Question

【題目】硫化鋅（ZnS）是一種重要的化工原料，難溶于水，可由煉鋅的廢渣鋅灰制取其工藝流程如圖所示．

（1）為提高鋅灰的浸取率，可采用的方法是______________（填序號）。

①研磨 ②多次浸取 ③升高溫度 ④加壓 ⑤攪拌

（2）步驟Ⅱ所得濾渣中的物質是（寫化學式）_____________。

（3）步驟Ⅲ中可得Cd單質，為避免引入新的雜質，試劑X應為________。

（4）步驟Ⅳ還可以回收Na2SO4來制取Na2S。

①檢驗ZnS固體是否洗滌干凈的方法是__________________；

②Na2S可由等物質的量的Na2SO4和CH4在高溫、催化劑條件下制取，化學反應方程式為_______；

③已知Na2SO4·10H2O及Na2SO4的溶解度隨溫度變化曲線如圖，從濾液中得到Na2SO4·10H2O的操作方法是_________________________________。

（5）若步驟Ⅱ加入的ZnCO3為bmol，步驟Ⅲ所得Cd為dmol，最后得到VL、物質的量濃度為cmol/L的Na2SO4溶液．則理論上所用鋅灰中含有鋅元素的質量為__________。

Answer 1

【答案】 ①②③⑤ Fe(OH)3 Zn 取少量最后一次洗滌液于試管中，先加入HCl酸化，再加入氯化鋇，若無白色沉淀生成，則已洗凈 Na2SO4+CH4Na2S+CO2+2H2O 蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌，干燥 65(Vc-b-d)

【解析】試題分析：本題以煉鋅的廢渣鋅灰制備ZnS的工藝流程為載體，考查流程的分析，基本實驗操作，化學計算。

（1）步驟I向鋅灰中加入稀硫酸得到浸取液（浸取液中含Zn2+、Cd2+、Fe3+、Fe2+）。①，研磨可增大鋅灰與酸溶液的接觸面積，提高浸取率；②，多次浸取提高浸取率；③，升高溫度加快浸取速率，提高浸取率；④，浸取過程為固體和液體的反應，沒有氣體參與，加壓不能提高浸取率；⑤，攪拌可增大鋅灰與酸溶液的接觸面積，提高浸取率；提高浸取率可采用的方法是①②③⑤，答案選①②③⑤。

（2）步驟II向鋅灰浸取液中加入H2O2，H2O2將Fe2+氧化成Fe3+，然后加入適量ZnCO3調節溶液的pH，使Fe3+轉化成Fe（OH）3通過過濾的方法除去，步驟II所得濾渣中的物質的化學式為Fe（OH）3。

（3）溶液I中含Zn2+、Cd2+，步驟III中可得到Cd單質，為避免引入新雜質，試劑X應為Zn，發生的反應為Zn+Cd2+=Zn2++Cd。

（4）步驟IV為向ZnSO4溶液中加入Na2S生成ZnS和Na2SO4，反應的化學方程式為Na2S+ZnSO4=ZnS↓+Na2SO4。

①檢驗ZnS固體是否洗滌干凈，檢驗最后的洗滌液中是否含SO42-即可，實驗方法是：取少量最后一次洗滌液于試管中，先加入HCl酸化，再加入BaCl2，若無白色沉淀生成，則已洗凈。

②等物質的量的Na2SO4和CH4在高溫、催化劑條件下反應生成Na2S，根據原子守恒還生成CO2和H2O，反應的化學方程式為Na2SO4+CH4Na2S+CO2+2H2O。

③根據溶解度曲線，從濾液中得到Na2SO4·10H2O的操作方法是：蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌，干燥。

（5）步驟II中加入bmolZnCO3除去Fe3+，溶液中引進bmolZn2+；步驟III中Zn與Cd2+發生置換反應：Zn+Cd2+=Zn2++Cd，得到dmolCd的同時溶液中引進dmolZn2+；步驟IV中的反應為Na2S+ZnSO4=ZnS↓+Na2SO4，溶液II中n（Zn2+）總=n（Na2SO4）=cVmol；根據Zn守恒，理論上鋅灰中含有鋅元素的物質的量為（cV-b-d）mol，鋅灰中含有鋅元素的質量為65（cV-b-d）g。