Question

【題目】某工業廢催化劑含有SiO2、ZnO、CuS、ZnS、Fe3O4等物質，為落實“節約資源，變廢為寶”的環保理念，某課外興趣小組的同學取20g該物質進行實驗，回收其中的Cu和Zn，實驗方案如下：

已知：ZnS可與稀硫酸反應；CuS不溶于稀硫酸，也不與其發生反應。請回答下列問題：

(1)可用圖裝置進行第一次浸出，燒杯中盛放的是______溶液。

(2)濾液Ⅰ中的Fe2+最好用______來檢驗。

a.氯水 b.雙氧水 c.KSCN溶液 d.K3[Fe(CN)6]溶液

(3)物質A是含有X元素的氧化物(XO)，則X是______(填元素符號)，由濾液Ⅱ、Ⅳ濾液獲得ZnSO47H2O的操作是______________。

(4)第二次浸出時的化學方程式為_______________。

(5)加A調節溶液的pH約為______時，可以完全除去其中的雜質離子。

(當溶液中離子濃度小于等于10-5mol/L時視為沉淀完全；實驗條件下部分物質的溶度積常數為：Ksp[Fe(OH)3]=10-38，Ksp[Fe(OH)2]=10-17，Ksp[Zn(OH)2]=10-17，Ksp[Cu(OH)2]=10-20)

(6)實驗最后獲得了5.74gZnSO47H2O晶體(假設實驗中沒有損耗)，但不能由此確定原催化劑中鋅元素的質量分數，原因是_________________。

Answer 1

【答案】NaOH溶液或者氨水 d Zn 蒸發濃縮，冷卻結晶(過濾，洗滌，干燥) CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O 3 在實驗過程中添加了單質鋅，不能由產品質量來計算鋅元素的質量分數

【解析】

廢催化劑含有SiO2、ZnO、CuS、ZnS、Fe3O4等物質，取20g該物質進行實驗，加入稀硫酸并加熱進行浸取，可溶解ZnO、ZnS、Fe3O4等物質，濾液Ⅰ含有ZnSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3，加入過氧化氫可氧化亞鐵離子生成鐵離子，調節pH生成濾渣Ⅱ為Fe(OH)3，灼燒生成Fe2O3，濾液Ⅱ含有ZnSO4，經蒸發濃縮結晶得到粗ZnSO47H2O，濾渣Ⅰ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Ⅲ含有硫和二氧化硅，濾液Ⅲ含有硫酸銅，加入鋅置換，可生成硫酸鋅和銅，以此解答該題。

(1)第一次浸出可生成硫化氫等氣體，可用NaOH溶液或者氨水吸收，防止污染環境；

(2)亞鐵離子可與K3[Fe(CN)6]溶液反應生成藍色沉淀，因此可用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗Fe2+的存在，故合理選項是d；

(3)X為Zn，由濾液Ⅱ、Ⅳ濾液獲得ZnSO47H2O，可進行蒸發濃縮，冷卻結晶(過濾，洗滌，干燥)等操作；

(4)第二次浸出可氧化CuS生成硫、硫酸銅，化學方程式為CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O，故答案為：CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O；

(5)加入ZnO調節pH除去鐵離子，應生成氫氧化鐵沉淀，Ksp[Fe(OH)3]=10-38，可知c(OH-)=mol/L=10-11mol/L，則c(H+)=10-3mol/L，所以溶液的pH=3；

(6)因在實驗過程中添加了單質鋅，則不能由產品質量來計算鋅元素的質量分數。