Question

【题目】青铜（Cu-Zn）是我国最早大量使用的合金，其中锌是现代工业上常用金属。某废催化剂含58.2%的SiO2（不溶于水和稀酸）、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS（不溶于水但溶于稀酸）和12.8%的CuS（不溶于水也不溶于稀酸）。某同学用15.0 g该废催化剂为原料，以稀硫酸和H2O2为试剂，回收其中的锌和铜。

（1）第一次浸出时发生的反应化学方程式是__________。

（2）滤渣2是__，第二次浸出发生的反应离子方程式是________。

（3）从滤液1、滤液2中分别得到粗ZnSO4·7H2O、粗CuSO4·5H2O的操作均是____、过滤、洗涤、干燥。

（4）某同学在实验完成之后，得到1.5gCuSO4·5H2O（M=250 g·mol–1）,则铜的回收率为_____。

Answer 1

【答案】ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O， ZnS + H2SO4 = ZnSO4 + H2S↑ SiO2 CuS + 4H2O2 = Cu2+ + SO42– + 4H2O 加热浓缩、冷却结晶 30%

【解析】

废催化剂加入稀硫酸，第一次浸出主要发生反应：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑、Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O，过滤后滤液中ZnSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3，浓缩结晶得到粗ZnSO47H2O，滤渣1含有SiO2、CuS，向盛有滤渣1的反应器中加H2SO4和H2O2溶液，发生氧化还原反应，生成硫酸铜、硫，滤渣2含有硫和二氧化硅，滤液含有硫酸铜，经浓硫酸结晶可得到硫酸铜晶体，据此分析解答。

(1)第一次浸出主要发生的反应化学方程式是ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑，故答案为：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑；

(2)根据上述分析可知滤渣2含有硫和二氧化硅，第二次浸出时发生反应：CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O，故答案为：SiO2、S；CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O；

(3)从滤液1、滤液2中分别得到粗ZnSO4·7H2O、粗CuSO4·5H2O的操作均为溶液结晶得到含结晶水的晶体，则均采用蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤、洗涤、干燥获得晶体，故答案为：加热浓缩、冷却结晶；

(4)15.0 g该废催化剂中含有12.8%的CuS，其中Cu的物质的量为=0.02mol，1.5g CuSO4﹒5H2O中Cu的物质含量的为=0.006mol，则铜的回收率为×100%=30%，故答案为：30%。