Question

工业废催化剂中含有多种金属元素，某废催化剂主要含有SiO₂、ZnO、ZnS和CuS，为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究回收废催化剂中的锌和铜，具体流程如图所示，回答下列问题：

已知：ZnS与稀硫酸反应且化合价不变；CuS既不溶于稀硫酸也不与稀硫酸反应。

（1）下列玻璃仪器或装置中，第一次浸出时尾气净化需要使用的装置为___________（填标号），“浓缩结晶”需要使用的仪器是_______________(填名称）。

（2）滤渣1的主要成分是    ___________。

（3）第二次浸出时，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。反应器中有淡黄色沉淀生成，写出反应的离子方程式___________;若顺序相反，会造成___________。

（4）第二次浸出时需要加热且控温，采用的合适加热方式是___________。

（5）某同学在实验完成之后，得到23.3g提纯的硫酸锌晶体（ZnSO₄·xH₂O)。为确定晶体化学式，取5.0g晶体，用蒸馏水完全溶解.再加入足量的氯化钡溶液，充分反应后过滤、___________、___________、称重得固体4.1g，则硫酸锌晶体的化学式为___________。

Answer

D 蒸发皿 CuS、SiO2 CuS+H2O2+2H+=Cu2++S+2H2O H2O2与固体颗粒接触分解 热水浴 洗涤 干燥 ZnSO4.7H2O

【解析】

根据题给流程，第一次浸出为ZnO和ZnS与稀硫酸的反应，反应方程式为ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑，反应产生有毒气体，需要回收，滤渣1为CuS和SiO2的混合物；第二次浸出时为CuS和稀硫酸、双氧水的反应，反应方程式为CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O，滤渣2为SiO2，据此分析。

（1）根据分析，第一次浸出时产生了有毒气体H2S，需要回收，根据4个装置，装置D可以将H2S回收处理，故选D；浓缩结晶时需要蒸发皿进行蒸发；

（2）根据分析，滤渣1的主要成分为CuS和SiO2；

（3）CuS在稀硫酸和过氧化氢同时存在下会发生反应产生硫单质，反应的离子方程式为CuS+H2O2+2H+=Cu2++S+2H2O；反应式若先加入过氧化氢，则CuS会作为催化剂使过氧化氢分解；

（4）第二次浸出时加入了过氧化氢，在高温时易分解，反应温度不宜过高，需要控制温度，在反应时可以使用热水浴进行控温；

（5）将得到的固体经过滤、洗涤、干燥后称量质量，得到4.1g硫酸钡，则含有硫酸根=0.0176mol，故含有硫酸锌0.0176 mol，约为2.83 g，则含有水2.17 g，约为0.121 mol，ZnSO4与H2O的物质的量比约为1:7，所以硫酸锌晶体的化学式为ZnSO4·7H2O。