Question

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）₆CeO₂·8OH + 8_____↑；CeO₂·8OHCeO₂+ 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，K_sp[Ce（OH）₄]＝1×10^—29。Ce（OH）₄的溶度积表达式为K_sp＝___________。
为了使溶液中Ce^4＋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。从图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 _____________________________________________。

Answer 1

（1）NO ；产生红棕色气体      （4分，每空2分）
（2）1:2      （3分）
（3）c（Ce⁴⁺）?[c（OH^—）]⁴  （3分） ；8   （2分）
（4）②其它条件相同时，S随c（HNO₃）减小而增大     （2分）
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 （2分）

试题分析：（1）根据原子个数守恒、质量守恒可知，（NH₄）₂Ce（NO₃）₆CeO₂·8OH + 8NO↑；由于在此过程中有O₂产生，常温下，NO与O₂反应生成红棕色的NO₂气体；（2）在配制过程中Ce由+3价升高到+4价，作还原剂，H₂O₂中O由—1价降低到—2价，作氧化剂，因H₂O₂中含有2个—1价的O，根据得失电子守恒，故氧化剂与还原剂物质的量之比为1:2；（3）沉淀Ce（OH）₄存在的平衡为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时，Kw=1×10^—14，c（H⁺）=1×10^—8，即pH=8；（4）根据图像中曲线的走势可知，其它条件相同时，（NH₄）₂Ce（NO₃）₆随c（HNO₃）减小而增大；根据图像中硝酸的浓度变化结合（NH₄）₂Ce（NO₃）₆的曲线，可知c（HNO₃）越小，温度对（NH₄）₂Ce（NO₃）₆的溶解度的影响越大或c（HNO₃）越大，温度对（NH₄）₂Ce（NO₃）₆的溶解度的影响越小。