Question

【題目】工業(yè)廢催化劑中含有多種金屬元素，某廢催化劑主要含有SiO2、ZnO、ZnS和CuS，為充分利用資源，變廢為寶，在實驗室中探究回收廢催化劑中的鋅和銅，具體流程如圖所示，回答下列問題：

已知：ZnS與稀硫酸反應(yīng)且化合價不變；CuS既不溶于稀硫酸也不與稀硫酸反應(yīng)。

（1）下列玻璃儀器或裝置中，第一次浸出時尾氣凈化需要使用的裝置為___________（填標(biāo)號），“濃縮結(jié)晶”需要使用的儀器是_______________(填名稱）。

（2）濾渣1的主要成分是 ___________。

（3）第二次浸出時，向盛有濾渣1的反應(yīng)器中先加入稀硫酸，后滴入過氧化氫溶液。反應(yīng)器中有淡黃色沉淀生成，寫出反應(yīng)的離子方程式___________;若順序相反，會造成___________。

（4）第二次浸出時需要加熱且控溫，采用的合適加熱方式是___________。

（5）某同學(xué)在實驗完成之后，得到23.3g提純的硫酸鋅晶體（ZnSO4·xH2O)。為確定晶體化學(xué)式，取5.0g晶體，用蒸餾水完全溶解.再加入足量的氯化鋇溶液，充分反應(yīng)后過濾、___________、___________、稱重得固體4.1g，則硫酸鋅晶體的化學(xué)式為___________。

Answer 1

【答案】D 蒸發(fā)皿 CuS、SiO2 CuS+H2O2+2H+=Cu2++S+2H2O H2O2與固體顆粒接觸分解 熱水浴 洗滌 干燥 ZnSO4.7H2O

【解析】

根據(jù)題給流程，第一次浸出為ZnO和ZnS與稀硫酸的反應(yīng)，反應(yīng)方程式為ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑，反應(yīng)產(chǎn)生有毒氣體，需要回收，濾渣1為CuS和SiO2的混合物；第二次浸出時為CuS和稀硫酸、雙氧水的反應(yīng)，反應(yīng)方程式為CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O，濾渣2為SiO2，據(jù)此分析。

（1）根據(jù)分析，第一次浸出時產(chǎn)生了有毒氣體H2S，需要回收，根據(jù)4個裝置，裝置D可以將H2S回收處理，故選D；濃縮結(jié)晶時需要蒸發(fā)皿進行蒸發(fā)；

（2）根據(jù)分析，濾渣1的主要成分為CuS和SiO2；

（3）CuS在稀硫酸和過氧化氫同時存在下會發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生硫單質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為CuS+H2O2+2H+=Cu2++S+2H2O；反應(yīng)式若先加入過氧化氫，則CuS會作為催化劑使過氧化氫分解；

（4）第二次浸出時加入了過氧化氫，在高溫時易分解，反應(yīng)溫度不宜過高，需要控制溫度，在反應(yīng)時可以使用熱水浴進行控溫；

（5）將得到的固體經(jīng)過濾、洗滌、干燥后稱量質(zhì)量，得到4.1g硫酸鋇，則含有硫酸根=0.0176mol，故含有硫酸鋅0.0176 mol，約為2.83 g，則含有水2.17 g，約為0.121 mol，ZnSO4與H2O的物質(zhì)的量比約為1:7，所以硫酸鋅晶體的化學(xué)式為ZnSO4·7H2O。