Question

【題目】某廢催化劑含48.6% 的SiO2、16.2% 的ZnO、19.4% 的ZnS 和12 .8% 的CuS 及少量的Fe3O4。.某同學用10.0g該廢催化劑為原料，回收鋅和銅。采用的實驗方案如下，回答下列問題：

已知：金屬Zn 與Al類似，都是兩性金屬，能溶于強堿并放出氫氣，但鋁不溶于氨水，鋅卻可以溶于氨水形成四氨合鋅配離子[Zn(NH3)4]2+。

（1）濾液1中含有Fe2+，選用提供的試劑進行檢驗，檢驗方法如下：__________________________。（提供的試劑：稀鹽酸、KSCN 溶液、KMnO4 溶液、NaOH 溶液、K3[Fe(CN)6]溶液）

（2）濾渣2 除SiO2 外的另一成分是____________；第二次浸出時，加熱溫度不宜過高的原因是___________________；寫出第二次浸出的化學反應方程式____________________________________。寫出鋅溶于氨水的離子方程式____________________________________。

（3）ZnSO4在水中的溶解度，隨溫度的升高而緩慢增大，從硫酸鋅溶液得到七水硫酸鋅晶體，可采用的方法是_____________________；析出七水硫酸鋅晶體，減壓過濾，用于淋洗七水硫酸鋅晶體的溶劑是___________________；某同學在實驗完成之后，得到5.74gZnSO4·7H2O（式量287）則鋅的回收率為_______________________________。

Answer 1

【答案】 取少量濾液1，滴加幾滴高錳酸鉀溶液，若褪色，則證明有亞鐵離子。（或取少量濾液1，滴加2滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍色沉淀，則證明有亞鐵離子） S 溫度過高雙氧水易分解 CuS+ H2O2+ H2SO4= CuSO4 +S+ 2H2O Zn+4NH3+2H2O=[ Zn(NH3)4]2++H2↑+2OH- 蒸發結晶法 酒精 50.0%

【解析】廢催化劑加入稀硫酸，第一次浸出主要發生反應：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4= ZnSO4+H2S↑、Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O，過濾后濾液中ZnSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3，濃縮結晶得到粗ZnSO47H2O；濾渣1含有SiO2、CuS，向盛有濾渣1的反應器中加H2SO4和H2O2溶液，發生氧化還原反應，生成硫酸銅、硫，濾渣2含有硫和二氧化硅，濾液含有硫酸銅，經濃縮結晶可得到硫酸銅晶體。

(1)亞鐵離子具有還原性，可與高錳酸鉀發生氧化還原反應，檢驗亞鐵離子，可取少量濾液1，滴加高錳酸鉀溶液，若褪色，則證明有亞鐵離子，故答案為：取少量濾液1，滴加高錳酸鉀溶液，若褪色，則證明有亞鐵離子；

(2)根據上述分析，濾渣2含有硫和二氧化硅；第二次浸出時，加熱溫度不宜過高，主要是防止雙氧水分解；第二次浸出時發生反應：CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O；鋅可以溶于氨水形成四氨合鋅配離子[Zn(NH3)4]2+，反應的離子方程式為Zn+4NH3+2H2O= [ Zn(NH3)4]2++H2↑+2OH-，故答案為：S；溫度過高雙氧水易分解；CuS+ H2O2+ H2SO4= CuSO4 +S+ 2H2O；Zn+4NH3+2H2O=[ Zn(NH3)4]2++H2↑+2OH-；

(3)ZnSO4在水中的溶解度，隨溫度的升高而緩慢增大，從硫酸鋅溶液得到七水硫酸鋅晶體，可采用蒸發結晶的方法；析出七水硫酸鋅晶體，減壓過濾，淋洗七水硫酸鋅晶體可以選用酒精，減少晶體的損失；5.74gZnSO4·7H2O(式量287)的物質的量為=0.02mol，其中含有鋅元素的質量為0.02mol×65g/mol=1.3g，原樣品中鋅的質量為10.0g×16.2%×+10.0g×19.4%×=2.6g，鋅的回收率為×100%=50%，故答案為：蒸發結晶法；酒精；50.0%。