Question

关于化学工业流程题！！

为了获得产品K2SO4，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后，还需要进行的操作是： ▲ 。

答案是
蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥

为什么这样就可以得到大量的K2SO4？里面可是有四种物质啊！！请详细解答！

Answer 1

没有4种物质。楼主这个图片只是告诉你一些信息，不是说已经就溶了这4种物质。
你要关注题干，硫酸铵和氯化钾混合，应该除掉的杂质是氯化铵（也就是氯离子和铵根离子）。
你看100摄氏度下，氯化铵比硫酸钾溶解度大得多，也就是说，蒸发结晶过程中，硫酸钾更容易析出晶体（当然氯化铵必定会有少量析出）。这时液体不能完全蒸干（否则氯化铵得出来了），溶液中还有大量未结晶的氯化铵（以及少量硫酸钾），趁热过滤就能除掉这些氯化铵的浓溶液，保留硫酸钾。如果不趁热，氯化铵的溶解度减小，也就是说它也会结晶，这样你得到的硫酸钾晶体中含有的氯化铵杂质就多了，不好。
至于洗涤，刚才说的硫酸钾晶体中有少量氯化铵，加一些水（或者加硫酸钾饱和溶液更好）能够让那些氯化铵溶解然后通过滤纸除掉（当然硫酸钾晶体会有损失，这不可避免）

追问

但是不是还会有KCl和硫酸铵吗？它们也会析出吧？因为溶液里有K+,Cl-，NH4+,和SO42-离子啊！析出的晶体不会有多种物质吗？？？？

追答

你的看法没有错，但是这里存在一个先后问题。因为硫酸钾溶解度最小，所以最先析出的是它，然后才会有KCl和硫酸铵以至于氯化铵。
所以可以确保晶体里绝大部分是硫酸钾的，洗涤也能再把那些东西除掉

追问

为什么说硫酸钾最先析出？四种物质你不不知道谁多谁少啊！假如K2SO4量少，那么大量析出的就不是它了吧？
即使是硫酸钾最先析出，但不能保证析出的晶体大量是它吧？

追答

楼主你有些钻牛角尖了。回到题干，为了得到最多的硫酸钾肯定是加2倍的氯化钾。
那你为何不知四种物质的多少呢？
而且，如果硫酸钾很少，我拿来提纯硫酸钾？？哪个化工这样做，早就破产了。
提纯的基础就在于它本来的量不少！
硫酸钾最先析出的另一种理解是，即使四种物质一起析出，别的沉淀（晶体也是一种沉淀）也会转化成硫酸钾的沉淀，就好比在氯化银的悬浊液加溴离子，沉淀会转化成溴化银，如果你学了选修4自然能理解，就是平衡之间的转化。
但是你为什么要搞到如此高深呢？就用最简单的去理解不是更好吗？

追问

我已经学完选修四了。你能用选修四的原理跟我说一下吗？『即使四种物质一起析出，别的沉淀（晶体也是一种沉淀）也会转化成硫酸钾的沉淀』（详细点）
我觉得“最简单的理解”不太严谨，我希望得到一个严谨的解答

追答

好吧 楼主谨此奉劝你考试的时候千万别想太多，不然是跟自己过不去

知道沉淀的溶解平衡吧？尽管这几种物质溶的比较多，但假如已经是饱和溶液了，我也能写出它的溶解平衡式吧？于是就有了个平衡常数K。溶解度和K是相关联的，可以认为溶解度越大的K越大。

既然如此，你可以同时写氯化钾和硫酸钾的溶解平衡式并相减，这时得到的新的反应平衡的K是除出来的。它等于c(氯离子)平方除上c（硫酸根离子）。这个平衡是 氯化钾固体转化为硫酸钾固体的。 刚才已经知道新的K是拿氯化钾的K除上硫酸钾的K求出来的。既然前者溶得多，新的K数值就比较大。
K值越大，说明反应进行越彻底，可以认为在这个平衡下，氯化钾固体已经有大量转化成了硫酸钾固体，所以你看到的结果是硫酸钾先析出。

至于硫酸钾和硫酸铵的，一样去分析吧。。。。

还有，高中的化学体系本来就不可能严谨，选修四同样是简化的产物。作为高考生，你的目标就是快狠准，这种钻研精神留到大学施展更好