Question

某废催化剂含ZnO、ZnS、CuS和SiO₂及少量的Fe₃O₄。

I．某同学以该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下：

回答下列问题：

(1)在下图装置中，第一次浸出反应装置最合理的是____（填标号）。步骤①中发生的化学反应为非氧化还原反应，最好在（填设备名称）____中进行。

(2)滤液1中含有Fe²⁺，选用提供的试剂进行检验，检验方法为(提供的试剂：K₃[Fe(CN)₆]溶液、稀盐酸、KSCN溶液、KMnO₄溶液、NaOH溶液、碘水）____。

(3)步骤③中发生反应的离子方程式为____；向盛有滤渣1的反应器中加入稀硫酸和过氧化氢溶液，应先加____，若顺序相反，会造成____。

(4)步骤②、④中，获得晶体的实验操作方法是____，过滤。

Ⅱ．另一同学也以该废催化剂为原料，采用下列实验操作方法也得到了ZnSO₄。

(5)若一次水解时，产物为Zn( OH)_xCl_y。取一次水解产物10. 64 g，经二次水解、干燥，得到9.9 g的Zn(OH)₂（假设各步均转化完全），则一次水解产物的化学式为_______ .

Answer

C 通风橱 取少量滤液1，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若生成蓝色沉淀，则证明有Fe2+(或滴加KMnO4溶液，若褪色则证明有Fe2+) CuS+H2O2+2H+Cu2++S+2H2O 稀硫酸 H2O2与固体颗粒接触分解 蒸发浓缩、冷却结晶 Zn(OH)1.6Cl0.4

【解析】

废催化剂中含ZnO、ZnS、CuS、SiO2、Fe3O4，加入硫酸，ZnO、ZnS、Fe3O4与稀硫酸反应，滤液1中含有Zn2＋、Fe2＋、Fe3＋，CuS、SiO2不与稀硫酸发生反应，即滤渣1中有SiO2、CuS，滤渣1中加入稀硫酸和H2O2加热浸出CuSO4；然后逐项进行分析；

(1)①中发生ZnO＋H2SO4=ZnSO4＋H2O、ZnS＋H2SO4=ZnSO4＋H2S↑、Fe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O，这些反应不需要加热，因此反应装置中不需要温度计，H2S有毒，能溶于水，尾气处理时，需要防止倒吸，即C装置最合理；发生反应时，产生H2S气体，H2S气体有毒，且易燃，需要在通风厨中进行；

(2)根据(1)的分析，滤液1中含有Zn2＋、Fe2＋、Fe3＋，检验Fe2＋用K3[Fe(CN)6]或高锰酸钾溶液，具体操作是取少量滤液1，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若生成蓝色沉淀，则证明有Fe2+或滴加KMnO4溶液，若褪色则证明有Fe2＋；

(3)滤渣1为CuS和SiO2，SiO2不与稀硫酸、H2O2发生反应，CuS中S显－2价具有还原性，能被H2O2氧化，发生的离子方程式为CuS＋H2O2＋2H＋Cu2＋＋S＋2H2O；向盛有滤渣1的反应器中先加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液，若顺序相反，会造成H2O2与固体颗粒接触分解；

(4)获得晶体中含有结晶水，因此实验操作方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；

(5)根据锌原子守恒，Zn(OH)xCly的物质的量为=0.1mol，Zn(OH)xCly的摩尔质量为=106.4g/mol，则有65＋17x＋35.5y=106.4，根据化合价代数和为0，则有x+y=2，两式联立解得x=1.6，y=0.4，化学式为Zn(OH)1.6Cl0.4。