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(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(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

．
（2）某鋰離子電池含Li⁺導電固體為電解質(zhì)．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

 

，圖1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）自然界Cr主要以三價Cr和六價Cr的形式存在．六價Cr能引起細胞的突變和癌變．可以用亞硫酸鈉將其還原為三價鉻，完成并配平下列離子方程式：

 

Cr₂O₇^2-+

 

SO₃^2-+

 

H⁺═

 

Cr³⁺+

 

SO₄^2-+

 

（4）NiSO₄?6H₂O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于化學鍍鎳、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2：向濾液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等雜質(zhì)，①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(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：常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應用,氧化還原反應,氧化還原反應方程式的配平,化學電源新型電池,物質(zhì)的分離、提純和除雜

專題：氧化還原反應專題,電化學專題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，Ce元素化合價降低，被氧化，結合化合價的變化計算；
（2）放電時，電池的正極發(fā)生還原反應，被CoO₂還原生成LiCoO₂；根據(jù)電子和離子的定向移動方向判斷電極；
（3）從質(zhì)量守恒、電荷守恒和電子守恒的角度配平方程式；
（4）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⁺，可與過氧化氫發(fā)生氧化還原反應生成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，鍍層金屬作陽極，鍍件金屬為陰極．

解答：解：（1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，Ce元素化合價降低，被氧化，則H₂O₂在該反應中作還原劑，每有1mol H₂O₂參加反應，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為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）反應中Cr元素化合價由+6價降低到+3價，S元素化合價由+4價升高到+6價，則最小公倍數(shù)為12，配平后的離子方程式為 Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂0，故答案為：1；3；8；2；3；4H₂0；
（4）①向濾液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等雜質(zhì)，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(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：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：本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應、鹽類的水解、物質(zhì)的分離提純以及原電池知識，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，為高頻考點和常見題型，題目難度中等，注意把握基礎知識的積累．