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文档简介
专题讲座(三)热重分析中的物质成分的判断
第一部分:高考真题感悟
1.[2021.全国甲卷,27⑷]胆矶(CuSOr5H2。)易溶于水,难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂
质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆研,并测定其结晶水的含量。回答下列问题:
结晶水测定:称量干燥生烟的质量为如,加入胆矶后总质量为初2,将生烟加热至胆研全部变为白色,置于
干燥器中冷至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为机3。根据实验数据,胆研分子中结晶水的个
数为(写表达式)o
2.[2019•全国卷I,27(5)]采用热重分析法测定硫酸铁锈晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150。。时失
掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁镂晶体的化学式为o
第二部分:最新模拟精练
完卷时间:50分钟
可能用到的相对原子质量:HlC12N14016Mgl2A127S32Ca40V51Cr52Mn55Fe65Zn65Cel40pb207
1.(10分)8.34gFeSO4-7H2O(M=278g-mol」)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,下列说法正确的是()
A.温度为78℃时,固体物质M的化学式为FeSO4-5H2O
B.温度为159℃时固体N的化学式为FeSO4-2H2O
C.在隔绝空气条件下,由N得到P的化学方程式为FeSO4-H2O-FeSO4+H2O
D.取适量380°C时所得的样品P,隔绝空气加热至650°C,得到一种固体物质Q,同时有两种无色气体生成,Q的
化学式为Fe3O4
2.(10分)将Ce(SO4)2-4H2O(摩尔质量为404g.molD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X100%)随温度的变化如下图所示。
0200W)6fMJ800
当固体残留率为70.3%时,所得固体可能为(填字母)。
A.Ce(SC)4)2B.Ce2(SO4)3C.CeOSO4
3.(10分)PbCh受热会随温度升高逐步分解。称取23.9gPbC>2,将其加热分解,受热分解过程中固体质量
随温度的变化如图所示。
A点与C点对应物质的化学式分别为、o
4.(10分)25.35gMnSO’H?。样品受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示:
(1)300。。时,所得固体的化学式为
(2)1150℃时,反应的化学方程式为=
5.(10分)PbCh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点样品失重4.0%(即
样品起始质量一a点固体质量
样品起始质量入100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbO*.或根PbO2-〃PbO,列式计算
值和M:"值_________
固
体
失
重
质
最
分
数
/
%300400500600温度/七
6.(10分)碱式碳酸铝镁[Mg“Al从OH)C(CO3)MH2O]常用作塑料阻燃剂。为确定碱式碳酸铝镁的组成,进行如下
实验:
①准确称取3.390g样品与足量稀盐酸充分反应,生成0.560LCOM已换算成标准状况下)。
②另取一定量样品在空气中加热,样品的固体残留率(制器修黑篙X100%)随温度的变化如图所示(样品在
270℃时已完全失去结晶水,600℃以上残留固体为金属氧化物的混合物)。
0O
%1
、M
醐45
襟
及73.
画37.
02
02004006008(X)
温度/七
碱式碳酸铝镁的热重曲线
根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的〃(OH-):〃(cor)=o
7.(10分)2.76gCaChWH?。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,140℃时完全脱水,
杂质受热不分解)如图所示。
质量/g
2.76----------------
1.68-------------------------------
I.----------:-------------
060140
温度/℃
①试确定60℃时CaCh-xHzO中x=。
②该样品中CaO2的质量分数为。
8.(10分)CrCh的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如图所示,则B点时铭的
氧化物化学式为o
固
体
残
留8Z5
率
/
%75
阳5O&
4(0060708O
温/K
9.(10分)为确定NVCO{化学式可表示为(NH4)J(VO)从CO3)c(OH)d][0H2O}的组成,进行如下实验:
①称取2.130g样品与足量NaOH充分反应,生成NH30.224L(已换算成标准状况下)。
②另取一定量样品在氮气氛围中加热,样品的固体残留率(北黑落黑黑X100%)随温度的变化如图所
示(分解过程中各元素的化合价不变)O
温度⑶
050100150200250300350400450
10089367
%
:(NH4)O[(V0)6(C03)C(0H)J-2H2O
*、86.48
融80
®
笈
画
60
46.76
40
根据以上实验数据计算确定NVCO的化学式(写出计算过程)。
10.(10分)(2023•湖南衡阳一中模拟,节选)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的镒的氧化物,其固体
残留率随温度的变化如图所示。
100
送
蜩
幽
80
§1
及
巨
小
震60
02004006008001000
温度/宽
(1)300℃时,剩余固体中n(Mn):n(O)为。
(2)图中点D对应固体的成分为(填化学式)。
专题讲座(三)热重分析中的物质成分的判断
第一部分:高考真题感悟
1.[2021.全国甲卷,27(4)]胆矶(CUSO4-5H2。)易溶于水,难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙
烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矶,并测定其结晶水的含
量。回答下列问题:
结晶水测定:称量干燥生烟的质量为m1,加入胆矶后总质量为加2,将生瑞加热至胆矶全部
变为白色,置于干燥器中冷至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为〃幻。根据实
验数据,胆研分子中结晶水的个数为(写表达式)。
80他一g
【答案】
9机3一加1
【解析】水的质量是⑺2—利3旭,所以胆研(CUSO4RH2。)中W值的表达式为普萨:号谭=
":1,解得片警力。
一如
2.[2019•全国卷I,27(5)]采用热重分析法测定硫酸铁钱晶体样品所含结晶水数,将样品加
热到150。。时失掉1.5个结晶水,失重5.6%»硫酸铁锈晶体的化学式为
【答案】NH4Fe(SO4)2-12H2O
【解析】样品加热到150。。时失掉1.5个结晶水,发生变化:
NH4Fe(SO4)2-xH2O^NH4Fe(SO4)2-(x-1.5)H2O+1.5H2Oo固体失重5.6%,即失去水的质量占
11Q
样品总质量的5.6%,列出关系式:xl00%=5.6%,解得x=12,故硫酸铁镀晶体
266十18元
的化学式为NH4Fe(SO4)212H2Oo
第二部分:最新模拟精练
完卷时间:50分钟
可能用到的相对原子质量:HlC12N14016Mgl2A127S32Ca40V51Cr52Mn55Fe65Zn65
Cel40pb207
1.(10分)8.34gFeSO4-7H2O(M=278g-mori)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,下列说法正确的是()
A.温度为78℃时,固体物质M的化学式为FeSO4-5H2O
B.温度为159℃时固体N的化学式为FeSO4-2H2O
C.在隔绝空气条件下,由N得到P的化学方程式为FeSO4H2O-FeSO4+H2O
D.取适量380℃时所得的样品P,隔绝空气加热至650°C,得到一种固体物质Q,同时有两种无
色气体生成,Q的化学式为Fe3O4
【答案】C
【解析】8.34gFeSO4-7H2O样品物质的量为0.03mol,其中m(H20)=0.03molx7xl8g-mol
"=3.78g,如晶体全部失去结晶水,固体的质量应为8.34g-3.78g=4.56g,可知在加热到373℃
之前,晶体失去部分结晶水,加热至635℃时,固体的质量为2.40g,应为铁的氧化物,其中
n(Fe)=n(FeS04-7H20)=0.03mol,m(Fe)=0.03molx56g-mol1=1.68g,则固体中m(O)=2.40
g-1.68g=0.72g,n(O)=0.045mol,贝n(Fe):n(0)=0.03mol:0.045mol=2:3,则固体物质Q的
化学式为Fe203o温度为78℃时,固体质量为6.72g,其中m(FeS04)=0.03molxl52g.mol
」=4.56g,m(H2O)=6.72g-4.56g=2.16g,n(HzO)=0.12mol,则n(H2。):n(FeSO4)=0.12mol:
0.03mol=4:1,则化学式为FeSO44H2。,故78℃时,M的化学式为FeSCUdH?。,故A错误;温
度为159℃时,固体质量为5.10g,其中m(FeS04)=0.03molxl52g.mol'M.56g,m(H2O)=5.10
g-4.56g=0.54g,n(H20)=0.03mol,贝Un(H2O):n(FeS04)=0.03mol:0.03mol=l:1,贝U化学式为
FeSO’HzO,故B错误;N的化学式为FeSO4H2O,P化学式为FeSCU,在隔绝空气条件下由N得
到P的化学方程式为FeSO#H2OFeSO4+H2O,故C正确油上述分析可知,P化学式为FeSO4,Q
的化学式为FezCh,铁的化合价升高,必有硫的化合价降低,即有二氧化硫生成,设SO2、SO3的
x+y=0.03
物质的量分别为Xmol、ymol,则,,解得x=y=0.015,所以
64x+80y=4.56-o2.4
方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2t+SO3T,Q的化学式为FezCh,故D错误。
2.(10分)WCe(SO4)2-4H2O(摩尔质量为404gmoL)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X100%)随温度的变化如下图所示。
100
0200400COU800
汉度/t"
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.CeOSO4
【答案】B
【解析】404X70.3%R284,A的相对分子质量为332,B的相对分子质量为568,C的相对分
子质量为252;根据质量守恒808乂70.3%468,应选B。
3.(10分)PbCh受热会随温度升高逐步分解。称取23.9gPbCh,将其加热分解,受热分解
过程中固体质量随温度的变化如图所示。
A点与C点对应物质的化学式分别为、o
【答案】Pb2O3PbO
【解析】二氧化铅是0.1mol,其中氧原子是0.2mol。A点,固体减少0.8g,则剩余氧原子
的物质的量是0.15mol,此时剩余的铅和氧原子的个数之比是2:3,A点对应的物质是
Pb2O3o同理可得出C点对应物质是PbOo
4.(10分)25.35gMnSCUMzO样品受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)
如下图所示:
(1)300℃时,所得固体的化学式为。
(2)1150℃时,反应的化学方程式为o
【答案】⑴MnSO4
1150P
(2)3MnC)2M113O4+O2T
【解析】(1)25.35gMnSO4H2O样品中n(Mn)=n(MnSO4H2O)=0.15mol,其中n(H2O)=0.15
mol,m(H2O)=2.7g,300℃时,所得固体质量为22.65g,减少的质量为2.7g,则说明该段失去结
晶水,此时固体为MnSC)4。
(2)温度继续升高,固体MnSCU受热分解生成铳的氧化物和硫的氧化物0.15mol,
850℃时,固体质量由22.65g减少到13.05g,减少的质量为9.6g,则硫的氧化物的相对分子质
量为64,故为二氧化硫,则此时的固体为MnO2,l150℃时固体为二氧化锦分解所得,由镒元素
质量守恒,则m(Mn)=n(Mn)x55g-mol'=8.25g,则氧化物中m(0)=11.45g-8.25g=3.2
g,n(O)=0.2mol,故n(Mn):n(O)=0.15:0.2=3:4,则该氧化物为M113O4,故反应的化学方程式
1150r
为3MnC)2M113O4+O2T0
5.(10分)PbCh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点样品失重
样品起始质量一a点固体质量
4.0%(即样品起始质量%100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或
mPbOs-nPbO,列式计算尤值和m〃值_________
固
体
失
重
质
量
分
数
/
%
【答案】1.4,2:3
2—x2—JC
【解析】根据PbO2&PbOx+亍ChN注PbCh相对分子质量为239),由下一x32=239x4.0%,
/曰239x4.0%2m-\~nm0.42
可x=2-77^1.4,根据wPbO^'HPbO?彳7导=1.4,-=-o"°
lom+nnU.o5
6.(10分)碱式碳酸铝镁[Mg”Ak(OH)c(CO3)/xH2O]常用作塑料阻燃剂。为确定碱式碳酸铝镁的
组成,进行如下实验:
①准确称取3.390g样品与足量稀盐酸充分反应,生成0.560LCC»2(已换算成标准状况下)。
②另取一定量样品在空气中加热,样品的固体残留率。器黑鬻黑X100%)随温度的变化
如图所示(样品在270。。时已完全失去结晶水,600℃以上残留固体为金属氧化物的混合物)。
兴100
希/
51搂
及
S
2
37.0
0
B()
60()
4(X)
2(X)
/七
温度
曲线
的热重
酸铝镁
碱式碳
OF)=
:M(C
T)
的"(OH
样品中
铝镁
碳酸
碱式
计算
数据
上实验
根据以
5
】3:
【答案
求得
,无法
HhO
CChW
OHM
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示为
只表
题中
定,
不确
学式
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铝镁
碳酸
】碱式
【解析
品
g样
3.390
ol。
为1m
样品
90g
定3.3
妨暂
象,不
究对
为研
样品
90g
以3.3
题中
。试
质量
摩尔
;60L
/
O2)=
。〃(C
状况)
(标准
60L
为0.5
体积
CO
生成
应,
分反
酸充
稀盐
量的
与足
2
晶
失去结
水,
结
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