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，其工艺流程如图：

（1）为提高锌灰的浸取效率，不采用的方法是______________(填序号)

①研磨   ②搅拌  ③多次浸取  ④升高温度  ⑤加压

（2）步骤Ⅱ所得滤渣中的物质是______________(写化学式)。

（3）步骤Ⅲ中可得Cd单质，为避免引入新的杂质，试剂b应为______________。

（4）步骤Ⅳ还可以回收Na₂SO₄来制取Na₂S。

①检验ZnS固体是否洗涤干净的方法是______________；

②Na₂S可由等物质的量的Na₂SO₄和CH₄在高温、催化剂条件下制取．化学反应方程式为______________。

③已知Na₂SO₄•10H₂O及Na₂SO₄的溶解度随温度变化曲线如图。从滤液中得到Na₂SO₄•10H₂O的操作方法是______________。

（5）若步骤Ⅱ加入的ZnCO₃为b mol，步骤Ⅲ所得Cd为d mol，最后得到VL、物质的量浓度为c mol/L的Na₂SO₄溶液．则理论上所用锌灰中含有锌元素的质量为______________g。

Answer

（1）①②③⑤；（2）Fe(OH)3、ZnCO3；（3）Zn(或锌)；

（4）①取最后一次洗涤液少许于试管，滴加几滴BaCl2溶液，若出现浑浊则未洗净，反之则已洗净；

②Na2S04+CH4Na2S+2H2O+CO2；③蒸发浓缩，降温结晶，过滤；（5）65(Vc-b-d)g

【解析】

试题分析：锌灰与硫酸反应得含有镉离子、锌离子、铁离子、亚铁离子等的溶液，加入双氧水将二价铁离子氧化为三价铁离子，用碳酸锌调节平衡pH使Fe(OH)3完全沉淀，过滤后得到含有镉离子、锌离子的滤液Ⅰ和滤渣Fe(OH)3、ZnCO3；步骤Ⅲ中可得Cd单质，为避免引入新的杂质，试剂b应为锌，过滤后得溶液Ⅱ为硫酸锌溶液，硫酸锌溶液中加入硫化钠可得硫酸钠和硫化锌。

（1）搅拌、适当升温、将废渣碾细成粉末、搅拌、多次浸取等都可提高锌灰的浸取率，不采用的方法是⑤加压，故答案为：⑤；

（2）根据上面的分析可知，步骤Ⅱ所得滤渣为Fe(OH)3、ZnCO3，故答案为：Fe(OH)3、ZnCO3；

（3）根据上面的分析可知，试剂b应为锌，故答案为：Zn(或锌)；

（4）①ZnS固体是从硫酸钠溶液中析出的，所以检验ZnS固体是否洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液少许于试管，滴加几滴BaCl2溶液，若出现浑浊则未洗净，反之则已洗净，故答案为：取最后一次洗涤液少许于试管，滴加几滴BaCl2溶液，若出现浑浊则未洗净，反之则已洗净；

②等物质的量的Na2S04和CH4在高温、催化剂条件下生成Na2S，根据元素守恒可知，该化学反应方程式为：Na2S04+CH4Na2S+2H2O+CO2，故答案为：Na2S04+CH4Na2S+2H2O+CO2；

③根据溶解度随温度变化曲线可知，从滤液中得到Na2SO4.10H2O的操作方法是蒸发浓缩，降温结晶，过滤，故答案为：蒸发浓缩，降温结晶，过滤；

（5）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=cVmol，所以硫酸锌的物质的量为cVmol，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，故答案为：65(Vc-b-d)g。

【考点定位】考查物质的分离提纯和鉴别

【名师点晴】本题为工艺流程题，通过从废渣中制取硫化锌的工艺流程，考查了溶解平衡的移动、氧化还原方程式的书写、物质的分离等知识，熟悉物质的性质、明确流程是解题关键，试题侧重学生分析问题、解决问题能力的培养。