题目内容
【题目】某废催化剂含SiO2、ZnO、ZnS和CuS。实验室从该废催化剂中回收锌和铜的一种流程如下图所示。
浸出使用的装置如图所示。回答下列问题：
蒸发浓缩、冷却结晶蒸发浓缩、冷却结晶
(1)第一次浸出必须选用装置 _______(填“1”或“2”)，原因是 ________。滤渣1的主要成分有_______。
(2)第二次浸出时生成单质硫，写出反应的离子方程式：_______________。该步骤即使加热温度不高也可能会有副反应发生，产物之一是空气的主要成分，分析可能原因是_____________________ 。
(3)从滤液2中得到CuSO4·5H2O的操作是 __________ 、过滤、洗涤。
(4)下列叙述中涉及到与该流程中的“操作①”相同操作的是_____________ 。
A.《肘后备急方》中治疟疾：“青蒿一握，以水升渍，绞取汁，尽服之”
B.《本草衍义》中精制砒霜：“将生砒就置火上，以器覆之，令砒烟上飞着覆器”
C.《开宝本草》中获取硝酸钾：“冬月地上有霜，扫取以水淋汁后，乃煎炼而成”
D. 《本草纲目》中烧酒的制造工艺：“凡酸坏之酒，皆可蒸烧”
(5)若该废催化剂中含12.8%的CuS，实验中称取15.0g废催化剂最终得到3.0gCuSO4·5H2O，则铜的回收率为 __________________ 。
【答案】1 有有毒气体H2S生成，装置2没有尾气吸收装置 SiO2、CuS CuS+H2O2+2H+=Cu2++2H2O+S Cu2+催化H2O2分解产生O2 蒸发浓缩、冷却结晶 C 60.0%
【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，经浓硫酸结晶可得到硫酸铜晶体。
(1)根据题目化学工艺流程知，第一次浸出发生反应：ZnO＋H2SO4＝ZnSO4＋H2O、ZnS＋H2SO4＝ZnSO4＋H2S↑，有有毒的气体H2S生成，必须用氢氧化钠溶液进行尾气处理，而装置2没有尾气处理装置，因此选1装置， 催化剂中的SiO2和CuS不溶于硫酸，且与硫酸不反应最终进入滤渣1；
故答案为：1；有有毒气体H2S生成，装置2没有尾气吸收装置；SiO2、CuS；
(2) 第二次浸出时发生反应的化学方程式：CuS＋H2O2＋H2SO4═CuSO4＋S＋2H2O，相应的离子方程式为：CuS+H2O2+2H+=Cu2++2H2O+S；因为过氧化氢不稳定，在铜离子催化作用下会分解产生氧气，因此即使加热温度不高也可能会有副反应发生；
故答案为：CuS+H2O2+2H+=Cu2++2H2O+S；Cu2+催化H2O2分解产生O2；
(3)滤液2主要溶质是硫酸铜，从中得到硫酸铜晶体，应采用降温结晶法，具体操作是蒸发浓缩，冷却结晶后过滤、洗涤得到硫酸铜晶体，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
(4)A.提取青蒿素的过程是利用了萃取，故不选；
B.砒霜气化以后又冷凝的结果,这种分离方法是升华，故不选；
C.硝酸钾的溶解度随温度变化大，提纯的方法是先加水溶解，然后蒸发结晶得到硝酸钾晶体，与操作1相同，故选；
D.该过程涉及到的是蒸馏操作，故不选；
故答案为：C；
(5) 废催化剂中Cu的物质的量为15.0g×12.8%÷96g/mol＝0.02mol，3.0g CuSO4﹒5H2O中Cu的物质含量的为3.0g÷250g/mol＝0.012mol，则铜的回收率为
×100%＝60%，
故答案为：60%。
【题目】Ⅰ．中和滴定
（1）用酸式滴定管量取20.00 mL待测稀盐酸溶液放入锥形瓶中，并滴加1～2滴酚酞作指示剂，用0.20 mol·L-1NaOH标准溶液进行滴定。为了减小实验误差，该同学一共进行了三次实验，假设每次所取稀盐酸体积均为20．00 mL，三次实验结果记录如下：
实验次数 | 第一次 | 第二次 | 第三次 |
消耗NaOH溶液体积/mL | 19.00 | 23.00 | 23.02 |
该盐酸的浓度约为_____________(保留两位有效数字)。滴定达到终点的标志是_____________。
（2）在上述实验中，下列操作（其他操作正确）会造成测定结果偏高的有_______。
A. 滴定终点读数时俯视读数
B. 酸式滴定管使用前，水洗后未用待测盐酸润洗
C. 锥形瓶水洗后未干燥
D. 配制NaOH标准溶液时，没有等溶解液降至室温就转移至容量瓶中
E. 配制NaOH标准溶液时，定容时仰视容量瓶的刻度线
F. 碱式滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后消失
Ⅱ．（1）在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+。在提纯时为了除去Fe2+，常加入合适氧化剂，使Fe2+氧化为Fe3+，下列物质可采用的是________
A. KMnO4 B. H2O2 C. 氯水 D. HNO3
（2）然后再加入适当物质调整至溶液pH=4，使Fe3+转化为Fe(OH)3，可以达到除去Fe3+而不损失CuSO4的目的，调整溶液pH可选用下列中的_______。
A. NaOH B. NH3·H2O C. CuO D. Cu(OH)2
（3）常温下Fe(OH)3的溶度积Ksp=8.0×10-38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时就认为沉淀完全，设溶液中CuSO4的浓度为3.0 mol·L-1，则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为_______，Fe3+完全沉淀时溶液的pH为________（已知 lg5 = 0.7 )
