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

 

，图1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）自然界Cr主要以三价Cr和六价Cr的形式存在．六价Cr能引起细胞的突变和癌变．可以用亚硫酸钠将其还原为三价铬，完成并配平下列离子方程式：

 

Cr₂O₇^2-+

 

SO₃^2-+

 

H⁺═

 

Cr³⁺+

 

SO₄^2-+

 

（4）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2：向滤液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等杂质，①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：常见金属元素的单质及其化合物的综合应用,氧化还原反应,氧化还原反应方程式的配平,化学电源新型电池,物质的分离、提纯和除杂

专题：氧化还原反应专题,电化学专题,几种重要的金属及其化合物

分析：（1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，Ce元素化合价降低，被氧化，结合化合价的变化计算；
（2）放电时，电池的正极发生还原反应，被CoO₂还原生成LiCoO₂；根据电子和离子的定向移动方向判断电极；
（3）从质量守恒、电荷守恒和电子守恒的角度配平方程式；
（4）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）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，Ce元素化合价降低，被氧化，则H₂O₂在该反应中作还原剂，每有1mol H₂O₂参加反应，转移电子的物质的量为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）反应中Cr元素化合价由+6价降低到+3价，S元素化合价由+4价升高到+6价，则最小公倍数为12，配平后的离子方程式为 Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂0，故答案为：1；3；8；2；3；4H₂0；
（4）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：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：本题考查较为综合，涉及氧化还原反应、盐类的水解、物质的分离提纯以及原电池知识，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高频考点和常见题型，题目难度中等，注意把握基础知识的积累．