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____________。

Answer

27.（15分）（1）①②③⑤； （2） Fe(OH)3、ZnCO3 ； （3）Zn(或锌) ；

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

②Na2SO4＋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：（1）该过程是在溶液中进行的化学反应，加快化学反应速率的方法有升高温度，增大接触面积等，所以为提高锌灰的浸取率，可采用的方法是①研磨、②多次浸取、③升高温度、⑤搅拌，答案为①②③⑤。

（2）锌灰浸取液中有Zn2＋、Cd2+、Fe2＋、Fe3＋，加入H2O2后，H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入过量的ZnCO3，ZnCO3消耗了溶液中的氢离子，ZnCO3+2H＋=Zn2＋+CO2↑+H2O，导致平衡Fe3＋+3H2OFe(OH)3+3H＋，向右移动，生成Fe(OH)3沉淀，所以步骤Ⅱ所得滤渣中的物质是ZnCO3和Fe(OH)3。

（3）根据化学反应Zn+Cd2+=Zn2＋+Cd，步骤Ⅲ中加入试剂b可得Cd单质，为避免引入新的杂质，试剂b应为Zn(或锌)。

（4）①ZnS固体上粘有的离子有SO42-，只要检验SO42-是否存在即可，方法是取最后的洗涤液少许于试管，滴加几滴BaCl2溶液，若出现浑浊则未洗净，反之则已洗净；

②Na2S可由等物质的量的Na2SO4和CH4在高温、催化剂条件下制取，根据题意，反应的化学方程式为Na2SO4＋CH4Na2S＋2H2O＋CO2；

③根据溶解度—温度曲线可知，从滤液中得到Na2SO4·10H2O的操作方法是蒸发浓缩，降温结晶，过滤。

（5）根据化学反应ZnSO4+Na2S=ZnS↓+Na2SO4，Zn+Cd2+=Zn2＋+Cd，ZnCO3+2H＋=Zn2＋+CO2↑+H2O，所以若步骤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65(Vc－b－d)g。

【考点定位】考查工业制ZnS工艺流程分析等知识。

【名师点晴】本题考查化学流程的分析、方程式的书写、化学计算等知识。无机化合物的制备试题很多都是将化学工艺或化学工业生产及最新科技成果融入其中，来考查考生的综合能力。这类试题一般都是比较大型的推断、实验设计和探究类试题，这是高考中一个重要的热点。解题时首先要明确原料和产品（包括副产品），即箭头进出方向，其次依据流程图分析反应原理，紧扣信息，搞清流程中每一步发生了什么反应——知其然，弄清有关反应原理，明确目的（如沉淀反应、除杂、分离）——知其所以然，最后联系储存的知识，有效地进行信息的利用，准确表述和工整书写。