Question

【題目】金屬鈷(Co)在國(guó)防工業(yè)中有重要應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)室用硫酸酸浸的方法從鈷礦石中提取鈷元素,并探究最佳提取條件。

（查閱資料）酸浸時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：

① CoO + H2SO4 === CoSO4 + H2O

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

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

反應(yīng)①~③中，化合價(jià)發(fā)生改變的元素有________。

（進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）將礦石在一定條件下酸浸4小時(shí),測(cè)量鈷元素的浸出率。部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)	礦石用量/g	硫酸用量/g	Na2SO3用量/g	溫度/℃	鈷元素的浸出率/%
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

（解釋與結(jié)論）

（1）對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和2，可得出的結(jié)論是___________。

（2）欲得出“其他條件不變，Na2SO3用量對(duì)鈷元素的浸出率有影響”的結(jié)論，需要對(duì)比的實(shí)驗(yàn)是____________（填序號(hào)）。

（3）由上述實(shí)驗(yàn)可知，影響鈷元素浸出率的因素有______________。

（反思與評(píng)價(jià)）

（4）工業(yè)生產(chǎn)中采用實(shí)驗(yàn)__________（填序號(hào)） 的提取條件更合理。

Answer 1

【答案】Co、O、S 其他條件不變，鈷元素的浸出率會(huì)隨著硫酸用量的增加而增加 3、4、5 硫酸用量、Na2SO3用量、溫度 4

【解析】

查閱資料：

反應(yīng)①中元素的化合價(jià)均沒(méi)有改變；反應(yīng)②中，Co的化合價(jià)由+3價(jià)降低到+2價(jià)，氧元素由﹣2價(jià)升高到0價(jià)；反應(yīng)③中，Co的化合價(jià)由+3價(jià)降低到+2價(jià)，硫元素由+5價(jià)升高到+6價(jià)。反應(yīng)①～③中，化合價(jià)發(fā)生改變的元素有：Co、O、S；

解釋與結(jié)論：

（1）由實(shí)驗(yàn)1和2可知，礦石用量相同、均沒(méi)有使用Na2SO3、溫度相同，只有硫酸用量不同，所以鈷元素的浸出率也不同，對(duì)比可知，其他條件不變，鈷元素的浸出率會(huì)隨著硫酸用量的增加而增加；

（2）欲得出“其他條件不變，Na2SO3用量對(duì)鈷元素的浸出率有影響”的結(jié)論，需要礦石用量相同、硫酸用量相同、溫度相同，只有Na2SO3用量不同，即需要對(duì)比的實(shí)驗(yàn)是3、4、5；（3）由實(shí)驗(yàn)1、2可知，硫酸用量影響鈷元素浸出率；對(duì)比實(shí)驗(yàn)3、4、5可知，Na2SO3用量對(duì)鈷元素的浸出率有影響；對(duì)比實(shí)驗(yàn)2、3可知，溫度對(duì)鈷元素的浸出率有影響。由上述實(shí)驗(yàn)可知，影響鈷元素浸出率的因素有：硫酸用量、Na2SO3用量、溫度；

反思與評(píng)價(jià)：

（4）根據(jù)表格提供的數(shù)據(jù)可以看出，在硫酸的用量為6.31g、亞硫酸鈉的用量為0.43g、溫度為65℃時(shí)，鈷元素的浸出率最高，工業(yè)生產(chǎn)中采用實(shí)驗(yàn)4的提取條件更合理。