Question

4．某廢催化劑含58.2%的SiO₂、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS．某同學(xué)用15.0g該廢催化劑為原料，回收其中的鋅和銅．采用的實驗方案如下：

回答下列問題：
（1）在下列裝置中，第一次浸出必須用D，第二次浸出應(yīng)選用A．（填標(biāo)號）

（2）第二次浸出時，向盛有濾液1的反應(yīng)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．濾渣2的主要成分是SiO₂．
（3）濃縮硫酸鋅、硫酸銅溶液使用的器皿名稱是蒸發(fā)皿．
（4）某同學(xué)在實驗完成之后，得到1.5gCuSO₄•5H₂O，則銅的回收率為30%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題目化學(xué)工藝流程知，第一次浸出發(fā)生反應(yīng)：ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O、ZnS+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂S↑，有有毒的氣體生成，必須用氫氧化鈉溶液進行尾氣處理，第二次浸出時發(fā)生反應(yīng)：CuS+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+S↓+2H₂O，不產(chǎn)生有毒氣體；
（2）H₂O₂與固體顆粒接觸分解；二氧化硅不與硫酸反應(yīng)；
（3）濃縮硫酸鋅、硫酸銅溶液使用儀器為蒸發(fā)皿；
（4）根據(jù)CuS質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算廢催化劑中Cu的物質(zhì)的量，再計算硫酸銅晶體的物質(zhì)的量，進而計算銅的回收率．

解答 解：（1）根據(jù)題目化學(xué)工藝流程知，第一次浸出發(fā)生反應(yīng)：ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O、ZnS+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂S↑，有有毒的氣體生成，必須用氫氧化鈉溶液進行尾氣處理，選D裝置，第二次浸出時發(fā)生反應(yīng)：CuS+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+S↓+2H₂O，不產(chǎn)生有毒氣體，可以選用A裝置，
故答案為：D；A；
（2）第二次浸出時，向盛有濾液1的反應(yīng)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，
二氧化硅不與硫酸反應(yīng)，濾渣2的主要成分是SiO₂，
故答案為：H₂O₂與固體顆粒接觸分解；SiO₂；
（3）濃縮硫酸鋅、硫酸銅溶液使用儀器為蒸發(fā)皿，
故答案為：蒸發(fā)皿；
（4）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，綜合考查化學(xué)實驗，涉及化學(xué)工藝流程、對原理與裝置的分析、物質(zhì)的分離提純、化學(xué)計算等，是對學(xué)生綜合能力的考查．