Question

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

（1）已知（NH₄）₂Ce（NO₃）₆受熱易分解，某科研小組認為反應原理如下，請補充完整：（NH₄）₂Ce（NO₃）₆CeO₂·8OH + 8_____↑；CeO₂·8OHCeO₂+ 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，再加入氨水調節溶液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Ce^4＋沉淀完全，即殘留在溶液中的c（Ce⁴⁺）小于1×10^—5mol·L^－1，需調節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。從圖中可得出三條主要規律：

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

（1）NO ；產生紅棕色氣體      （4分，每空2分）
（2）1:2      （3分）
（3）c（Ce⁴⁺）?[c（OH^—）]⁴  （3分） ；8   （2分）
（4）②其它條件相同時，S隨c（HNO₃）減小而增大     （2分）
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 （2分）

試題分析：（1）根據原子個數守恒、質量守恒可知，（NH₄）₂Ce（NO₃）₆CeO₂·8OH + 8NO↑；由于在此過程中有O₂產生，常溫下，NO與O₂反應生成紅棕色的NO₂氣體；（2）在配制過程中Ce由+3價升高到+4價，作還原劑，H₂O₂中O由—1價降低到—2價，作氧化劑，因H₂O₂中含有2個—1價的O，根據得失電子守恒，故氧化劑與還原劑物質的量之比為1:2；（3）沉淀Ce（OH）₄存在的平衡為Ce（OH）₄（s）Ce⁴⁺（aq）+4OH^—（aq），故K_sp[Ce（OH）₄]=c（Ce⁴⁺）?[c（OH^—）]⁴；c（OH^—）===1×10^—6，298K時，Kw=1×10^—14，c（H⁺）=1×10^—8，即pH=8；（4）根據圖像中曲線的走勢可知，其它條件相同時，（NH₄）₂Ce（NO₃）₆隨c（HNO₃）減小而增大；根據圖像中硝酸的濃度變化結合（NH₄）₂Ce（NO₃）₆的曲線，可知c（HNO₃）越小，溫度對（NH₄）₂Ce（NO₃）₆的溶解度的影響越大或c（HNO₃）越大，溫度對（NH₄）₂Ce（NO₃）₆的溶解度的影響越小。