Question

硫化锌(ZnS)是一种重要的化工原料，难溶于水，可由炼锌的废渣锌灰制取，其工艺流程如下图所示。

（1）为提高锌灰的浸取率，可采用的方法是___________（填序号）。

① 研磨    ② 多次浸取    ③ 升高温度    ④ 加压       ⑤ 搅拌

（2）步骤II中加入ZnCO₃的作用是________、___________(用离子方程式表示)，所得滤渣中的物质是________（写化学式）。

（3）步骤IV还可以回收Na₂SO₄来制取Na₂S及Na₂SO₄·10H₂O。

①等物质的量的Na₂SO₄和CH₄在高温、催化剂条件下可以制取Na₂S，化学反应方程式为___________；

②已知Na₂SO₄·10H₂O及Na₂SO₄的溶解度随温度变化曲线如图所示。从滤液中得到Na₂SO₄·10H₂O晶体的操作方法是______________。

（4）若步骤II加入的ZnCO₃为bmol，步骤Ⅲ所得Cd为dmol，最后得到VL、物质的量浓度为cmol/L的Na₂SO₄溶液。则理论上所用锌灰中含有锌元素的质量为________。

Answer

（1）①②③⑤；（2）ZnCO3+2H+=Zn2++H2O+CO2↑；Fe3++3H2O=Fe(OH)3+3H+；Fe(OH)3；（3）①Na2SO4+CH4=Na2S+2H2O+CO2； ②蒸发浓缩、降温结晶、过滤；（4）65(Vc-b-d)g。

【解析】

试题分析：（1）锌灰主要成分是ZnS，为了提高锌灰的浸取率，可采用的方法是①研磨、②多次浸取、③升高温度、⑤浸泡时不断搅动，使反应物充分接触，由于反应物无气体，因此改变压强，不能影响搅拌浸取率，故相应的方法的序号是①②③⑤；（2）向锌灰的浸取液中加入ZnCO3的作用是反应消耗溶液中的H+，使溶液的pH增大，从而可以使混合溶液中的杂质离子Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而过滤除去；反应的离子方程式是：ZnCO3+2H+=Zn2++H2O+CO2↑；Fe3++3H2O=Fe(OH)3+3H+；所得滤渣中的物质是Fe(OH)3；（3） ①等物质的量的Na2SO4和CH4在高温、催化剂条件下可以制取Na2S、CO2和水，化学反应方程式为Na2SO4+CH4=Na2S+2H2O+CO2；②根据Na2SO4·10H2O及Na2SO4的溶解度随温度变化曲线可知：在温度低于32.4℃时，Na2SO4·10H2O的溶解度随温度的升高而增大，因此从滤液中得到Na2SO4·10H2O晶体的操作方法是在温度低于32.4℃时，蒸发浓缩、降温结晶、过滤就得到相应的晶体；（4） 步骤Ⅲ所得Cd为d mol，则用于置换镉的锌的物质的量为d mol，硫酸钠的物质的量为VL×c mol/L=c·Vmol，所以硫酸锌的物质的量为c·Vmol，根据锌元素守恒可知，样品中锌元素的物质的量为cVmol-d mol-b mol，所以锌灰中含有锌元素的质量为65g/mol×(cVmol-d mol-b mol)=65(Vc-b-d)g。

考点：考查硫化锌制备工艺流程的知识。