Question

金属钴(Co)在国防工业中有重要应用。某矿石中含钻的氧化物(CoO、Co₂O₃)研究人员在实验室用硫酸酸浸的方法提取钴元素,并探究最佳提取条件。
(1)写出下列化合物中Co元素的化合价:CoO_________，Co₂O₃______________。

(2)酸浸时钴的氧化物发生如下反应：

反应I   CoO+H₂SO₄===CoSO₄+H₂O

反应Ⅱ   2Co₂O₃+4H₂SO₄===4CoSO₄+O₂↑+4H₂O

反应Ⅲ  Co₂O₃+2H₂SO₄+Na₂SO₃===2CoSO₄+2H₂O+Na₂SO₄

①反应后溶液中含钴元素的微粒是_________ (填化学符号)

②已知反应前矿石中CoO的质量为ag,Co₂O₃的质量为bg,则理论上可以生成CoSO₄____g(用含a、b的式子表示)

(3)为探究最佳提取条件,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：

①本实验研究了哪些因素对钴元素浸出率的影响__________________________________；

②根据上表数据,其他条件不变,温度升高,钴元素的浸出率___________________________；

③工业生产中采用实验______________(填编号)的提取条件更合理。

Answer

+2+3Co2+155×(a/75 + b/83)硫酸用量、亚硫酸钠用量、温度增大5

【解析】

(1)单质中元素的化合价为零，化合物中元素的化合价代数和为零。化合物中氧元素的化合价为-2价， CoO中Co为+2价，Co2O3中Co为+3价；(2) ①由上述方程式可知，反应后钴元素以CoSO4存在于溶液中，所以溶液中含钴元素的微粒是Co2+；②设CoO生成CoSO4的质量为x,Co2O3生成CoSO4的质量为y,

CoO+H2SO4===CoSO4+H2O

75 155

ag x 75/ag=166/x x=155×ag÷75

2Co2O3+4H2SO 4===4CoSO4+O2↑+4H2O

332 155×4

bg y 332/bg= 155×4/y y= 155×4×bg÷332

则理论上可以生成CoSO4的质量为：155×(a/75 + b/83)；

(3) ①由表格中数据可知，对钴元素浸出率产生影响的因素有硫酸用量、亚硫酸钠用量、温度；②根据上表数据,其他条件不变,温度升高,钴元素的浸出率增大；③工业生产中应采用实验5的方案，因为该条件下，钴元素浸出率最高。