2020届高考化学微专题复习《热重分析法》

12020届高考化学专题复习《热重分析法》1．热重分析法由热重分析记录的质量变化对温度的关系曲线称热重曲线。如固体物质A热分解反应：A(固)――→△B(固)＋C(气)的典型热重曲线如图所示。图中T1为固体A开始分解的温度，T2为质量变化达到最大值时的终止温度。若试样初始质量为W0，失重后试样质量为W1，则失重百分数为W0－W1W0×100%。2．典例分析草酸钙晶体(CaC2O4·H2O)在氮气氛围中的热重曲线示意图如下：①热重曲线中第一个平台在100℃以前为CaC2O4·H2O；②在100～226℃之间第一次出现失重，失去质量占试样总质量的12.3%，相当于1molCaC2O4·H2O失去1molH2O，即第二个平台固体组成为CaC2O4；③在346～420℃之间再次出现失重，失去的质量占试样总质量的19.2%，相当于1molCaC2O4分解出1molCO，即第三个平台固体的组成为CaCO3；④在660～840℃之间出现第三次失重，失去的质量占试样总质量的30.1%，相当于1molCaCO3分解出1molCO2，即第四个平台固体组成为CaO。以上过程发生反应的化学方程式为CaC2O4·H2O=====100～226℃CaC2O4＋H2O↑。CaC2O4=====346～420℃CaCO3＋CO↑。CaCO3=====660～840℃CaO＋CO2↑【特殊】若在空气中CaC2O4受热分解时会发生如下反应：2CaC2O4＋O2=====△2CaCO3＋2CO2。【例题】下图是1.00gMgC2O4·nH2O晶体放在坩埚里从25℃缓慢加热至700℃分解时，所得固体产物的质量(m)随温度(t)变化的关系曲线。(已知该晶体100℃以上才会逐渐失去结晶水，并大约在230℃时完全失去结晶水)2试回答下列问题：(1)MgC2O4·nH2O中n＝________。(2)通过计算确定C点固体物质的化学式：______________________________________。[分析](1)MgC2O4·nH2O=====△MgC2O4＋nH2O112＋18n18n1.00g(1.00－0.76)g112＋18n18n＝1.00g1.00－0.76g，n＝2。(2)MgC2O4·2H2O△,MgC2O4·xH2O＋(2－x)H2O14818(2－x)1.00g(1.00－0.88)g148182－x＝1.00g1.00－0.88g，x＝1。B点固体的化学式为MgC2O4·H2O。[答案](1)2(2)MgC2O4·H2O【课后练习】1．PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%即(样品起始质量－a点固体质量样品起始质量×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n值______________。答案：根据PbO2=====△PbOx＋2－x2O2↑，有2－x2×32＝239×4.0%，x＝2－239×4.0%16＝1.4根据mPbO2·nPbO，2m＋nm＋n＝1.4，mn＝0.40.6＝232.某小组分析二氧化铅分解产物的组成，取478gPbO2加热，PbO2在加热过程中发生分解的失重曲线如图所示，已知失重曲线上的a点为96.66%，则a点固体的化学式为3____________。已知PbO2与硝酸不反应且氧化性强于硝酸，而PbO是碱性氧化物，能和酸反应，写出a点分解产物与硝酸反应的化学方程式：________________________________________________________________________。解析：478gPbO2的物质的量为2mol，a点时失去氧原子的质量为478×(1－96.66%)g＝16g，物质的量为1mol，则a点固体的化学式为Pb2O3。Pb元素在化合物中只有＋4价和＋2价，Pb2O3相当于等物质的量的PbO和PbO2，也可写为PbO·PbO2，根据题中信息可写出Pb2O3与硝酸反应的化学方程式：Pb2O3＋2HNO3===PbO2＋Pb(NO3)2＋H2O。答案：Pb2O3Pb2O3＋2HNO3===PbO2＋Pb(NO3)2＋H2O3．(2018·海南五校模拟)如图是5.12gMg(NO3)2·6H2O样品受热分解时固体质量随温度变化的曲线。(1)240℃时所得固体中OH－与NO－3的物质的量相同，则该固体的化学式为____________。(2)300℃～400℃加热分解得到等物质的量的耐高温固体A和红棕色气体，同时生成一种气体单质。该分解反应的化学方程式为______________________________。若将生成的红棕色气体和气体单质全部通入水中，恰好完全反应，则该反应的离子方程式为______________________________。解析：(1)5.12gMg(NO3)2·6H2O的物质的量为5.12g256g·mol－1＝0.02mol。加热前后镁元素守恒，设生成物中OH－与NO－3的物质的量为x，则24g·mol－1×0.02mol＋(17g·mol－1＋62g·mol－1)x＝2.06g，解得x＝0.02mol，即该固体中Mg2＋、OH－与NO－3的物质的量之比为1∶1∶1，故其化学式为Mg(OH)NO3。(2)根据Mg(OH)NO3的元素组成可知其热分解生成的耐高温固体A是MgO，红棕色气体和单质分别是NO2、O2，根据得失电子守恒可配平方程式：4Mg(OH)NO3300～400℃,4MgO＋4NO2↑＋O2↑＋2H2O。NO2、O2按物质的量比为4∶1通入水中恰好生成硝酸：4NO2＋O2＋2H2O===4H＋＋4NO－3。答案：(1)Mg(OH)NO3(2)4Mg(OH)NO3=====300～400℃4MgO＋4NO2↑＋O2↑＋2H2O4NO2＋O2＋2H2O===4H＋＋4NO－34．(1)硫酸高铈[Ce(SO4)2]是一种常用的强氧化剂。将Ce(SO4)2·4H2O(摩尔质量为404g·mol－1)在空气中加热，样品的固体残留率固体样品的剩余质量固体样品的起始质量×100%随温度的变化如图所示。当固体残留率为70.3%时，所得固体可能为________(填字母)。A．Ce(SO4)2B．Ce2(SO4)3C．CeOSO44(2)取28.70gZnSO4·7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。680℃时所得固体的化学式为________(填字母)。a．ZnOB．Zn3O(SO4)2c．ZnSO4D．ZnSO4·H2O(3)固体A为生石膏(CaSO4·2H2O)和不含结晶水且高温时也不分解的杂质。生石膏在120℃时失水生成熟石膏(2CaSO4·H2O)，熟石膏在200℃时失水生成硫酸钙。为测定固体A中生石膏的含量，某科研小组进行了如下实验：称取固体A180g置于坩埚中加热，加热过程中固体质量随温度变化记录如图：①实验中每次对固体称量时须在冷却后进行。为保证实验结果的精确性，固体冷却时必须防止________________。②将加热到1400℃时生成的气体通入品红溶液中，品红褪色。写出1400℃时的化学反应方程式：___________________________________________________________________________。③固体A中生石膏的质量百分含量≈________。解析：(1)若1molCe(SO4)2·4H2O分解，404×70.3%＝284，A式量332，C式量252，A、C不符合题意；若2molCe(SO4)2·4H2O分解，808×70.3%＝568，B式量为568，B符合题意。(2)28.70gZnSO4·7H2O的物质的量为0.1mol，若得ZnSO4·H2O的质量为17.90g，则温度为100℃；若得ZnSO4的质量为16.10g，则温度为250℃；若得ZnO的质量为8.10g，则温度为930℃；据此通过排除法确定680℃时所得固体的化学式为Zn3O(SO4)2。(3)①失水后的晶体冷却时必须防止吸水，否则会导致测定结果有较大误差。②由图示数据及(3)中信息可推知反应为2CaSO4=====1400℃2CaO＋2SO2↑＋O2↑。③由②中反应方程式及CaSO4分解时质量减小144g－64g＝80g可知CaSO4的物质的量为1mol，根据原子守恒知生石膏的物质的量为1mol，则m(CaSO4·2H2O)＝172g，生石膏的质量百分含量＝172g180g×100%≈95.6%。答案：(1)B(2)b(3)①吸水②2CaSO4=====1400℃2CaO＋2SO2↑＋O2↑③95.6%5．0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。5请回答下列问题：(1)试确定200℃时固体物质的化学式：______________________________(要求写出推断过程)。(2)取270℃所得样品，于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为________________________________________。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为__________，其存在的最高温度是________。(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________________。解析：(2)由258℃时的固体质量可得270℃所得样品为CuSO4,570℃下灼烧硫酸铜生成黑色粉末和一种氧化性气体，其反应的方程式为CuSO4CuO＋SO3↑，氧化铜溶于稀硫酸，结晶得到CuSO4·5H2O，由图可知其存在的最高温度为102℃，温度高于102℃，CuSO4·5H2O就会分解。(3)SO3与水反应生成硫酸，则有：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。答案：(1)CuSO4·H2OCuSO4·5H2OCuSO4·(5－n)H2O＋nH2O25018n0.80g0.80g－0.57g＝0.23g可得n＝4200℃时该固体物质的化学式为CuSO4·H2O(2)CuSO4CuO＋SO3↑CuSO4·5H2O102℃(3)2H2SO4(浓)＋CuCuSO4＋SO2↑＋2H2O6．草酸晶体(H2C2O4·xH2O)无色，熔点为101℃，易溶于水，受热易脱水、升华，170℃以上分解，草酸钙难溶于水。某研究性小组按照下图装置，检验草酸晶体的分解产物中含有CO、CO2。已知C、E、H中盛装澄清石灰水，D中盛装浓NaOH溶液，G中盛有CuO。(1)装置B的主要作用是___________________________________________________。(2)装置C中反应的离子方程式为__________________________________________。(3)装置D的作用是______________________________________________________。(4)装置F所盛的药品是________。6(5)能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_______________________________________________________________________________________________________。(6)H后连接的尾气处理装置为________。(从“Ⅰ”“Ⅱ”中选择)(7)为测定草酸晶体分子式(H2C2O4·xH2O)中x的值，现做如下实验。①称取6.3g草酸晶体，将其配置成100mL水溶液为待测溶液；②取25.0mL待测溶液放入锥形瓶中，再加入适量的稀