Question

某废催化剂含58.2%的SiO₂、21.0%的ZnO、4.50%的ZnS和12.8%的CuS及少量的Fe₃O₄。某同学用15.0 g该废催化剂为原料，回收锌和铜。采用的实验方案如下，回答下列问题：

已知：ZnS与稀硫酸反应，且化合价不变； CuS既不溶解于稀硫酸，也不与稀硫酸反应

（1）在下列装置中，第一次浸出反应装置最合理的___________（填标号）。

（2）滤液1中含有Fe²⁺，选用提供的试剂进行检验，检验方法如下：               。

（提供的试剂：稀盐酸 KSCN溶液 KMnO₄溶液 NaOH溶液 碘水）

（3）本实验要用到抽滤，设所用的洗涤剂为X，抽滤洗涤沉淀的操作              。

（4）写出第二次浸出的化学反应方程式                 ，向盛有滤渣1的反应器中加H₂SO₄和H₂O₂溶液，应先加                。

（5）滤渣2的主要成分是            。浓缩、结晶得到硫酸锌晶体的主要仪器名称是                。

（6）某同学在实验完成之后，得到1.50 g CuSO₄·5H₂O，则铜的回收率为___________。

Answer

⑴D；（2）取少量滤液1，滴加高锰酸钾溶液，若褪色，则证明有亚铁离子；

（3）关小水龙头，使洗涤剂x缓缓通过沉淀物；

（4）CuS+ H2O2+ H2SO4= CuSO4+S+ 2H2O H2SO4；

（5） SiO2多写S不扣分 蒸发皿； （6）30.0%.

【解析】试题分析：（1）第一次浸出主要是ZnS和稀硫酸反应，ZnS和稀硫酸反应生成ZnSO4和H2S，硫化氢有毒污染环境，所以必须要有尾气处理装置，合适的装置是D，答案为：D；（2）检验滤液1中的Fe2+，根据提供的试剂，为了操作简便可以选用高锰酸钾溶液，第一次浸出时加了稀硫酸的所以不需要再加酸，答案为：取少量滤液1，滴加高锰酸钾溶液，若褪色，则证明有亚铁离子；（3）抽滤洗涤沉淀的操作是：关小水龙头，使洗涤剂x缓缓通过沉淀物，答案为：关小水龙头，使洗涤剂x缓缓通过沉淀物；（4）第二次浸出主要是CuS在酸性条件下和H2O2发生的氧化还原反应，反应的化学方程式为CuS+ H2O2+ H2SO4= CuSO4+S+ 2H2O，向盛有滤渣1的容器中加H2SO4和H2O2，由于滤渣的主要成分是SiO2和CuS，可以催化过氧化氢分解，所以要先加入H2SO4，答案为：CuS+ H2O2+ H2SO4= CuSO4+S+ 2H2O H2SO4；（5）二氧化硅不会和硫酸及过氧化氢反应，所以滤渣二的主要成分是SiO2，浓缩、结晶得到硫酸锌晶体的仪器是蒸发皿，答案为：SiO2蒸发皿；（6）废催化剂中铜的物质的量为15.0g × 12.8% ÷ 96 g/mol =" 0.02mol" ，1.50 g CuSO4·5H2O晶体中铜的物质的量为：1.5g ÷ 250 g/mol = 0.006mol，则铜的回收率为0.006mol /0.02mol × 100% = 30%，答案为：13%.

考点：考查化学工艺流程、化学实验综合