Question

6．硝酸鈰銨[（NH₄）₂Ce（NO₃）₆]廣泛應(yīng)用于電子、催化工業(yè)，其合成路線如下：
（1）已知（NH₄）₂Ce（NO₃）₆受熱易分解，某科研小組認(rèn)為反應(yīng)原理如下，請補充完整：
（NH₄）₂Ce（NO₃）₆$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CeO₂•8OH+8NO↑； CeO₂•8OH $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CeO₂+4H₂O↑+2O₂↑（請補充完整）．
除去 NO中的NO₂的方法是水洗．
（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．該過程中每生成1molCe（OH）₄，參加反應(yīng)的氧化劑的物質(zhì)的量為0.5mol．
（3）常溫下，某同學(xué)向物質(zhì)的量濃度均為1.0mol•L^-1的Fe³⁺和Ce⁴⁺的混合溶液中滴加氫氧化鈉溶液，先析出的沉淀Fe（OH）₃（填化學(xué)式），當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的pH為8時，溶液中c（Ce⁴⁺）：c（Fe）=1：1．{已知298K時，K_sp[Ce（OH）₄]=1×10^-29．K_sp[Fe（OH）₃]=4×10^-38．}
（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(jié)果如圖2．從圖2中可得出三條主要規(guī)律：
①其他條件相同時，NH₄）₂Ce（NO₃）₆在的溶解度隨c（HNO₃）增大而減��；
②（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在硝酸中的溶解度隨溫度升高而增大；
③c（HNO₃）越小，溫度對S的影響越大或c（HNO₃）越大，溫度對S的影響越小．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)質(zhì)量守恒可確定未知物分子式應(yīng)為O₂，一氧化氮（NO）氣體難溶于水，NO₂和水反應(yīng)生成NO和硝酸；
（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，該過程中每生成1molCe（OH）₄，轉(zhuǎn)移1mol電子，H₂O₂為氧化劑，O元素化合價由-1價降低到-2價，根據(jù)得失電子守恒可確定參加反應(yīng)的氧化劑的物質(zhì)的量；
（3）化學(xué)式相似的物質(zhì)的溶度積常數(shù)越小，物質(zhì)越難溶，根據(jù)沉淀的轉(zhuǎn)化、生成和溶解平衡的角度解答，當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的pH為8時，c（OH^-）=1×10^-6mol/L，根據(jù)溶度積定義書寫表達式，結(jié)合溶度積計算離子濃度比；
（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(yīng)的方程式應(yīng)為CeO₂•8OH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CeO₂+4H₂O↑+2O₂↑，生成的未知物質(zhì)為O₂，NO₂和水反應(yīng)：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成NO和硝酸，所以通過水洗可除去NO中的NO₂，
故答案為：2O₂；水洗；
（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(yīng)為1：2，該過程中每生成1molCe（OH）₄，則參加反應(yīng)的氧化劑H₂O₂為0.5mol，
故答案為：0.5mol；
（3）298K時，K_sp[Ce（OH）₄]=1×10^-29．K_sp[Fe（OH）₃]=4×10^-38，根據(jù)化學(xué)式相似的物質(zhì)的溶度積常數(shù)越小，物質(zhì)越難溶可知常溫下在水中溶解能力Ce（OH）₄＞Fe（OH）₃，向物質(zhì)的量濃度均為1.0mol•L^-1的Fe³⁺和Ce⁴⁺的混合溶液中滴加氫氧化鈉溶液，先析出的沉淀Fe（OH）₃，當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的pH為8時，c（OH^-）=1×10^-6mol/L，c（Fe³⁺）•（OH^-）³=1.0×1.0×10^-18=1×10^-18＞K_sp[Fe（OH）₃]，鐵離子已沉淀完全，殘留在溶液中的鐵離子物質(zhì)的量濃度低于1.0×10^-5mol•L^-1，Ce（OH）₄的溶度積表達式為c（Ce⁴⁺）•[c（OH^-）]⁴=1.0×1.0×10^-24=1×10^-24＞K_sp[Ce（OH）₄]，Ce⁴⁺已沉淀完全，殘留在溶液中的Ce⁴⁺物質(zhì)的量濃度低于1.0×10^-5mol•L^-1，所以兩者之比為1：1，
故答案為：Fe（OH）₃；1：1；
（4）由曲線的變化趨勢可得出規(guī)律有：
①其它條件相同時，S隨c（HNO₃）增大而減��；
②（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在硝酸中的溶解度隨溫度升高而增大；
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：（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在硝酸中的溶解度隨溫度升高而增大；c（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(shè)計，為高考常見題型和高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰�和計算能力的考查，注意從守恒的角度解答相關(guān)計算，把握難溶電解質(zhì)的溶解特點，題目難度中等．