1、
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___________。
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
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。
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