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，其工艺流程如图所示。

请回答下列问题：

（1）为提高锌灰的浸取率，除了适当升温外，还可采用的方法有______________________（请写出两种方法）。

（2）步骤II先加入H₂O₂的目的是________________________________（用离子方程式表示），再加入适量ZnCO₃，过滤，所得滤渣为红褐色的不溶物，写出该反应的化学方程式________________________________________。

（3）步骤III中可得Cd单质，为避免引入新的杂质，试剂X应为____________。

（4）步骤IV过滤后需对所得ZnS固体进行洗涤、干燥，在实验室中进行过滤操作时，用到的主要玻璃仪器有_____________________________________。

（5）若步骤II中加入的ZnCO₃为bmol，步骤III所得Cd单质为dmol，最后得到VL、物质的量浓度为cmol/L的Na₂SO₄溶液，则理论上所用锌灰中锌元素的质量为_____________。

Answer

搅拌、多次浸取、适当增大稀硫酸的浓度（任写两种即可） H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O Fe2(SO4)3+3ZnCO3+3H2O=3ZnSO4+2Fe(OH)3+3CO2↑ Zn（或锌） 烧杯、玻璃棒、漏斗 65(cV-b-d)g

【解析】

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、锌离子的溶液Ⅰ和滤渣Fe(OH)3、ZnCO3；步骤Ⅲ中可得Cd单质，为避免引入新的杂质，试剂X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)用稀硫酸溶解锌灰时，除了适当升温外，搅拌、将废渣碾细成粉末、适当增大稀硫酸的浓度、多次浸取等都可提高锌灰的浸取率；

(2)步骤II先加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；再加入适量ZnCO3，是调节溶液pH，促进Fe3+水解生成Fe(OH)3，该反应的化学方程式Fe2(SO4)3+3ZnCO3+3H2O=3ZnSO4+2Fe(OH)3+3CO2↑；

(3)向含有镉离子、锌离子的溶液Ⅰ中加入锌，即可置换出Cd单质，又不引入新的杂质；

(4)在实验室中进行过滤操作时，用到的主要玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；

(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(Vc-b-d)g。