Question

6．硝酸铈铵[（NH₄）₂Ce（NO₃）₆]广泛应用于电子、催化工业，其合成路线如下：
（1）已知（NH₄）₂Ce（NO₃）₆受热易分解，某科研小组认为反应原理如下，请补充完整：
（NH₄）₂Ce（NO₃）₆$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CeO₂•8OH+8NO↑； CeO₂•8OH $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CeO₂+4H₂O↑+2O₂↑（请补充完整）．
除去 NO中的NO₂的方法是水洗．
（2）步骤Ⅰ中，将Ce（NO₃）₃•6H₂O配成溶液，保持pH到4～5，缓慢加入H₂O₂溶液搅拌混合均匀，再加入氨水调节溶液pH，得到Ce（OH）₄沉淀．该过程中每生成1molCe（OH）₄，参加反应的氧化剂的物质的量为0.5mol．
（3）常温下，某同学向物质的量浓度均为1.0mol•L^-1的Fe³⁺和Ce⁴⁺的混合溶液中滴加氢氧化钠溶液，先析出的沉淀Fe（OH）₃（填化学式），当调节溶液的pH为8时，溶液中c（Ce⁴⁺）：c（Fe）=1：1．{已知298K时，K_sp[Ce（OH）₄]=1×10^-29．K_sp[Fe（OH）₃]=4×10^-38．}
（4）为了研究步骤Ⅲ的工艺条件，科研小组测定了（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在不同温度、不同浓度硝酸中的溶解度，结果如图2．从图2中可得出三条主要规律：
①其他条件相同时，NH₄）₂Ce（NO₃）₆在的溶解度随c（HNO₃）增大而减小；
②（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在硝酸中的溶解度随温度升高而增大；
③c（HNO₃）越小，温度对S的影响越大或c（HNO₃）越大，温度对S的影响越小．

Answer 1

分析 （1）根据质量守恒可确定未知物分子式应为O₂，一氧化氮（NO）气体难溶于水，NO₂和水反应生成NO和硝酸；
（2）Ge元素化合价由+3价升高到+4价，被氧化，Ce（NO₃）₃•6H₂O为还原剂，该过程中每生成1molCe（OH）₄，转移1mol电子，H₂O₂为氧化剂，O元素化合价由-1价降低到-2价，根据得失电子守恒可确定参加反应的氧化剂的物质的量；
（3）化学式相似的物质的溶度积常数越小，物质越难溶，根据沉淀的转化、生成和溶解平衡的角度解答，当调节溶液的pH为8时，c（OH^-）=1×10^-6mol/L，根据溶度积定义书写表达式，结合溶度积计算离子浓度比；
（4）根据曲线的变化趋势判断温度、浓度对溶解度的影响．

解答 解：（1）由质量守恒定律可知反应的方程式应为CeO₂•8OH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CeO₂+4H₂O↑+2O₂↑，生成的未知物质为O₂，NO₂和水反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成NO和硝酸，所以通过水洗可除去NO中的NO₂，
故答案为：2O₂；水洗；
（2）Ge元素化合价由+3价升高到+4价，被氧化，Ce（NO₃）₃•6H₂O为还原剂，H₂O₂为氧化剂，O元素化合价由-1价降低到-2价，由化合价升降总数相等可知氧化剂和还原剂的物质的量之比应为1：2，该过程中每生成1molCe（OH）₄，则参加反应的氧化剂H₂O₂为0.5mol，
故答案为：0.5mol；
（3）298K时，K_sp[Ce（OH）₄]=1×10^-29．K_sp[Fe（OH）₃]=4×10^-38，根据化学式相似的物质的溶度积常数越小，物质越难溶可知常温下在水中溶解能力Ce（OH）₄＞Fe（OH）₃，向物质的量浓度均为1.0mol•L^-1的Fe³⁺和Ce⁴⁺的混合溶液中滴加氢氧化钠溶液，先析出的沉淀Fe（OH）₃，当调节溶液的pH为8时，c（OH^-）=1×10^-6mol/L，c（Fe³⁺）•（OH^-）³=1.0×1.0×10^-18=1×10^-18＞K_sp[Fe（OH）₃]，铁离子已沉淀完全，残留在溶液中的铁离子物质的量浓度低于1.0×10^-5mol•L^-1，Ce（OH）₄的溶度积表达式为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，残留在溶液中的Ce⁴⁺物质的量浓度低于1.0×10^-5mol•L^-1，所以两者之比为1：1，
故答案为：Fe（OH）₃；1：1；
（4）由曲线的变化趋势可得出规律有：
①其它条件相同时，S随c（HNO₃）增大而减小；
②（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在硝酸中的溶解度随温度升高而增大；
③c（HNO₃）越小，温度对S的影响越大或c（HNO₃）越大，温度对S的影响越小．
故答案为：（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在硝酸中的溶解度随温度升高而增大；c（HNO₃）越小，温度对S的影响越大或c（HNO₃）越大，温度对S的影响越小．

点评 本题考查物质的制备方案的设计，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，注意从守恒的角度解答相关计算，把握难溶电解质的溶解特点，题目难度中等．