Question

【题目】金属钴(Co)在国防工业中有重要应用。在实验室用硫酸酸浸的方法从钴矿石中提取钴元素,并探究最佳提取条件。

（查阅资料）酸浸时发生如下反应：

① CoO + H2SO4 === CoSO4 + H2O

② 2Co2O3 + 4H2SO4 === 4CoSO4 + O2↑ + 4H2O

③ Co2O3 + 2H2SO4 + Na2SO3 === 2CoSO4 + 2H2O + Na2SO4

反应①~③中，化合价发生改变的元素有________。

（进行实验）将矿石在一定条件下酸浸4小时,测量钴元素的浸出率。部分数据如下：

实验	矿石用量/g	硫酸用量/g	Na2SO3用量/g	温度/℃	钴元素的浸出率/%
1	85.71	12.62	0	85	56.39
2	85.71	6.31	0	85	49.98
3	85.71	6.31	0	65	43.33
4	85.71	6.31	0.43	65	73.95
5	85.71	6.31	0.86	65	74.77

（解释与结论）

（1）对比实验1和2，可得出的结论是___________。

（2）欲得出“其他条件不变，Na2SO3用量对钴元素的浸出率有影响”的结论，需要对比的实验是____________（填序号）。

（3）由上述实验可知，影响钴元素浸出率的因素有______________。

（反思与评价）

（4）工业生产中采用实验__________（填序号） 的提取条件更合理。

Answer 1

【答案】Co、O、S 其他条件不变，钴元素的浸出率会随着硫酸用量的增加而增加 3、4、5 硫酸用量、Na2SO3用量、温度 4

【解析】

查阅资料：

反应①中元素的化合价均没有改变；反应②中，Co的化合价由+3价降低到+2价，氧元素由﹣2价升高到0价；反应③中，Co的化合价由+3价降低到+2价，硫元素由+5价升高到+6价。反应①～③中，化合价发生改变的元素有：Co、O、S；

解释与结论：

（1）由实验1和2可知，矿石用量相同、均没有使用Na2SO3、温度相同，只有硫酸用量不同，所以钴元素的浸出率也不同，对比可知，其他条件不变，钴元素的浸出率会随着硫酸用量的增加而增加；

（2）欲得出“其他条件不变，Na2SO3用量对钴元素的浸出率有影响”的结论，需要矿石用量相同、硫酸用量相同、温度相同，只有Na2SO3用量不同，即需要对比的实验是3、4、5；（3）由实验1、2可知，硫酸用量影响钴元素浸出率；对比实验3、4、5可知，Na2SO3用量对钴元素的浸出率有影响；对比实验2、3可知，温度对钴元素的浸出率有影响。由上述实验可知，影响钴元素浸出率的因素有：硫酸用量、Na2SO3用量、温度；

反思与评价：

（4）根据表格提供的数据可以看出，在硫酸的用量为6.31g、亚硫酸钠的用量为0.43g、温度为65℃时，钴元素的浸出率最高，工业生产中采用实验4的提取条件更合理。