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和滤渣Fe(OH)3、ZnCO3;步骤Ⅲ中加入锌,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,
(1)根据有效化学反应速率的因素分析,如搅拌、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;
(2)用碳酸锌调节平衡pH使Fe(OH)3完全沉淀,根据上面的分析判断步骤Ⅱ所得滤渣的组成;
(3)①等物质的量的Na2S04和CH4在高温、催化剂条件下生成Na2S,根据元素守恒写出该化学反应方程式;
②根据溶解度随温度变化曲线分析从滤液中得到Na2SO4.10H2O的操作方法;
(4)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,然后根据m=nM计算出锌灰中含有锌元素的质量.
解答 解: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和滤渣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,
(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,故选①②③⑤;
(2)根据上面的分析可知,用碳酸锌调节平衡pH使Fe(OH)3完全沉淀,反应的离子方程式为ZnCO3+2H+=Zn2++CO2↑+H2O、Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+,所以步骤Ⅱ所得滤渣为Fe(OH)3、ZnCO3,
故答案为:ZnCO3+2H+=Zn2++CO2↑+H2O、Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+;Fe(OH)3、ZnCO3;
(3)①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:Na2S04+CH4$\frac{\underline{\;\;\;高温\;\;\;}}{催化剂}$Na2S+2H2O+CO2,
故答案为:Na2S04+CH4$\frac{\underline{\;\;\;高温\;\;\;}}{催化剂}$Na2S+2H2O+CO2;
②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;
(4)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,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、物质的分离等知识,熟悉物质的性质、明确流程是解题关键,试题侧重学生分析问题、解决问题能力的培养,题目难度中等.
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C6H5Cl(氯苯) | C6H4Cl2 | FeCl3 | FeCl2 | |
溶解性 | 不溶于水,易溶于苯 | 不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯,易吸水. | ||
熔点/℃ | -45 | 53 | -- | -- |
沸点/℃ | 132 | 173 | -- | -- |
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A. | 用金属铝进行铝热法炼铁 | B. | 用熟石灰中和土壤的酸性 | ||
C. | 用NaHCO3治疗胃酸过多 | D. | 用水玻璃制备硅胶和木材防火剂 |
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