Question

【化学―选修2：化学与技术】硫化锌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Na₂S0₄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右图。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

（1）①②③⑤ （2分）（2） Fe（OH）3、ZnCO3

（3）Zn（或锌）（2分）

（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（2分）

②Na2SO4＋CH4Na2S＋2H2O＋CO2 ③蒸发浓缩，降温结晶，过滤

（5）65（Vc－b－d）g （2分）

【解析】

试题分析：（1）①研磨：增加接触面积，提高浸取率，正确；②多次浸取：能够增加浸取率，正确；③升高温度：加快溶解和反应速率，正确；④加压：因为没有气体参加反应，加压无法提高浸取率，错误；⑤搅拌：加速溶解和接触，能提高浸取率；答案选①②③⑤；

（2）步骤II中，加入H2O2，把Fe2＋氧化成Fe3＋，加入适量ZnCO3，调节pH使Fe3＋转化成Fe(OH)3，因此滤渣为Fe(OH)3，另外还有过量的碳酸锌；

（3）制取Cd，采取置换反应，因为不能引入新杂质，因此加入锌；

（4）①ZnS表面含有Na2SO4溶液，证明沉淀已洗净的方法：取最后一次洗涤液，少许于试管中，滴加几滴BaCl2溶液，观察是否有沉淀产生，如果没有沉淀，说明已洗净；

②S由＋6价→－2价，化合价降低，降低了8价，化合价升高和降低的相同，只能是C的价态由－4价→＋4价，化合价正好上升8价，因此反应方程式为：Na2SO4＋CH4Na2S＋2H2O＋CO2；

③根据Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度随温度变化的曲线，得到Na2SO4·10H2O的操作：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；

（5）ZnS中Zn有三个来源：锌灰中的锌、ZnCO3中Zn、加入的Zn，根据IV反应的方程式为：ZnSO4＋Na2S=ZnS↓＋Na2SO4，则Zn的总物质的量为Vcmol，Zn＋Cd2＋=Zn2＋＋Cd，锌灰中含锌的物质的量为（Vc－b－d）mol，即质量为65(Vc－b－d)g。

【考点定位】考查物质制备工艺流程图分析，涉及实验基本操作、氧化还原反应、化学计算等知识。

【名师点晴】流程题的解题思路为：明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。解决本类题目的基本方法和步骤为：（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。

抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。