO₄^2-+Mg²⁺+2Ca²⁺+2H₂O
為了充分利用鉀資源，一種溶浸雜鹵石制備K₂S0₄工藝流程如圖：

（1）操作①名稱是過(guò)濾；
（2）用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋：Ca（OH）₂溶液能溶解出雜鹵石中K^十的原因：Mg²⁺轉(zhuǎn)化成Mg（OH）₂沉淀，Ca²⁺轉(zhuǎn)化為CaSO₄沉淀，使平衡右移，促使雜鹵石溶解
（3）除雜質(zhì)環(huán)節(jié)，為了除去Ca²⁺，可先加人K₂CO₃溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過(guò)濾，再向
濾液中滴加稀H₂ S0₄，調(diào)節(jié)溶液pH至中性；（填“酸性”、“中性”或“堿性”）
（4）操作②的步驟包括（填操作過(guò)程）：、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥；
（5）有人用可溶性碳酸鹽為溶浸劑，其浸溶原理可表示為：
CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?CaCO₃（s）+so₄^2-（aq）
已知常溫下：K_SP（CaCO₃）=2.80×10^-9  K_SP（CaSO₄）=4.95×10^-5
則常溫下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.75×10⁴．

Answer 1

分析 （1）過(guò)濾分離不溶性固體和液體；
（2）依據(jù)氫氧化鈣和平衡狀態(tài)下的鎂離子結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀，促進(jìn)平衡右移分析；
（3）“除雜”環(huán)節(jié)中主要是除去鈣離子，但不能引入新的雜質(zhì)，調(diào)節(jié)溶液PH呈中性，除去加入的碳酸鉀，得到較純凈的硫酸鉀，需要加入硫酸調(diào)節(jié)；
（4）實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌，干燥；
（5）以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過(guò)程中會(huì)發(fā)生：CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）平衡常數(shù)概念寫出計(jì)算式，依據(jù)硫酸鈣、碳酸鈣溶度積常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式，轉(zhuǎn)化關(guān)系中鈣離子相同計(jì)算分析．

解答 解：（1）分離不溶性固體和液體用過(guò)濾，故答案為：過(guò)濾；
（2）Ca（OH）₂溶液能溶解雜鹵石浸出K⁺的原因是氫氧化鈣是飽和溶液，加入后氫氧根離子和鎂離子結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀，促進(jìn)平衡右移鈣離子增多，飽和溶液中析出氫氧化鈣，增多K⁺，故答案為：氫氧根與鎂離子結(jié)合使平衡向右移動(dòng)，鉀離子變多；
（3）“除雜”環(huán)節(jié)主要是除去鈣離子，依據(jù)除雜原則不能引入新的雜質(zhì)，根據(jù)制取的目的是制備硫酸鉀，所以加入的試劑易于除去，不引入新的雜質(zhì)，因此加入過(guò)量K₂CO₃除鈣離子，過(guò)濾后加入硫酸至中性，除去碳酸鉀，故答案為：K₂CO₃；中性；
（4）實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌，干燥步驟得到，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（5）溶浸過(guò)程中會(huì)發(fā)生：CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），CaCO3（s）=Ca²⁺+CO₃^2-；CaSO₄（s）=Ca²⁺+SO₄^2-；依據(jù)硫酸鈣、碳酸鈣溶度積常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式，轉(zhuǎn)化關(guān)系中鈣離子相同計(jì)算，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{O}_{4}{\;}^{2-）}}{c（CO{\;}_{3}{\;}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（CaSO{\;}_{4}）}{Ksp（CaCO{\;}_{3}）}$=$\frac{4.90×10{\;}^{-5}}{2.80×10{\;}^{-9}}$=1.75×10⁴，故答案為：1.75×10⁴．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了沉淀溶解平衡的影響因素分析判斷，流程分析，分離提純的方法應(yīng)用，圖象分析判斷方法，平衡常數(shù)的計(jì)算應(yīng)用，沉淀轉(zhuǎn)化的判斷，題目難度中等．