Question

鎳、鈷、鈰、鉻雖然不是中學(xué)階段常見(jiàn)的金屬元素，但在工業(yè)生產(chǎn)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(yīng)用CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，H₂O₂在該反應(yīng)中作

 

（填“氧化”“還原”）劑，每有1mol H₂O₂參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

．
（2）某鋰離子電池用含Li⁺導(dǎo)電固體為電解質(zhì)．充電時(shí)，Li⁺還原為L(zhǎng)i，并以原子形式嵌入電極材料碳（C₆）中，以LiC₆表示，電池反應(yīng)為L(zhǎng)iCoO₂+C₆  

充電

放電

 CoO₂+LiC₆，則放電時(shí)，電池的正極反應(yīng)式為

 

，如圖甲表示該裝置工作時(shí)電子和離子的移動(dòng)方向，此時(shí)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(xué)鍍鎳、生產(chǎn)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?yàn)V液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等雜質(zhì)，除去Cu²⁺的離子方程式為

 

．
②向?yàn)V液Ⅱ中加入H₂O₂，溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

，調(diào)節(jié)pH的目的是

 

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

 

．
④我國(guó)第五套人民幣中的一元硬幣材料為鋼芯鍍鎳，鍍鎳時(shí)，鎳應(yīng)作

 

極．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,氧化還原反應(yīng),制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,基本概念與基本理論

分析：（1）該反應(yīng)中Ce元素化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià)，則CeO₂作氧化劑，雙氧水作還原劑，再結(jié)合元素化合價(jià)變化進(jìn)行計(jì)算；
（2）放電時(shí)，正極上CoO₂得電子和鋰離子反應(yīng)生成LiCoO₂，根據(jù)電子流向及陽(yáng)離子流向確定電極；
（3）①加入FeS，可轉(zhuǎn)化為溶解度更小的難溶電解質(zhì)；
②濾液Ⅱ中含有Fe²⁺，可與過(guò)氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe³⁺，調(diào)節(jié)pH，可有利于Fe³⁺的水解；
③從物質(zhì)分離、提純的角度思考；
④電鍍時(shí)，鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件金屬為陰極．

解答： 解：（1）該反應(yīng)中Ce元素化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià)，則CeO₂作氧化劑，雙氧水作還原劑，每有1mol H₂O₂參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=1mol×2×（1-0）=2mol，
故答案為：還原；2mol；
（2）放電時(shí)，電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，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(dòng)，如C₆為負(fù)極，則移向C₆的離子應(yīng)為陰離子，而移向C₆的為陽(yáng)離子，則C₆應(yīng)為陰極，此時(shí)該電池處于充電狀態(tài)，
故答案為：CoO₂+Li⁺+e^-=LiCoO₂；充電；
（3）①向?yàn)V液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等雜質(zhì)，說(shuō)明CuS的溶解度更小，反應(yīng)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(qiáng)氧化劑，在酸性條件下氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，調(diào)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(zhì)的主要成分是NiSO₄，再加入碳酸鈉過(guò)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(jié)晶，故答案為：增大成NiSO₄濃度，有利于蒸發(fā)結(jié)晶；
④鍍鎳時(shí)，鎳應(yīng)作陽(yáng)極，故答案為：陽(yáng)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及原電池和電解池原理、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的分離和提純等知識(shí)點(diǎn)，為考試熱點(diǎn)，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，再結(jié)合基本原理、物質(zhì)的性質(zhì)分析解答，同時(shí)考查學(xué)生分析問(wèn)題及實(shí)驗(yàn)基本操作能力，題目難度中等．