题目内容
【题目】某工业废催化剂含有SiO2、ZnO、CuS、ZnS、Fe3O4等物质，为落实“节约资源，变废为宝”的环保理念，某课外兴趣小组的同学取20g该物质进行实验，回收其中的Cu和Zn，实验方案如下：
已知：ZnS可与稀硫酸反应；CuS不溶于稀硫酸，也不与其发生反应。请回答下列问题：
(1)可用图装置进行第一次浸出，烧杯中盛放的是______溶液。
(2)滤液Ⅰ中的Fe2+最好用______来检验。
a.氯水 b.双氧水 c.KSCN溶液 d.K3[Fe(CN)6]溶液
(3)物质A是含有X元素的氧化物(XO)，则X是______(填元素符号)，由滤液Ⅱ、Ⅳ滤液获得ZnSO47H2O的操作是______________。
(4)第二次浸出时的化学方程式为_______________。
(5)加A调节溶液的pH约为______时，可以完全除去其中的杂质离子。
(当溶液中离子浓度小于等于10-5mol/L时视为沉淀完全；实验条件下部分物质的溶度积常数为：Ksp[Fe(OH)3]=10-38，Ksp[Fe(OH)2]=10-17，Ksp[Zn(OH)2]=10-17，Ksp[Cu(OH)2]=10-20)
(6)实验最后获得了5.74gZnSO47H2O晶体(假设实验中没有损耗)，但不能由此确定原催化剂中锌元素的质量分数，原因是_________________。
【答案】NaOH溶液或者氨水 d Zn 蒸发浓缩，冷却结晶(过滤，洗涤，干燥) CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O 3 在实验过程中添加了单质锌，不能由产品质量来计算锌元素的质量分数
【解析】
废催化剂含有SiO2、ZnO、CuS、ZnS、Fe3O4等物质，取20g该物质进行实验，加入稀硫酸并加热进行浸取，可溶解ZnO、ZnS、Fe3O4等物质，滤液Ⅰ含有ZnSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3，加入过氧化氢可氧化亚铁离子生成铁离子，调节pH生成滤渣Ⅱ为Fe(OH)3，灼烧生成Fe2O3，滤液Ⅱ含有ZnSO4，经蒸发浓缩结晶得到粗ZnSO47H2O，滤渣Ⅰ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Ⅲ含有硫和二氧化硅，滤液Ⅲ含有硫酸铜，加入锌置换，可生成硫酸锌和铜，以此解答该题。
(1)第一次浸出可生成硫化氢等气体，可用NaOH溶液或者氨水吸收，防止污染环境；
(2)亚铁离子可与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀，因此可用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+的存在，故合理选项是d；
(3)X为Zn，由滤液Ⅱ、Ⅳ滤液获得ZnSO47H2O，可进行蒸发浓缩，冷却结晶(过滤，洗涤，干燥)等操作；
(4)第二次浸出可氧化CuS生成硫、硫酸铜，化学方程式为CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O，故答案为：CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O；
(5)加入ZnO调节pH除去铁离子，应生成氢氧化铁沉淀，Ksp[Fe(OH)3]=10-38，可知c(OH-)=
mol/L=10-11mol/L，则c(H+)=
10-3mol/L，所以溶液的pH=3；
(6)因在实验过程中添加了单质锌，则不能由产品质量来计算锌元素的质量分数。
