Question

16．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t其工藝流程如圖1所示．

（1）為提高鋅灰的浸取率，可采用的方法是①②③⑤（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Fe（OH）₃（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b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可由等物質的量的Na₂S0₄和CH₄在高溫、催化劑條件下制取．化學反應方程式為Na₂S0₄+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量為65（Vc-b-d）g．

Answer 1

分析 鋅灰與硫酸反應得含有鎘離子、鋅離子、鐵離子、亞鐵離子等的溶液，加入雙氧水將二價鐵離子氧化為三價鐵離子，用碳酸鋅調節(jié)平衡pH使Fe（OH）₃完全沉淀，過濾后得到含有鎘離子、鋅離子的濾液Ⅰ，和濾渣為Fe（OH）₃，步驟Ⅲ中可得Cd單質，為避免引入新的雜質，試劑b應為鋅，過濾后得溶液Ⅱ為硫酸鋅溶液，硫酸鋅溶液中加入硫化鈉可得硫酸鈉和硫化鋅，據(jù)此答題．

解答 解：鋅灰與硫酸反應得含有鎘離子、鋅離子、鐵離子、亞鐵離子等的溶液，加入雙氧水將二價鐵離子氧化為三價鐵離子，用碳酸鋅調節(jié)平衡pH使Fe（OH）₃完全沉淀，過濾后得到含有鎘離子、鋅離子的濾液Ⅰ，和濾渣為Fe（OH）₃，步驟Ⅲ中可得Cd單質，為避免引入新的雜質，試劑b應為鋅，過濾后得溶液Ⅱ為硫酸鋅溶液，硫酸鋅溶液中加入硫化鈉可得硫酸鈉和硫化鋅，
（1）攪拌、適當升溫、將廢渣碾細成粉末、攪拌、多次浸取等都可提高鋅灰的浸取率，故選①②③⑤；
（2）根據(jù)上面的分析可知，步驟Ⅱ所得濾渣中的物質是Fe（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃；
（3）根據(jù)上面的分析可知，試劑b應為鋅，
故答案為：Zn（或鋅）；
（4）①ZnS固體是從硫酸鈉溶液中析出的，所以檢驗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，
故答案為：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；
②等物質的量的Na₂S0₄和CH₄在高溫、催化劑條件下生成Na₂S，根據(jù)元素守恒可知，該化學反應方程式為Na₂S0₄+CH₄$\frac{\underline{\;\;\;高溫\;\;\;}}{催化劑}$Na₂S+2H₂O+CO₂，
故答案為：Na₂S0₄+CH₄$\frac{\underline{\;\;\;高溫\;\;\;}}{催化劑}$Na₂S+2H₂O+CO₂；
③根據(jù)溶解度隨溫度變化曲線可知，從濾液中得到Na₂SO₄.10H₂O的操作方法是蒸發(fā)濃縮，降溫結晶，過濾，
故答案為：蒸發(fā)濃縮，降溫結晶，過濾； 
（5）步驟Ⅲ所得Cd為d mol，則用于置換鎘的鋅的物質的量為d mol，硫酸鈉的物質的量為VL×c mol/L=cVmol，所以硫酸鋅的物質的量為cVmol，根據(jù)鋅元素守恒可知，樣品中鋅元素的物質的量為cVmol-d mol-b mol，所以鋅灰中含有鋅元素的質量為65g/mol×（cVmol-d mol-b mol）=65（Vc-b-d）g，
故答案為：65（Vc-b-d）g．

點評 本題為工藝流程題，難度較大，通過從廢渣中制取硫化鋅的工藝流程，考查了溶解平衡的移動、氧化還原方程式的書寫、物質的分離等，熟悉物質的性質，清楚流程，是解題關鍵，側重學生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)．