2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章 金屬及其化合物 微專題13 熱重分析判斷物質(zhì)成分學(xué)案

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1、2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章 金屬及其化合物 微專題13 熱重分析判斷物質(zhì)成分學(xué)案 方法思路 1.設(shè)晶體為1 mol,其質(zhì)量為m。 2.失重一般是先失水,再失非金屬氧化物。 3.計(jì)算每步固體剩余的質(zhì)量(m余) ×100%=固體殘留率。 4.晶體中金屬質(zhì)量不再減少,仍在m余中。 5.失重最后一般為金屬氧化物,由質(zhì)量守恒得m氧,由n金屬∶n氧,即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。 專題訓(xùn)練 1.PbO2受熱會(huì)隨溫度升高逐步分解。稱取23.9 g PbO2,將其加熱分解,受熱分解過程中固體質(zhì)量隨溫度的變化如下圖所示。 A點(diǎn)與C點(diǎn)對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)式分別為________、_____

2、___。 答案 Pb2O3 PbO 解析 二氧化鉛是0.1 mol,其中氧原子是0.2 mol。A點(diǎn),固體減少0.8 g,則剩余氧原子的物質(zhì)的量是0.15 mol,此時(shí)剩余的鉛和氧原子的個(gè)數(shù)之比是2∶3,A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)是Pb2O3。同理可得出C點(diǎn)對(duì)應(yīng)物質(zhì)是PbO。 2.在焙燒NH4VO3的過程中,固體質(zhì)量的減少值(縱坐標(biāo))隨溫度變化的曲線如圖所示,210 ℃時(shí),剩余固體物質(zhì)的化學(xué)式為________。 答案 HVO3 解析 NH4VO3分解的過程中生成氨氣和HVO3,HVO3進(jìn)一步分解生成V2O5,210 ℃時(shí)若分解生成酸和氨氣,則剩余固體占起始固體百分含量為×100%≈85.4

3、7%,所以210 ℃時(shí),剩余固體物質(zhì)的化學(xué)式為HVO3。 3.將Ce(SO4)2·4H2O(摩爾質(zhì)量為404 g·mol-1)在空氣中加熱,樣品的固體殘留率(×100%)隨溫度的變化如下圖所示。 當(dāng)固體殘留率為70.3%時(shí),所得固體可能為________(填字母)。 A.Ce(SO4)2  B.Ce2(SO4)3   C.CeOSO4 答案 B 解析 404×70.3%≈284,A的相對(duì)分子質(zhì)量為332,B的相對(duì)分子質(zhì)量為568,C的相對(duì)分子質(zhì)量為252,根據(jù)質(zhì)量守恒808×70.3%≈568,應(yīng)選B。 4.在空氣中加熱10.98 g草酸鈷晶體(CoC2O4·2H2O)樣品

4、,受熱過程中不同溫度范圍內(nèi)分別得到一種固體物質(zhì),其質(zhì)量如表。 溫度范圍/℃ 固體質(zhì)量/g 150~210 8.82 290~320 4.82 890~920 4.50 (1)加熱到210 ℃時(shí),固體物質(zhì)的化學(xué)式為_______________________________________。 (2)經(jīng)測(cè)定,加熱到210~310 ℃過程中的生成物只有CO2和鈷的氧化物,此過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________ ________________________

5、________________________________________________。 答案 (1)CoC2O4 (2)3CoC2O4+2O2===Co3O4+6CO2 解析 (1)CoC2O4·2H2O失去全部結(jié)晶水的質(zhì)量為10.98× g=8.82 g,即加熱到210 ℃時(shí),固體物質(zhì)是CoC2O4。(2)根據(jù)元素守恒,n(CO2)=×2 mol=0.12 mol,質(zhì)量為0.12 mol×44 g·mol-1=5.28 g,固體量減少(8.82-4.82)g=4.00 g,說明有氣體參加反應(yīng),即氧氣參加,氧氣的質(zhì)量為(5.28-4.00)g=1.28 g,其物質(zhì)的量為 mol

6、=0.04 mol,n(CoC2O4)∶n(O2)∶n(CO2)=∶0.04∶0.12=0.06∶0.04∶0.12=3∶2∶6,依據(jù)原子守恒,3CoC2O4+2O2===Co3O4+6CO2。 5.將草酸鋅晶體(ZnC2O4·2H2O)加熱分解可得到一種納米材料。加熱過程中固體殘留率隨溫度的變化如圖所示,300~460 ℃范圍內(nèi),發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________ _______________________________________________

7、_________________________。 答案 ZnC2O4ZnO+CO↑+CO2↑ 解析 ZnC2O4·2H2O的摩爾質(zhì)量為189 g·mol-1,ZnC2O4的百分含量為×100%≈80.95%, ZnO的百分含量為×100%≈42.86%。 所以B點(diǎn)的固體為ZnO,化學(xué)方程式為ZnC2O4ZnO+CO↑+CO2↑。 6.MnCO3在空氣中加熱易轉(zhuǎn)化為不同價(jià)態(tài)的錳的氧化物,其固體殘留率隨溫度的變化如圖所示。則 (1)300 ℃時(shí),剩余固體中n(Mn)∶n(O)為________。 (2)圖中點(diǎn)D對(duì)應(yīng)固體的成分為______________(填化學(xué)式)。

8、答案 (1)1∶2 (2)Mn3O4和MnO 解析 設(shè)MnCO3的物質(zhì)的量為1 mol,即質(zhì)量為115 g。 (1)A點(diǎn)剩余固體質(zhì)量為115 g×75.65%≈87 g, 減少的質(zhì)量為115 g-87 g=28 g, 可知MnCO3失去的組成為“CO”, 故剩余固體的成分為MnO2。 (2)C點(diǎn)剩余固體質(zhì)量為115 g×61.74%≈71 g, 據(jù)錳元素守恒知m(Mn)=55 g, 則m(O)=71 g-55 g=16 g, 則n(Mn)∶n(O)=∶=1∶1, 故剩余固體的成分為MnO, 同理,B點(diǎn)剩余固體質(zhì)量為115 g×66.38%=76.337 g, 因m(Mn

9、)=55 g, 則m(O)=76.337 g-55 g=21.337 g, 則n(Mn)∶n(O)=∶≈3∶4, 故剩余固體的成分為Mn3O4, 因D點(diǎn)介于B、C之間,故D點(diǎn)對(duì)應(yīng)固體的成分為Mn3O4與MnO的混合物。 7.(2018·滁州質(zhì)檢)CoC2O4是制備鈷的氧化物的重要原料。下圖為二水合草酸鈷(CoC2O4·2H2O)在空氣中受熱的質(zhì)量變化曲線,曲線中300 ℃及以上所得固體均為鈷氧化物。 通過計(jì)算確定C點(diǎn)剩余固體的化學(xué)成分為________(填化學(xué)式)。寫出B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)與O2在225~300 ℃發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________

10、____________________ ________________________________________________________________________。 答案 Co3O4(寫成CoO·Co2O3亦可) 3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2 解析 CoC2O4·2H2O―→CoC2O4―→CoxOy, C點(diǎn)應(yīng)為鈷的氧化物,18.3 g晶體中鈷的物質(zhì)的量為0.1 mol,質(zhì)量為5.9 g,8.03 g CoxOy中氧的物質(zhì)的量為≈0.133 mol, 所以=≈, 其化學(xué)式為Co3O4。 8.為研究一水草酸鈣的熱分解性質(zhì),進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):準(zhǔn)確稱取

11、36.50 g樣品加熱,樣品的固體殘留率(×100%)隨溫度的變化如下圖所示。 (1)300 ℃時(shí)殘留固體的成分為________,900 ℃時(shí)殘留固體的成分為________。 (2)通過計(jì)算求出500 ℃時(shí)固體的成分及質(zhì)量(寫出計(jì)算過程)。 答案 (1)CaC2O4 CaO (2)500 ℃時(shí)殘留固體的成分為CaC2O4和CaCO3的混合物,樣品中CaC2O4·H2O的物質(zhì)的量n(CaC2O4·H2O)==0.25 mol, 設(shè)混合物中CaC2O4和CaCO3的物質(zhì)的量分別為x mol和y mol, 根據(jù)500 ℃時(shí)固體總質(zhì)量可得128x+100y=36.50 g×76.16%, 根據(jù)鈣元素守恒可得x+y=0.25, 解得x=0.1,y=0.15, m(CaC2O4)=0.1 mol×128 g·mol-1=12.8 g, m(CaCO3)=0.15 mol×100 g·mol-1=15.0 g 500 ℃時(shí)固體的成分為12.8 g CaC2O4和15.0 g CaCO3。

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