Question

【題目】青銅（Cu-Zn）是我國最早大量使用的合金，其中鋅是現代工業上常用金屬。某廢催化劑含58.2%的SiO2（不溶于水和稀酸）、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS（不溶于水但溶于稀酸）和12.8%的CuS（不溶于水也不溶于稀酸）。某同學用15.0 g該廢催化劑為原料，以稀硫酸和H2O2為試劑，回收其中的鋅和銅。

（1）第一次浸出時發生的反應化學方程式是__________。

（2）濾渣2是__，第二次浸出發生的反應離子方程式是________。

（3）從濾液1、濾液2中分別得到粗ZnSO4·7H2O、粗CuSO4·5H2O的操作均是____、過濾、洗滌、干燥。

（4）某同學在實驗完成之后，得到1.5gCuSO4·5H2O（M=250 g·mol–1）,則銅的回收率為_____。

Answer 1

【答案】ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O， ZnS + H2SO4 = ZnSO4 + H2S↑ SiO2 CuS + 4H2O2 = Cu2+ + SO42– + 4H2O 加熱濃縮、冷卻結晶 30%

【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，經濃硫酸結晶可得到硫酸銅晶體，據此分析解答。

(1)第一次浸出主要發生的反應化學方程式是ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑，故答案為：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑；

(2)根據上述分析可知濾渣2含有硫和二氧化硅，第二次浸出時發生反應：CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O，故答案為：SiO2、S；CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O；

(3)從濾液1、濾液2中分別得到粗ZnSO4·7H2O、粗CuSO4·5H2O的操作均為溶液結晶得到含結晶水的晶體，則均采用蒸發濃縮、冷卻結晶，然后過濾、洗滌、干燥獲得晶體，故答案為：加熱濃縮、冷卻結晶；

(4)15.0 g該廢催化劑中含有12.8%的CuS，其中Cu的物質的量為=0.02mol，1.5g CuSO4﹒5H2O中Cu的物質含量的為=0.006mol，則銅的回收率為×100%=30%，故答案為：30%。