Question

【題目】某廢催化劑含ZnO、ZnS、CuS和SiO2及少量的Fe3O4。

I．某同學(xué)以該廢催化劑為原料，回收其中的鋅和銅。采用的實(shí)驗(yàn)方案如下：

回答下列問題：

(1)在下圖裝置中，第一次浸出反應(yīng)裝置最合理的是____（填標(biāo)號）。步驟①中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，最好在（填設(shè)備名稱）____中進(jìn)行。

(2)濾液1中含有Fe2+，選用提供的試劑進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)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(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____；向盛有濾渣1的反應(yīng)器中加入稀硫酸和過氧化氫溶液，應(yīng)先加____，若順序相反，會造成____。

(4)步驟②、④中，獲得晶體的實(shí)驗(yàn)操作方法是____，過濾。

Ⅱ．另一同學(xué)也以該廢催化劑為原料，采用下列實(shí)驗(yàn)操作方法也得到了ZnSO4。

(5)若一次水解時(shí)，產(chǎn)物為Zn( OH)xCly。取一次水解產(chǎn)物10. 64 g，經(jīng)二次水解、干燥，得到9.9 g的Zn(OH)2（假設(shè)各步均轉(zhuǎn)化完全），則一次水解產(chǎn)物的化學(xué)式為_______ .

Answer 1

【答案】C 通風(fēng)櫥 取少量濾液1，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若生成藍(lán)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(fā)濃縮、冷卻結(jié)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(yīng)，濾液1中含有Zn2＋、Fe2＋、Fe3＋，CuS、SiO2不與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)，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(xiàng)進(jìn)行分析；

(1)①中發(fā)生ZnO＋H2SO4=ZnSO4＋H2O、ZnS＋H2SO4=ZnSO4＋H2S↑、Fe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O，這些反應(yīng)不需要加熱，因此反應(yīng)裝置中不需要溫度計(jì)，H2S有毒，能溶于水，尾氣處理時(shí)，需要防止倒吸，即C裝置最合理；發(fā)生反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生H2S氣體，H2S氣體有毒，且易燃，需要在通風(fēng)廚中進(jìn)行；

(2)根據(jù)(1)的分析，濾液1中含有Zn2＋、Fe2＋、Fe3＋，檢驗(yàn)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(lán)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(fā)生反應(yīng)，CuS中S顯－2價(jià)具有還原性，能被H2O2氧化，發(fā)生的離子方程式為CuS＋H2O2＋2H＋Cu2＋＋S＋2H2O；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，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(jié)晶水，因此實(shí)驗(yàn)操作方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；

(5)根據(jù)鋅原子守恒，Zn(OH)xCly的物質(zhì)的量為=0.1mol，Zn(OH)xCly的摩爾質(zhì)量為=106.4g/mol，則有65＋17x＋35.5y=106.4，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，則有x+y=2，兩式聯(lián)立解得x=1.6，y=0.4，化學(xué)式為Zn(OH)1.6Cl0.4。