Question

【題目】某廢催化劑含ZnO、ZnS、CuS和SiO2及少量的Fe3O4。

I．某同學以該廢催化劑為原料，回收其中的鋅和銅。采用的實驗方案如下：

回答下列問題：

(1)在下圖裝置中，第一次浸出反應裝置最合理的是____（填標號）。步驟①中發生的化學反應為非氧化還原反應，最好在（填設備名稱）____中進行。

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

(3)步驟③中發生反應的離子方程式為____；向盛有濾渣1的反應器中加入稀硫酸和過氧化氫溶液，應先加____，若順序相反，會造成____。

(4)步驟②、④中，獲得晶體的實驗操作方法是____，過濾。

Ⅱ．另一同學也以該廢催化劑為原料，采用下列實驗操作方法也得到了ZnSO4。

(5)若一次水解時，產物為Zn( OH)xCly。取一次水解產物10. 64 g，經二次水解、干燥，得到9.9 g的Zn(OH)2（假設各步均轉化完全），則一次水解產物的化學式為_______ .

Answer 1

【答案】C 通風櫥 取少量濾液1，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若生成藍色沉淀，則證明有Fe2+(或滴加KMnO4溶液，若褪色則證明有Fe2+) CuS+H2O2+2H+Cu2++S+2H2O 稀硫酸 H2O2與固體顆粒接觸分解 蒸發濃縮、冷卻結晶 Zn(OH)1.6Cl0.4

【解析】

廢催化劑中含ZnO、ZnS、CuS、SiO2、Fe3O4，加入硫酸，ZnO、ZnS、Fe3O4與稀硫酸反應，濾液1中含有Zn2＋、Fe2＋、Fe3＋，CuS、SiO2不與稀硫酸發生反應，即濾渣1中有SiO2、CuS，濾渣1中加入稀硫酸和H2O2加熱浸出CuSO4；然后逐項進行分析；

(1)①中發生ZnO＋H2SO4=ZnSO4＋H2O、ZnS＋H2SO4=ZnSO4＋H2S↑、Fe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O，這些反應不需要加熱，因此反應裝置中不需要溫度計，H2S有毒，能溶于水，尾氣處理時，需要防止倒吸，即C裝置最合理；發生反應時，產生H2S氣體，H2S氣體有毒，且易燃，需要在通風廚中進行；

(2)根據(1)的分析，濾液1中含有Zn2＋、Fe2＋、Fe3＋，檢驗Fe2＋用K3[Fe(CN)6]或高錳酸鉀溶液，具體操作是取少量濾液1，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若生成藍色沉淀，則證明有Fe2+或滴加KMnO4溶液，若褪色則證明有Fe2＋；

(3)濾渣1為CuS和SiO2，SiO2不與稀硫酸、H2O2發生反應，CuS中S顯－2價具有還原性，能被H2O2氧化，發生的離子方程式為CuS＋H2O2＋2H＋Cu2＋＋S＋2H2O；向盛有濾渣1的反應器中先加入稀硫酸，后滴入過氧化氫溶液，若順序相反，會造成H2O2與固體顆粒接觸分解；

(4)獲得晶體中含有結晶水，因此實驗操作方法是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；

(5)根據鋅原子守恒，Zn(OH)xCly的物質的量為=0.1mol，Zn(OH)xCly的摩爾質量為=106.4g/mol，則有65＋17x＋35.5y=106.4，根據化合價代數和為0，則有x+y=2，兩式聯立解得x=1.6，y=0.4，化學式為Zn(OH)1.6Cl0.4。