Question

4．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1：

（1）为提高锌灰的浸取效率，不采用的方法是①②③⑤（填序号）
①研磨   ②搅拌  ③多次浸取  ④升高温度  ⑤加压
（2）步骤Ⅱ所得滤渣中的物质是Fe（OH）₃、ZnCO₃（写化学式）．
（3）步骤Ⅲ中可得Cd单质，为避免引入新的杂质，试剂b应为Zn（或锌）．
（4）步骤Ⅳ还可以回收Na₂SO₄来制取Na₂S．
①检验ZnS固体是否洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液少许于试管，滴加几滴BaCl₂溶液，若出现浑浊则未洗净，反之则已洗净；
②Na₂S可由等物质的量的Na₂SO₄和CH₄在高温、催化剂条件下制取．化学反应方程式为Na₂SO₄+CH₄$\frac{\underline{\;\;\;高温\;\;\;}}{催化剂}$Na₂S+2H₂O+CO₂．
③已知Na₂SO₄•10H₂O及Na₂SO₄的溶解度随温度变化曲线如图2．从滤液中得到Na₂SO₄•10H₂O的操作方法是蒸发浓缩，降温结晶，过滤．
（5）若步骤Ⅱ加入的ZnCO₃为b mol，步骤Ⅲ所得Cd为d mol，最后得到VL、物质的量浓度为c mol/L的Na₂SO₄溶液．则理论上所用锌灰中含有锌元素的质量为65（Vc-b-d）g．

Answer 1

分析 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、锌离子的滤液Ⅰ，滤渣为Fe（OH）₃、ZnCO₃，步骤Ⅲ中可得Cd单质，为避免引入新的杂质，试剂b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，以此解答该题．

解答 解：（1）搅拌、适当升温、将废渣碾细成粉末、搅拌、多次浸取等都可提高锌灰的浸取率，故答案为：①②③⑤；
（2）根据上面的分析可知，步骤Ⅱ所得滤渣中的物质是Fe（OH）₃、ZnCO₃，
故答案为：Fe（OH）₃、ZnCO₃；
（3）根据上面的分析可知，试剂b应为锌，
故答案为：Zn（或锌）；
（4）①ZnS固体是从硫酸钠溶液中析出的，所以检验ZnS固体是否洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液少许于试管，滴加几滴BaCl₂溶液，若出现浑浊则未洗净，反之则已洗净，
故答案为：取最后一次洗涤液少许于试管，滴加几滴BaCl₂溶液，若出现浑浊则未洗净，反之则已洗净；
②等物质的量的Na₂S0₄和CH₄在高温、催化剂条件下生成Na₂S，根据元素守恒可知，该化学反应方程式为Na₂SO₄+CH₄$\frac{\underline{\;\;\;高温\;\;\;}}{催化剂}$Na₂S+2H₂O+CO₂，
故答案为：Na₂SO₄+CH₄$\frac{\underline{\;\;\;高温\;\;\;}}{催化剂}$Na₂S+2H₂O+CO₂；
③根据溶解度随温度变化曲线可知，从滤液中得到Na₂SO₄.10H₂O的操作方法是蒸发浓缩，降温结晶，过滤，
故答案为：蒸发浓缩，降温结晶，过滤； 
（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，
故答案为：65（Vc-b-d）g．

点评 本题为工艺流程题，为高频考点和常见题型，难度较大，通过从废渣中制取硫化锌的工艺流程，考查了溶解平衡的移动、氧化还原方程式的书写、物质的分离等，熟悉物质的性质，清楚流程，是解题关键，侧重学生分析问题、解决问题能力的培养．