Question

【题目】某废催化剂含48.6% 的SiO2、16.2% 的ZnO、19.4% 的ZnS 和12 .8% 的CuS 及少量的Fe3O4。.某同学用10.0g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：金属Zn 与Al类似，都是两性金属，能溶于强碱并放出氢气，但铝不溶于氨水，锌却可以溶于氨水形成四氨合锌配离子[Zn(NH3)4]2+。

（1）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、K3[Fe(CN)6]溶液）

（2）滤渣2 除SiO2 外的另一成分是____________；第二次浸出时，加热温度不宜过高的原因是___________________；写出第二次浸出的化学反应方程式____________________________________。写出锌溶于氨水的离子方程式____________________________________。

（3）ZnSO4在水中的溶解度，随温度的升高而缓慢增大，从硫酸锌溶液得到七水硫酸锌晶体，可采用的方法是_____________________；析出七水硫酸锌晶体，减压过滤，用于淋洗七水硫酸锌晶体的溶剂是___________________；某同学在实验完成之后，得到5.74gZnSO4·7H2O（式量287）则锌的回收率为_______________________________。

Answer 1

【答案】 取少量滤液1，滴加几滴高锰酸钾溶液，若褪色，则证明有亚铁离子。（或取少量滤液1，滴加2滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，则证明有亚铁离子） S 温度过高双氧水易分解 CuS+ H2O2+ H2SO4= CuSO4 +S+ 2H2O Zn+4NH3+2H2O=[ Zn(NH3)4]2++H2↑+2OH- 蒸发结晶法 酒精 50.0%

【解析】废催化剂加入稀硫酸，第一次浸出主要发生反应：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4= ZnSO4+H2S↑、Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O，过滤后滤液中ZnSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3，浓缩结晶得到粗ZnSO47H2O；滤渣1含有SiO2、CuS，向盛有滤渣1的反应器中加H2SO4和H2O2溶液，发生氧化还原反应，生成硫酸铜、硫，滤渣2含有硫和二氧化硅，滤液含有硫酸铜，经浓缩结晶可得到硫酸铜晶体。

(1)亚铁离子具有还原性，可与高锰酸钾发生氧化还原反应，检验亚铁离子，可取少量滤液1，滴加高锰酸钾溶液，若褪色，则证明有亚铁离子，故答案为：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；

(2)根据上述分析，滤渣2含有硫和二氧化硅；第二次浸出时，加热温度不宜过高，主要是防止双氧水分解；第二次浸出时发生反应：CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O；锌可以溶于氨水形成四氨合锌配离子[Zn(NH3)4]2+，反应的离子方程式为Zn+4NH3+2H2O= [ Zn(NH3)4]2++H2↑+2OH-，故答案为：S；温度过高双氧水易分解；CuS+ H2O2+ H2SO4= CuSO4 +S+ 2H2O；Zn+4NH3+2H2O=[ Zn(NH3)4]2++H2↑+2OH-；

(3)ZnSO4在水中的溶解度，随温度的升高而缓慢增大，从硫酸锌溶液得到七水硫酸锌晶体，可采用蒸发结晶的方法；析出七水硫酸锌晶体，减压过滤，淋洗七水硫酸锌晶体可以选用酒精，减少晶体的损失；5.74gZnSO4·7H2O(式量287)的物质的量为=0.02mol，其中含有锌元素的质量为0.02mol×65g/mol=1.3g，原样品中锌的质量为10.0g×16.2%×+10.0g×19.4%×=2.6g，锌的回收率为×100%=50%，故答案为：蒸发结晶法；酒精；50.0%。