Question

鎳、鈷、鈰、鉻雖然不是中學階段常見的金屬元素，但在工業(yè)生產中有著重要的作用．
（1）二氧化鈰 （CeO₂）是一種重要的稀土氧化物，在平板電視顯示屏中有著重要的應用CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，H₂O₂在該反應中作

 

（填“氧化”“還原”）劑，每有1mol H₂O₂參加反應，轉移電子的物質的量為

 

．
（2）某鋰離子電池用含Li⁺導電固體為電解質．充電時，Li⁺還原為Li，并以原子形式嵌入電極材料碳（C₆）中，以LiC₆表示，電池反應為LiCoO₂+C₆  

充電

放電

 CoO₂+LiC₆，則放電時，電池的正極反應式為

 

，如圖甲表示該裝置工作時電子和離子的移動方向，此時該電池處于

 

（填“放電”或“充電”）狀態(tài)．

（3）NiSO₄?6H₂O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于化學鍍鎳、生產電池等，可由電鍍廢渣（除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe等元素）為原料獲得．操作步驟如圖乙：
①向濾液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等雜質，除去Cu²⁺的離子方程式為

 

．
②向濾液Ⅱ中加入H₂O₂，溶液中發(fā)生反應的離子方程式為

 

，調節(jié)pH的目的是

 

．
③濾液Ⅲ溶質的主要成分是NiSO₄，再加入碳酸鈉過濾后，加稀硫酸溶解又生成NiSO₄的目的是

 

．
④我國第五套人民幣中的一元硬幣材料為鋼芯鍍鎳，鍍鎳時，鎳應作

 

極．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,氧化還原反應,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題,基本概念與基本理論

分析：（1）該反應中Ce元素化合價由+4價變?yōu)?3價，則CeO₂作氧化劑，雙氧水作還原劑，再結合元素化合價變化進行計算；
（2）放電時，正極上CoO₂得電子和鋰離子反應生成LiCoO₂，根據電子流向及陽離子流向確定電極；
（3）①加入FeS，可轉化為溶解度更小的難溶電解質；
②濾液Ⅱ中含有Fe²⁺，可與過氧化氫發(fā)生氧化還原反應生成Fe³⁺，調節(jié)pH，可有利于Fe³⁺的水解；
③從物質分離、提純的角度思考；
④電鍍時，鍍層金屬作陽極，鍍件金屬為陰極．

解答： 解：（1）該反應中Ce元素化合價由+4價變?yōu)?3價，則CeO₂作氧化劑，雙氧水作還原劑，每有1mol H₂O₂參加反應，轉移電子的物質的量=1mol×2×（1-0）=2mol，
故答案為：還原；2mol；
（2）放電時，電池的正極發(fā)生還原反應，被CoO₂還原生成LiCoO₂，電極方程式為CoO₂+Li⁺+e^-=LiCoO₂，圖1中電子向C₆極移動，如C₆為負極，則移向C₆的離子應為陰離子，而移向C₆的為陽離子，則C₆應為陰極，此時該電池處于充電狀態(tài)，
故答案為：CoO₂+Li⁺+e^-=LiCoO₂；充電；
（3）①向濾液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等雜質，說明CuS的溶解度更小，反應的離子方程式為FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq），
故答案為：FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq）；
②雙氧水（H₂O₂）是強氧化劑，在酸性條件下氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，調節(jié)溶液pH，則使Fe³⁺水解生成氫氧化鐵沉淀，以除去Fe³⁺，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；使Fe³⁺水解生成氫氧化鐵沉淀，以除去Fe³⁺；
③濾液Ⅲ溶質的主要成分是NiSO₄，再加入碳酸鈉過濾后，加稀硫酸溶解又生成NiSO₄，可增大成NiSO₄濃度，有利于蒸發(fā)結晶，故答案為：增大成NiSO₄濃度，有利于蒸發(fā)結晶；
④鍍鎳時，鎳應作陽極，故答案為：陽．

點評：本題考查較綜合，涉及原電池和電解池原理、氧化還原反應、物質的分離和提純等知識點，為考試熱點，明確物質的性質是解本題關鍵，再結合基本原理、物質的性質分析解答，同時考查學生分析問題及實驗基本操作能力，題目難度中等．