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)<img alt="1"

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＋(aq)＋2K＋(aq)＋Mg2＋(aq)＋4SO(aq)＋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)＋CO(aq)CaCO3(s)＋SO(aq)

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)。_________

【答案】

Mg(OH)2 CaSO4(二者位置互换也正确) 加入Ca(OH)2溶液后，生成Mg(OH)2、CaSO4沉淀，溶液中Mg2＋浓度减小，使平衡右移 K2CO3 H2SO4 溶浸达到平衡的时间缩短 平衡时K＋的浸出浓度增大(其他合理答案也可) CaSO4(s)Ca2＋(aq)＋SO(aq) Ksp(CaSO4)＝c(Ca2＋)·c(SO) CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq) Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(CO) K＝＝＝＝1.75×104

【解析】

杂卤石在水中存在如下溶解平衡：K2SO4•MgSO4•2CaSO4•2H2O(s)⇌2 Ca2++2K++Mg2++4 SO42-+2H2O，向杂卤石中加入Ca(OH)2溶液，氢氧根离子和镁离子反应生成更难溶的Mg(OH)2沉淀，钙离子和硫酸根离子浓度达到一定程度时生成CaSO4沉淀，所以得到的滤渣成分是Mg(OH)2、CaSO4和未溶解的杂卤石，滤液中含有Ca2+、K+、OH-、SO42-，向滤液中加入过量K2CO3，除去溶液中的Ca2+，然后再加入稀硫酸除去过量的CO32-，调节溶液的pH得到较纯净的硫酸钾，然后将溶液蒸发浓缩得到硫酸钾晶体。

(1)通过以上分析知，滤渣成分是Mg(OH)2、CaSO4和未溶解的杂卤石，故答案为：CaSO4；Mg(OH)2；

(2)加入Ca(OH)2溶液，Ca(OH)2电离生成的氢氧根离子和镁离子反应生成Mg(OH)2沉淀，从而减小镁离子浓度，导致固体溶解，所以K+增多，故答案为：加入Ca(OH)2溶液后，生成Mg(OH)2、CaSO4沉淀，溶液中Mg2＋浓度减小，使平衡右移；

(3)除杂环节中，要加入过量的K2CO3除去钙离子、加入稀硫酸除去过量的K2CO3，故答案为：K2CO3；H2SO4；

(4)不同温度下，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：①在同一时间K+的浸出浓度大；②反应的速率加快，平衡时溶浸时间缩短；

(5)溶浸过程中会发生：CaSO4(s)+CO32-(aq)⇌CaCO3(s)+SO42-(aq)，CaCO3(s)=Ca2++CO32-；CaSO4(s)=Ca2++SO42-；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====1.75×104，故答案为：1.75×104。