2．某廢催化劑含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.50%的ZnS和12.8%的CuS及少量的Fe3O4．某同學用15.0g該廢催化劑為原料，回收鋅和銅．采用的實驗方案如下，回答下列問題：

已知：ZnS與稀硫酸反應，且化合價不變； CuS既不溶解于稀硫酸，也不與稀硫酸反應
（1）在下列裝置中，第一次浸出反應裝置最合理的D（填標號）．

（2）濾液1中含有Fe2+，選用提供的試劑進行檢驗，檢驗方法如下：取少量濾液1，滴加高錳酸鉀溶液，若褪色，則證明有亞鐵離子．
（提供的試劑：稀鹽酸  KSCN溶液  KMnO4溶液   NaOH溶液  碘水）
（3）本實驗要用到抽濾，設(shè)所用的洗滌劑為X，抽濾洗滌沉淀的操作關(guān)小水龍頭，使洗滌劑x緩緩通過沉淀物．
（4）寫出第二次浸出的化學反應方程式CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O，向盛有濾渣1的反應器中加H2SO4和H2O2溶液，應先加H2SO4．
（5）濾渣2的主要成分是SiO2、S．濃縮、結(jié)晶得到硫酸鋅晶體的主要儀器名稱是蒸發(fā)皿．
（6）某同學在實驗完成之后，得到1.50g CuSO4•5H2O，則銅的回收率為30%．

分析 廢催化劑加入稀硫酸，第一次浸出主要發(fā)生反應：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑、Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2（SO4）3+4H2O，過濾后濾液中ZnSO4、FeSO4、Fe2（SO4）3，濃縮結(jié)晶得到粗ZnSO4•7H2O，濾渣1含有SiO2、CuS，向盛有濾渣1的反應器中加H2SO4和H2O2溶液，發(fā)生氧化還原反應，生成硫酸銅、硫，濾渣2含有硫和二氧化硅，濾液含有硫酸銅，經(jīng)濃硫酸結(jié)晶可得到硫酸銅晶體，以此解答該題．

解答 解：（1）根據(jù)題目化學工藝流程知，第一次浸出發(fā)生反應：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑，有有毒的生成，必須用氫氧化鈉溶液進行尾氣處理，選D裝置，故答案為：D；
（2）亞鐵離子具有還原性，可與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應，檢驗亞鐵離子，可取少量濾液1，滴加高錳酸鉀溶液，若褪色，則證明有亞鐵離子，
故答案為：取少量濾液1，滴加高錳酸鉀溶液，若褪色，則證明有亞鐵離子；
（3）抽濾時，可關(guān)小水龍頭，使洗滌劑x緩緩通過沉淀物，故答案為：關(guān)小水龍頭，使洗滌劑x緩緩通過沉淀物；
（4）第二次浸出時發(fā)生反應：CuS++H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O，不產(chǎn)生有毒氣體，可以選用A裝置，第二次浸出時，向盛有濾液1的反應器中加入稀硫酸，后滴入過氧化氫溶液．若順序相反，會造成H2O2與固體顆粒接觸分解，
故答案為：CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O；H2SO4；
（5）二氧化硅不與硫酸反應，濾渣2的主要成分是SiO2，含有少量S，濃縮、結(jié)晶得到硫酸鋅晶體的主要儀器是蒸發(fā)皿，
故答案為：SiO2、S；蒸發(fā)皿；
（6）廢催化劑中Cu的物質(zhì)的量為15.0g×12.8%÷96g/mol=0.02mol，1.5g CuSO4﹒5H2O中Cu的物質(zhì)含量的為1.5g÷250g/mol=0.006mol，則銅的回收率為$\frac{0.006mol}{0.02mol}$×100%=30%，
故答案為：30%．

點評 本題以金屬回收為載體，綜合考查物質(zhì)的制備實驗，為高考常見題型，涉及化學工藝流程、對原理與裝置的分析、物質(zhì)的分離提純、化學計算等，是對學生綜合能力的考查，難度中等．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：實驗題

12．[Cu（NH3）4]SO4•H2O是一種重要的染料及合成農(nóng)藥中間體，受熱可分解．某化學課外小組設(shè)計了如圖1實驗（部分夾持裝置略）驗證它的部分分解產(chǎn)物，請回答問題：

（1）連接裝置，檢查裝置氣密性，在各裝置中加入相應的藥品和試劑．
（2）打開K2、K4，閉合K1、K3，加熱一段時間后觀察到品紅溶液褪色，寫出NaOH溶液中發(fā)生反應的離子方程式SO2+2OH-=SO32-+H2O．
（3）打開K1、K3，閉合K2、K4，繼續(xù)加熱一段時間后觀察到濕潤紅色石蕊試紙變藍，證明分解產(chǎn)物中含有NH3（填化學式）．
（4）CCl4的作用是防止倒吸．
（5）加熱過程中，還生成Cu、N2和H2O．寫出[Cu（NH3）4]SO4•H2O分解的化學方程式3[Cu（NH3）4]SO4•H2O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+8NH3↑+2N2↑+3SO2↑+9H2O
（6）若實驗中稱取a g[Cu（NH3）4]SO4•H2O，收集到b mL N2（已換算成標準狀況），[Cu（NH3）4]SO4•H2O的分解率表達式為$\frac{3×246×b×10{\;}^{-3}}{2×22.4×a}$×100%．
（7）量氣管讀數(shù)時需注意的事項有：①氣體冷卻到室溫；②量氣裝置兩側(cè)液面相平；③視線與凹液面最低處相平．若某同學按圖2所示讀數(shù)，則計算出的分解率偏低（填“偏高”“偏低”或“無影響”）．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

13．（1）火山噴發(fā)所產(chǎn)生的硫磺可用于生產(chǎn)重要的化工原料硫酸．某企業(yè)用下圖所示的工藝流程生產(chǎn)硫酸：

請回答下列問題
①為充分利用反應放出的熱量，接觸室中應安裝熱交換器（填設(shè)備名稱）．吸收塔中填充有許多瓷管，其作用是增加三氧化硫與濃硫酸的接觸面積，有利于三氧化硫的吸收．
②為使硫磺充分燃燒，經(jīng)流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%．為提高SO2轉(zhuǎn)化率，經(jīng)流量計2的氧氣量為接觸室中二氧化硫完全氧化時理論需氧量的2.5倍，則生產(chǎn)過程中流經(jīng)流量計1和流量計2的空氣體積比應為6：5．假設(shè)接觸室中SO2的轉(zhuǎn)化率為95%，b管排出的尾氣中二氧化硫的體積分數(shù)為0.0041．（空氣中氧氣的體積分數(shù)按0.2計），該尾氣的處理方法是用氨水吸收．
③與以硫鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比，該工藝的特點是A（可多選）．
A．耗氧量減少　　　　　　 B．二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高
C．產(chǎn)生的廢氣減少                D．不需要使用催化劑
（2）硫酸的用途非常廣泛，可應用于下列哪些方面BCD（可多選）．
A．橡膠的硫化                  B．表面活性劑“烷基苯磺酸鈉”的合成
C．鉛蓄電池的生產(chǎn)           D．過磷酸鈣的制備
（3）礦物燃料的燃燒是產(chǎn)生大氣中SO2的主要原因之一．在燃煤中加入適量的石灰石，可有效減少煤燃燒時SO2的排放，請寫出此脫硫過程中反應的化學方程式為：CaCO3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO2↑ SO2+CaO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaSO3　2CaSO3+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaSO4．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

10．氨氣在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有重要應用．
（1）①氮氣用于工業(yè)合成氨，寫出氮氣的電子式；
②NH3的穩(wěn)定性比PH3強（填寫“強”或“弱”）．
（2）如圖所示，向NaOH固體上滴幾滴濃氨水，迅速蓋上蓋，觀察現(xiàn)象．

①濃鹽酸液滴附近會出現(xiàn)白煙，發(fā)生反應的化學方程式為NH3+HCl═NH4Cl．
②濃硫酸液滴上方?jīng)]有明顯現(xiàn)象，一段時間后濃硫酸的液滴中有白色固體，該固體可能是NH4HSO4或（NH4）2SO4（寫化學式，一種即可）．
③FeSO4液滴中先出現(xiàn)灰綠色沉淀，過一段時間后變成紅褐色，發(fā)生的反應包括Fe2++2NH3•H2O═Fe（OH）2↓+2NH4+和4Fe（OH）2+O2+2H2O═4Fe（OH）3．
（3）空氣吹脫法是目前消除NH3 對水體污染的重要方法．在一定條件下，向水體中加入適量NaOH可使NH3 的脫除率增大，請用平衡移動原理解釋其原因氨在水中存在平衡為NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-，加入NaOH后OH-濃度增大平衡逆向移動，故有利于氨的脫除．
（4）在微生物作用下，蛋白質(zhì)在水中分解產(chǎn)生的NH3 能夠被氧氣氧化生成亞硝酸（HNO2）．
反應的化學方程式為2NH3+3O2$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO2+2H2O；當反應中有0.3mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時，生成亞硝酸的質(zhì)量為2.35g（小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)字）．

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

17．下列裝置或操作不正確的是（　　）
A．
裝置可用于檢驗溴乙烷消去反應的產(chǎn)物
B．
裝置可用于放出碘的四氯化碳溶液
C．
裝置可用于吸收NH3防止倒吸
D．
裝置可用于實驗室制備蒸餾水

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

7．下列說法正確的是（　�。�
A．明礬凈水過程中不涉及化學變化B．金屬與鹽溶液反應都是置換反應
C．化合反應一定有單質(zhì)參加反應D．石油分餾和碘的升華都是物理變化

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科目：高中化學 來源： 題型：實驗題

14．某化學興趣小組設(shè)計實驗，用濃硫酸與銅反應制得SO2并進行相關(guān)實驗探究．

（1）裝置A中發(fā)生反應的化學方程式是Cu+2H2SO4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O，裝置B的作用是防止C中液體倒吸入A中（或防倒吸，或安全瓶）．
（2）設(shè)計裝置D的目的是驗證SO2的還原性，E中NaOH全部轉(zhuǎn)化為NaHSO3的標志是溶液紅色褪去．
（3）裝置C的作用是貯存多余的氣體，C中應放置的液體是飽和NaHSO3溶液．
（4）反應結(jié)束時燒瓶中Cu有剩余，某同學認為H2SO4也有剩余，他設(shè)計了下列實驗方案來測定剩余H2SO4的量．經(jīng)冷卻，定量稀釋后進行下列實驗，能達到目的是b c（填序號）；
a．用酸堿中和滴定法測定   b．與足量Zn反應，測量生成H2的體積
c．用PH計測溶液PH值     d．與足量BaCl2溶液反應，稱量生成沉淀的質(zhì)量
（5）向E瓶所得NaHSO3溶液中加入漂白粉溶液，反應有三種可能情況：
I． HSO3-與ClO-剛好反應完； II． 漂白粉不足； III． 漂白粉過量
同學們分別取上述混合溶液于試管中，通過下列實驗確定該反應屬于哪一種情況，請你完成下表：
實驗序號實驗操作現(xiàn)象反應的可能情況
①滴加少量淀粉碘化鉀溶液，振蕩III
②滴加少量棕紅色的KI3溶液，振蕩II
③滴入加少量酸性KMnO4溶液，振蕩溶液呈紫色
④加入幾小塊CaCO3固體有氣泡產(chǎn)生
（6）請設(shè)計簡單實驗證明室溫下HSO3-的電離平衡常數(shù)Ka與水解平衡常教Kb的相對大小常溫下，用pH試紙（或pH計）測定NaHS03溶液的pH，若pH＜7，則Ka＞Kb，若pH＞7，則Ka＜Kb．

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

11．中學化學式中有許多反應形式，如X+Y→A+B（g）+C（1）（條件省略）．回答下列問題：
（1）若A是常用的中性干燥劑，B遇濃鹽酸產(chǎn)生“白煙”，則鹽X的化學式為NH4Cl，A是CaCl2（填化學式）．
（2）若B呈黃綠色，X為氧化物，則Y的化學式為HCl，獲得無水A的操作是在HCl的氣流中蒸發(fā)．
（3）若B為氧化物且能使品紅溶液腿色，X為紅色固體單質(zhì)，則A的化學式為CuSO4．
（4）若B遇空氣變紅棕色，X為Cu2O，則該反應的離子方程式為3Cu2O+14H++2NO3-=6Cu2++2NO↑+7H2O．

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科目：高中化學 來源： 題型：實驗題

4．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1：

（1）為提高鋅灰的浸取效率，不采用的方法是①②③⑤（填序號）
①研磨   ②攪拌  ③多次浸取  ④升高溫度  ⑤加壓
（2）步驟Ⅱ所得濾渣中的物質(zhì)是Fe（OH）3、ZnCO3（寫化學式）．
（3）步驟Ⅲ中可得Cd單質(zhì)，為避免引入新的雜質(zhì)，試劑b應為Zn（或鋅）．
（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取最后一次洗滌液少許于試管，滴加幾滴BaCl2溶液，若出現(xiàn)渾濁則未洗凈，反之則已洗凈；
②Na2S可由等物質(zhì)的量的Na2SO4和CH4在高溫、催化劑條件下制�。瘜W反應方程式為Na2SO4+CH4$\frac{\underline{\;\;\;高溫\;\;\;}}{催化劑}$Na2S+2H2O+CO2．
③已知Na2SO4•10H2O及Na2SO4的溶解度隨溫度變化曲線如圖2．從濾液中得到Na2SO4•10H2O的操作方法是蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶，過濾．
（5）若步驟Ⅱ加入的ZnCO3為b mol，步驟Ⅲ所得Cd為d mol，最后得到VL、物質(zhì)的量濃度為c mol/L的Na2SO4溶液．則理論上所用鋅灰中含有鋅元素的質(zhì)量為65（Vc-b-d）g．

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