2019版高考化學(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.doc

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微專題13　熱重分析判斷物質(zhì)成分 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(guò)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________、________。 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(guò)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(guò)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%≈85.47%，所以210 ℃時(shí)，剩余固體物質(zhì)的化學(xué)式為HVO3。 3．將Ce(SO4)24H2O(摩爾質(zhì)量為404 gmol－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　40470.3%≈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80870.3%≈568，應(yīng)選B。 4．在空氣中加熱10.98 g草酸鈷晶體(CoC2O42H2O)樣品，受熱過(guò)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(guò)程中的生成物只有CO2和鈷的氧化物，此過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)CoC2O4　(2)3CoC2O4＋2O2===Co3O4＋6CO2 解析　(1)CoC2O42H2O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 mol44 gmol－1＝5.28 g，固體量減少(8.82－4.82)g＝4.00 g，說(shuō)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＝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(ZnC2O42H2O)加熱分解可得到一種納米材料。加熱過(guò)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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　ZnC2O4ZnO＋CO↑＋CO2↑ 解析　ZnC2O42H2O的摩爾質(zhì)量為189 gmol－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)。 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 g75.65%≈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 g61.74%≈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 g66.38%＝76.337 g， 因m(Mn)＝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(CoC2O42H2O)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(guò)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：____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　Co3O4(寫成CoOCo2O3亦可)　3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO2 解析　CoC2O42H2O―→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(guò)計(jì)算求出500 ℃時(shí)固體的成分及質(zhì)量(寫出計(jì)算過(guò)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CaC2O4H2O的物質(zhì)的量n(CaC2O4H2O)＝＝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 g76.16%， 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 mol128 gmol－1＝12.8 g， m(CaCO3)＝0.15 mol100 gmol－1＝15.0 g 500 ℃時(shí)固體的成分為12.8 g CaC2O4和15.0 g CaCO3。