2019版高考化學一輪復習 第三章 金屬及其化合物 微專題13 熱重分析判斷物質成分學案.doc

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微專題13　熱重分析判斷物質成分 方法思路 1．設晶體為1 mol，其質量為m。 2．失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。 3．計算每步固體剩余的質量(m余) 100%＝固體殘留率。 4．晶體中金屬質量不再減少，仍在m余中。 5．失重最后一般為金屬氧化物，由質量守恒得m氧，由n金屬∶n氧，即可求出失重后物質的化學式。 專題訓練 1.PbO2受熱會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量隨溫度的變化如下圖所示。 A點與C點對應物質的化學式分別為________、________。 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，固體減少0.8 g，則剩余氧原子的物質的量是0.15 mol，此時剩余的鉛和氧原子的個數(shù)之比是2∶3，A點對應的物質是Pb2O3。同理可得出C點對應物質是PbO。 2．在焙燒NH4VO3的過程中，固體質量的減少值(縱坐標)隨溫度變化的曲線如圖所示，210 ℃時，剩余固體物質的化學式為________。 答案　HVO3 解析　NH4VO3分解的過程中生成氨氣和HVO3，HVO3進一步分解生成V2O5,210 ℃時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，剩余固體物質的化學式為HVO3。 3．將Ce(SO4)24H2O(摩爾質量為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。 當固體殘留率為70.3%時，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的相對分子質量為332，B的相對分子質量為568，C的相對分子質量為252，根據(jù)質量守恒80870.3%≈568，應選B。 4．在空氣中加熱10.98 g草酸鈷晶體(CoC2O42H2O)樣品，受熱過程中不同溫度范圍內分別得到一種固體物質，其質量如表。 溫度范圍/℃ 固體質量/g 150～210 8.82 290～320 4.82 890～920 4.50 (1)加熱到210 ℃時，固體物質的化學式為_______________________________________。 (2)經(jīng)測定，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)生反應的化學方程式為_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)CoC2O4　(2)3CoC2O4＋2O2===Co3O4＋6CO2 解析　(1)CoC2O42H2O失去全部結晶水的質量為10.98 g＝8.82 g，即加熱到210 ℃時，固體物質是CoC2O4。(2)根據(jù)元素守恒，n(CO2)＝2 mol＝0.12 mol，質量為0.12 mol44 gmol－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，即氧氣參加，氧氣的質量為(5.28－4.00)g＝1.28 g，其物質的量為 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。加熱過程中固體殘留率隨溫度的變化如圖所示，300～460 ℃范圍內，發(fā)生反應的化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　ZnC2O4ZnO＋CO↑＋CO2↑ 解析　ZnC2O42H2O的摩爾質量為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點的固體為ZnO，化學方程式為ZnC2O4ZnO＋CO↑＋CO2↑。 6．MnCO3在空氣中加熱易轉化為不同價態(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，剩余固體中n(Mn)∶n(O)為________。 (2)圖中點D對應固體的成分為______________(填化學式)。 答案　(1)1∶2　(2)Mn3O4和MnO 解析　設MnCO3的物質的量為1 mol，即質量為115 g。 (1)A點剩余固體質量為115 g75.65%≈87 g， 減少的質量為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點剩余固體質量為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點剩余固體質量為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點介于B、C之間，故D點對應固體的成分為Mn3O4與MnO的混合物。 7．(2018滁州質檢)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。 通過計算確定C點剩余固體的化學成分為________(填化學式)。寫出B點對應的物質與O2在225～300 ℃發(fā)生反應的化學方程式：____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　Co3O4(寫成CoOCo2O3亦可)　3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO2 解析　CoC2O42H2O―→CoC2O4―→CoxOy， C點應為鈷的氧化物，18.3 g晶體中鈷的物質的量為0.1 mol，質量為5.9 g,8.03 g CoxOy中氧的物質的量為≈0.133 mol， 所以＝≈， 其化學式為Co3O4。 8．為研究一水草酸鈣的熱分解性質，進行如下實驗：準確稱取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 ℃時殘留固體的成分為________，900 ℃時殘留固體的成分為________。 (2)通過計算求出500 ℃時固體的成分及質量(寫出計算過程)。 答案　(1)CaC2O4　CaO (2)500 ℃時殘留固體的成分為CaC2O4和CaCO3的混合物，樣品中CaC2O4H2O的物質的量n(CaC2O4H2O)＝＝0.25 mol， 設混合物中CaC2O4和CaCO3的物質的量分別為x mol和y mol， 根據(jù)500 ℃時固體總質量可得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 ℃時固體的成分為12.8 g CaC2O4和15.0 g CaCO3。