Question

镍、钴、铈、铬虽然不是中学阶段常见的金属元素，但在工业生产中有着重要的作用．
（1）二氧化铈 （CeO₂）是一种重要的稀土氧化物，在平板电视显示屏中有着重要的应用CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，H₂O₂在该反应中作

 

（填“氧化”“还原”）剂，每有1mol H₂O₂参加反应，转移电子的物质的量为

 

．
（2）某锂离子电池用含Li⁺导电固体为电解质．充电时，Li⁺还原为Li，并以原子形式嵌入电极材料碳（C₆）中，以LiC₆表示，电池反应为LiCoO₂+C₆  

充电

放电

 CoO₂+LiC₆，则放电时，电池的正极反应式为

 

，如图甲表示该装置工作时电子和离子的移动方向，此时该电池处于

 

（填“放电”或“充电”）状态．

（3）NiSO₄?6H₂O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀废渣（除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe等元素）为原料获得．操作步骤如图乙：
①向滤液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等杂质，除去Cu²⁺的离子方程式为

 

．
②向滤液Ⅱ中加入H₂O₂，溶液中发生反应的离子方程式为

 

，调节pH的目的是

 

．
③滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，再加入碳酸钠过滤后，加稀硫酸溶解又生成NiSO₄的目的是

 

．
④我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍，镀镍时，镍应作

 

极．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,氧化还原反应,制备实验方案的设计

专题：实验设计题,基本概念与基本理论

分析：（1）该反应中Ce元素化合价由+4价变为+3价，则CeO₂作氧化剂，双氧水作还原剂，再结合元素化合价变化进行计算；
（2）放电时，正极上CoO₂得电子和锂离子反应生成LiCoO₂，根据电子流向及阳离子流向确定电极；
（3）①加入FeS，可转化为溶解度更小的难溶电解质；
②滤液Ⅱ中含有Fe²⁺，可与过氧化氢发生氧化还原反应生成Fe³⁺，调节pH，可有利于Fe³⁺的水解；
③从物质分离、提纯的角度思考；
④电镀时，镀层金属作阳极，镀件金属为阴极．

解答： 解：（1）该反应中Ce元素化合价由+4价变为+3价，则CeO₂作氧化剂，双氧水作还原剂，每有1mol H₂O₂参加反应，转移电子的物质的量=1mol×2×（1-0）=2mol，
故答案为：还原；2mol；
（2）放电时，电池的正极发生还原反应，被CoO₂还原生成LiCoO₂，电极方程式为CoO₂+Li⁺+e^-=LiCoO₂，图1中电子向C₆极移动，如C₆为负极，则移向C₆的离子应为阴离子，而移向C₆的为阳离子，则C₆应为阴极，此时该电池处于充电状态，
故答案为：CoO₂+Li⁺+e^-=LiCoO₂；充电；
（3）①向滤液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等杂质，说明CuS的溶解度更小，反应的离子方程式为FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq），
故答案为：FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq）；
②双氧水（H₂O₂）是强氧化剂，在酸性条件下氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，调节溶液pH，则使Fe³⁺水解生成氢氧化铁沉淀，以除去Fe³⁺，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；使Fe³⁺水解生成氢氧化铁沉淀，以除去Fe³⁺；
③滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，再加入碳酸钠过滤后，加稀硫酸溶解又生成NiSO₄，可增大成NiSO₄浓度，有利于蒸发结晶，故答案为：增大成NiSO₄浓度，有利于蒸发结晶；
④镀镍时，镍应作阳极，故答案为：阳．

点评：本题考查较综合，涉及原电池和电解池原理、氧化还原反应、物质的分离和提纯等知识点，为考试热点，明确物质的性质是解本题关键，再结合基本原理、物质的性质分析解答，同时考查学生分析问题及实验基本操作能力，题目难度中等．