Question

硝酸鈰銨[（NH₄）₂Ce（NO₃）₆]廣泛應用于電子、催化工業(yè)，其合成路線如圖1：

（1）已知（NH₄）₂Ce（NO₃）₆受熱易分解，某科研小組認為反應原理如下，請補充完整：
（NH₄）₂Ce（NO₃）₆

△   .

CeO₂?8OH+8

 

↑；CeO₂?8OH

△   .

CeO₂+4H₂O↑+2O₂↑．
在空氣中加熱（NH₄）₂Ce（NO₃）₆，除固體顏色有變化外，還可觀察到的現(xiàn)象是

 

．
（2）步驟Ⅰ中，將Ce（NO₃）₃?6H₂O配成溶液，保持pH到4～5，緩慢加入H₂O₂溶液攪拌混合均勻，再加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH，得到Ce（OH）₄沉淀．該過程中參加反應的氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為

 

．
（3）298K時，K_sp[Ce（OH）₄]=1×10^-29．Ce（OH）₄的溶度積表達式為K_sp=

 

．為了使溶液中Ce⁴⁺沉淀完全，即殘留在溶液中的c（Ce⁴⁺）小于1×10^-5mol?L^-1，需調(diào)節(jié)pH為

 

以上．
（4）為了研究步驟Ⅲ的工藝條件，科研小組測定了（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在不同溫度、不同濃度硝酸中的溶解度，結果如圖2．從圖2中可得出三條主要規(guī)律：
①（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在硝酸中的溶解度隨溫度升高而增大；
②

 

；
③

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,氧化還原反應的計算,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：實驗設計題,元素及其化合物

分析：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒可確定未知物分子式應為NO，NO不穩(wěn)定，易被氧化生成紅棕色的NO₂；
（2）Ge元素化合價由+3價升高到+4價，被氧化，Ce（NO₃）₃?6H₂O為還原劑，H₂O₂為氧化劑，O元素化合價由-1價降低到-2價，以此可確定氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比；
（3）根據(jù)溶度積定義書寫表達式，結合溶度積計算離子濃度；
（4）根據(jù)曲線的變化趨勢判斷溫度、濃度對溶解度的影響．

解答： 解：（1）由質(zhì)量守恒定律可知反應的方程式應為（NH₄）₂Ce（NO₃）₆

△   .

CeO₂?8OH+8NO↑，生成的另一種物質(zhì)為NO，NO不穩(wěn)定，易被氧化生成紅棕色的NO₂，
故答案為：NO；產(chǎn)生紅棕色氣體；
（2）Ge元素化合價由+3價升高到+4價，被氧化，Ce（NO₃）₃?6H₂O為還原劑，H₂O₂為氧化劑，O元素化合價由-1價降低到-2價，由化合價升降總數(shù)相等可知氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比應為1：2，
故答案為：1：2；
（3）溶度積為溶液離子濃度的冪次方的乘積，Ce（OH）₄的溶度積表達式為c（Ce⁴⁺）?[c（OH^-）]⁴，殘留在溶液中的c（Ce⁴⁺）小于1×10^-5mol?L^-1，
則c（OH^-）＞

Ksp

c(Ce4+)

=

4	1×10-29 1×10-5

mol/L=1×10^-6mol/L，則pH=8，
故答案為：c（Ce⁴⁺）?[c（OH^-）]⁴；8；
（4）由曲線的變化趨勢可得出規(guī)律有：
①（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在硝酸中的溶解度隨溫度升高而增大；
②其它條件相同時，S隨c（HNO₃）減小而增大；
③c（HNO₃）越小，溫度對S的影響越大或c（HNO₃）越大，溫度對S的影響越�。�
故答案為：②其它條件相同時，S隨c（HNO₃）減小而增大；③c（HNO₃）越小，溫度對S的影響越大或c（HNO₃）越大，溫度對S的影響越�。�

點評：本題考查物質(zhì)的制備方案的設計，為高考常見題型和高頻考點，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，注意從守恒的角度解答相關計算，把握難溶電解質(zhì)的溶解特點，難度中等．