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t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

（1）①②③⑤；（2）Fe（OH）3；（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；②Na2SO4+CH4==Na2S+2H2O+CO2；③蒸发浓缩，降温结晶，过滤；（5）65×（cV﹣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，滤渣为Fe（OH）3，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，选①②③⑤；（2）根据上面的分析可知，步骤Ⅱ所得滤渣中的物质是Fe（OH）3；（3）根据上面的分析可知，试剂b应为锌；（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；②等物质的量的Na2SO4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：Na2SO4+CH4==Na2S+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； （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×（cV﹣b﹣d）g。

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用；制备实验方案的设计。