Question

【題目】某廢催化劑含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.50%的ZnS和12.8%的CuS及少量的Fe3O4。某同學用15.0 g該廢催化劑為原料，回收鋅和銅。采用的實驗方案如下：

已知：① ZnS與稀硫酸反應(yīng)時，化合價不變；

② CuS既不溶解于稀硫酸，也不與稀硫酸反應(yīng)。

回答下列問題：

（1）在下列裝置中，第一次浸出必須用________________，第二次浸出應(yīng)選用______________。（填標號）。第二次浸出時，加熱溫度不宜過高的原因是 。

（2）濾液1中含有Fe2+，請根據(jù)提供的試劑進行檢驗，則檢驗方法為： 。

（提供的試劑：稀鹽酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水）

（3）將濾液1、濾液2蒸發(fā)濃縮至 時，停止加熱，然后冷卻結(jié)晶得到相應(yīng)的粗產(chǎn)品。

（4）若濾渣2中含有淡黃色固體，寫出第二次浸出的化學反應(yīng)方程式： 。

（5）某同學在實驗完成之后，得到1.50 g CuSO4·5H2O，則銅的回收率為___________________。

Answer 1

【答案】（1）D（1分） A（1分） 溫度過高H2O2易分解（1分）

（2）取少量濾液1，滴加高錳酸鉀溶液，若褪色，則證明有Fe2+。（2分）

（3）溶液表面出現(xiàn)一層晶膜（1分）

（4）CuS+ H2O2+ H2SO4= CuSO4 +S+ 2H2O（2分）

（5）30.0%（2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)題目化學工藝流程知，第一次浸出發(fā)生反應(yīng)ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑，F(xiàn)e3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O,有有毒氣體生成，必須用氫氧化鈉溶液進行尾氣處理，選D裝置，第二次浸出時發(fā)生反應(yīng)：CuS++H2O2+ H2SO4=CuSO4+S+2H2O，不產(chǎn)生有毒氣體，可以選用A裝置；溫度過高H2O2易分解，所以加熱溫度不宜過高。

（2）濾液1中含有Fe3＋、Fe2＋，加入的試劑只能與Fe2＋反應(yīng)，所以檢驗濾液1中含有Fe2+方法為取少量濾液1，滴加高錳酸鉀溶液，若褪色，則證明有Fe2+。

（3）由電解質(zhì)溶液獲得結(jié)晶水合物的方法為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，則將濾液1、濾液2蒸發(fā)濃縮至溶液表面出現(xiàn)一層晶膜時，停止加熱，然后冷卻結(jié)晶得到相應(yīng)的粗產(chǎn)品。

（4）廢催化劑中加入稀硫酸，SiO2和CuS與稀硫酸不反應(yīng)，所以濾渣1中有SiO2和CuS，淡黃色固體是硫，所以CuS與H2O2和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、S和水，反應(yīng)的化學方程式為CuS+ H2O2+ H2SO4= CuSO4 +S+ 2H2O。

（5）廢催化劑中Cu的物質(zhì)的量為15.0g×12.8%÷96g/mol=0.02mol，1.5g CuSO45H2O中Cu的物質(zhì)含量的為1.5g÷250g/mol=0.006mol，則銅的回收率為0.006mol÷0.02mol×100%=30%。