题目内容
硝酸铈铵[（NH4）2Ce（NO3）6]广泛应用于电子、催化工业，其合成路线如图1：
（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
CeO2?8OH+8 ↑；CeO2?8OH
CeO2+4H2O↑+2O2↑．
在空气中加热（NH4）2Ce（NO3）6，除固体颜色有变化外，还可观察到的现象是 ．
（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．该过程中参加反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为 ．
（3）298K时，Ksp[Ce（OH）4]=1×10-29．Ce（OH）4的溶度积表达式为Ksp= ．为了使溶液中Ce4+沉淀完全，即残留在溶液中的c（Ce4+）小于1×10-5mol?L-1，需调节pH为 以上．
（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（NH4）2Ce（NO3）6在硝酸中的溶解度随温度升高而增大；
② ；
③ ．
（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
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在空气中加热（NH4）2Ce（NO3）6，除固体颜色有变化外，还可观察到的现象是
（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．该过程中参加反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为
（3）298K时，Ksp[Ce（OH）4]=1×10-29．Ce（OH）4的溶度积表达式为Ksp=
（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（NH4）2Ce（NO3）6在硝酸中的溶解度随温度升高而增大；
②
③
考点：制备实验方案的设计,氧化还原反应的计算,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
专题：实验设计题,元素及其化合物
分析：（1）根据质量守恒可确定未知物分子式应为NO，NO不稳定，易被氧化生成红棕色的NO2；
（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，以此可确定氧化剂和还原剂的物质的量之比；
（3）根据溶度积定义书写表达式，结合溶度积计算离子浓度；
（4）根据曲线的变化趋势判断温度、浓度对溶解度的影响．
（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，以此可确定氧化剂和还原剂的物质的量之比；
（3）根据溶度积定义书写表达式，结合溶度积计算离子浓度；
（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（NH4）2Ce（NO3）6
CeO2?8OH+8NO↑，生成的另一种物质为NO，NO不稳定，易被氧化生成红棕色的NO2，
故答案为：NO；产生红棕色气体；
（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，
故答案为：1：2；
（3）溶度积为溶液离子浓度的幂次方的乘积，Ce（OH）4的溶度积表达式为c（Ce4+）?[c（OH-）]4，残留在溶液中的c（Ce4+）小于1×10-5mol?L-1，
则c（OH-）＞
=
mol/L=1×10-6mol/L，则pH=8，
故答案为：c（Ce4+）?[c（OH-）]4；8；
（4）由曲线的变化趋势可得出规律有：
①（NH4）2Ce（NO3）6在硝酸中的溶解度随温度升高而增大；
②其它条件相同时，S随c（HNO3）减小而增大；
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：②其它条件相同时，S随c（HNO3）减小而增大；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：NO；产生红棕色气体；
（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，
故答案为：1：2；
（3）溶度积为溶液离子浓度的幂次方的乘积，Ce（OH）4的溶度积表达式为c（Ce4+）?[c（OH-）]4，残留在溶液中的c（Ce4+）小于1×10-5mol?L-1，
则c（OH-）＞
| Ksp |
| c(Ce4+) |
| 4 |
| ||
故答案为：c（Ce4+）?[c（OH-）]4；8；
（4）由曲线的变化趋势可得出规律有：
①（NH4）2Ce（NO3）6在硝酸中的溶解度随温度升高而增大；
②其它条件相同时，S随c（HNO3）减小而增大；
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：②其它条件相同时，S随c（HNO3）减小而增大；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．
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，难度中等．
练习册系列答案
相关题目
某溶液中存在大量的NH
、Ba2+、Cl-，该溶液中还可能大量存在的是（ ）
+ 4 |
A、SO
| ||
| B、Fe3+ | ||
| C、Ag+ | ||
| D、OH- |
下列各组离子中，能在溶液中大量共存的是（ ）
| A、H+、Cu2+、OH- |
| B、H+、Cl-、CO32- |
| C、Fe3+、Cl-、SO42- |
| D、Na+、Ba2+、SO42- |