Question

難溶性雜鹵石(K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：
K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O(s) 2Ca^2＋＋2K^＋＋Mg^2＋＋4＋2H₂O
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如圖。由圖可得，隨著溫度升高，
①________________________________________________________，
②________________________________________________________。
(5)有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會發生：CaSO₄(s)＋?CaCO₃(s)＋
已知298 K時，K_sp(CaCO₃)＝2.80×10^－9，
K_sp(CaSO₄)＝4.90×10^－5，求此溫度下該反應的平衡常數K(計算結果保留三位有效數字)。

Answer 1

(1)Mg(OH)₂　CaSO₄
(2)加入Ca(OH)₂溶液，Mg^2＋與OH^－結合生成Mg(OH)₂沉淀，Mg^2＋濃度減小，平衡正向移動，K^＋增多
(3)K₂CO₃　H₂SO₄
(4)①溶浸平衡向右移動　　②K^＋的溶浸速率增大
(5)CaSO₄(s)＋CaCO₃(s)＋的平衡常數，據K_sp(CaSO₄).K_sp(CaCO₃)可知：，則有。

解題時，要依據制備K₂SO₄的工藝流程，結合物質的分離與提純的原則進行分析。
(1)雜鹵石中加入Ca(OH)₂溶液，Mg^2＋與OH^－結合生成Mg(OH)₂沉淀，CaSO₄微溶于水，過濾后，濾渣中含有Mg(OH)₂.CaSO₄及未溶解的雜鹵石。
(2)加入Ca(OH)₂溶液，Mg^2＋與OH^－結合生成Mg(OH)₂沉淀，使c(Mg^2＋)減小，雜鹵石的溶解平衡正向移動，同時c(Ca^2＋)與c()均增大，從而析出CaSO₄沉淀，K^＋留在濾液中。
(3)濾液中含有Ca^2＋.OH^－，可先加入過量K₂CO₃溶液，除去Ca^2＋，過濾后，再加入稀H₂SO₄調節溶液的pH至中性。
(4)①溶浸平衡向右移動；②K^＋的溶浸速率增大。