热重分析判断物质成分课件(47张)

【解析】二氧化铅是0.1 mol,其中氧原子是0.2 mol。 A点,固体减少0.8 g,则剩余氧原子的物质的量是 0.15 mol,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Pb2O3。同理可得出C点对应物质是 PbO。
答案:Pb2O3 PbO
4.(热重曲线综合分析)热重分析法是程序控制温度下, 测量物质的质量与温度的关系的一种实验技术。现有 一CaC2O4·nH2O试样,分别在氮气气氛、氧气气氛中进 行热重分析,得到如下热重(TG)曲线。
2.热重曲线的分析方法 坐标曲线题解题时可以拆分为识图、析图、用图三个 步骤。其中识图是基础,析图是关键,用图是目的。 ①识图。识图的关键是三看:一看轴即横、纵坐标所表 示的化学含义(自变量X轴和函数Y轴表示的意义),寻找 X、Y轴之间的关系,因为这是理解题意和进行正确思维 的前提;二看点即曲线中的特殊点(顶点、始点、终
【解析】 (1)CuSO4·5H2O
250
△
====
CuSO4·(5-n)H2O+n H2O 18n
0.80 g
0.80 g-0.57 g=0.23 g
解得n=4,所以200 ℃时该固体物质的化学式为
CuSO4·H2O。
(2)高于258 ℃时,固体由0.80 g变为0.51 g,根据(1)
中的计算方法,可知剩余固体为CuSO4,CuSO4加热分解 得到的黑色物质为CuO,氧化性气体只能是SO3,CuO溶于 稀硫酸后浓缩、冷却,得到的晶体为CuSO4·5H2O,根据 图示,CuSO4·5H2O高于102 ℃就开始分解,所以其存在 的最高温度是102 ℃。
答案:2
Cu(NO3)2
△
====
2CuO+4NO2↑
+
O2↑
Cu2O
3.PbO2受热会随温度升高逐步分解。称取23.9 g PbO2, 将其加热分解,受热分解过程中固体质量随温度的变化 如下图所示。
A点与C点对应物质的化学式分别为______________、 ________________________。
MgC2O4
MgO+CO↑+CO2↑。
答案:(1)2 (2)MgC2O4·H2O
(3)MgC2O4
MgO+CO↑+CO2↑
【加固训练】 1.8.34 g FeSO4·7H2O样品在隔绝空气条件下受热脱 水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图 所示。下列说法中正确的是 ( )
A.温度为78 ℃时固体物质M的化学式为FeSO4·5H2O
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:_________ _______。 (3)通过计算确定从E点到F点过程中的化学方程式__ ______________。
【解析】
(1)MgC2O4·nH2O
△
====
CaCO3
△
====
CaO+CO2↑。
答案:(1)1
(2)CaC2O4
△
====
CaCO3+CO↑
氧气可与
CO反应,促使草酸钙分解正向进行
(3)CO2 氧气存在时第二步反应产生的CO2会抑制
CaCO3
△
====
CaO+CO2↑进行
【训练·提升素养】 1.(计算分析产物的化学式)2.76 g CaO2·8H2O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。
(1)试确定60 ℃时CaO2·xH2O中x=____________。 (2)该样品中CaO2的质量分数为______________。
【解析】140 ℃后结晶水全部失去,m(H2O)2.76 g1.32 g=1.44 g,物质的量为0.08 mol,则CaO2·8H2O的 物质的量为0.01 mol,由CaO2·8H2O样品受热脱水过程 的热重曲线可以看出60～140 ℃失去的结晶水的质量 为1.68 g-1.32 g=0.36 g,物质的量为0.02 mol,则 n(CaO2)∶n(H2O)=0.01∶0.02=1∶x,x=2。CaO2质量为
(3)第3步反应中释放的气体产物是_____________ _________。观察曲线可判断出,氧气存在时不利于第3 步反应进行,可能原因是________________。
【解析】(1)根据图象可知,第一个台阶为脱水过程,
即质量的减少值为分子中水的质量。即
14.6 g 12.8 g g＝18n，n=1。
2. (2011·全国卷节选)0.80 g CuSO4·5H2O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 下图所示。
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______________。
答案: (1)CuSO4·5H2O
250
△
====
CuSO4·(5-n)H2O+nH2O
18n
0.80 g
0.80g-0.57g=0.23g
解得n=4,所以200 ℃时该固体物质的化学
式为CuSO4·H2O
(2)CuSO4
CuO+SO3↑
CuSO4·5H2O 102℃
【揭秘·解码素养】 1.测定固体物质组成的热重法 只要物质受热时发生质量变化,都可以用热重法来研究 物质的组成。热重法是在控制温度的条件下,测量物质 的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线,我们可 以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定 性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。
点、拐点、交叉点);三看线即曲线的走势(变化趋势是 上升、下降、波动、正态、偏态等变化)。
②析图。分析图中为什么会出现这些特殊点,曲线为什 么有这样的变化趋势和走向,分析曲线变化的因果关系; 通过联想,把课本内的有关化学概念、原理、规律等与 图象曲线中的图形与相关点建立联系。 ③用图。将相关的化学知识与图象曲线紧密结合,在头 脑中构建新的曲线——知识体系,然后运用新的曲线 ——知识体系揭示问题的实质,解决实际问题。
8.34 278
mol
=0.03 mol,生成M时质量减小:8.34 g-6.72 g=1.62 g,
故n(H2O)=0.09 mol,所以M的分子式为FeSO4·4H2O;B
项,生成N时,n(H2O)=
8.34 18
5.1mol=0.18
mol,所以N的分
子式为FeSO4·H2O;C项,生成P时,n(H2O)=
样品起始质量
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__________。
【解析】样品失重的原因是生成了氧气,根据
PbO2
△
====
PbOx+ 2 x O2↑,
有
2

x
2
×32=239×4.0%,x=2-
239 4.0%
=1.4,
2
16
根据mPbO2·nPbO,
体中铜元素和氧元素的物质的量之比为1∶1,化学式为
CuO,由于还生成NO2和 O2,反应的方程式为2Cu(NO3)2
△
====
2CuO+4NO2↑ + O2↑。加热到1 000℃时,固体
的质量为188 g×38.3 %=72 g,表明固体中含有8 g氧
元素,固体中铜元素和氧元素的物质的量之比为2∶1, 化学式为Cu2O。
8.34 4.56 18
mol=
0.21 mol,所以P的分子式为FeSO4,化学方程式为
FeSO4·H2O
△
====
FeSO4+H2O;D项,生成P后继续加热为
FeSO4的分解反应:2FeSO4
△
====
Fe2O3+SO2↑+SO3↑。
2.如图为Cu(NO3)2样品高温过程的 热重曲线(样品质量分数W%随温度
(1)图中曲线上有三个失重台阶,分别表示加热过程中 依次发生了三个反应。根据第1步反应的失重数据计算 试样CaC2O4·nH2O中的n值(精确到整数)为________ ________。 (2)根据第2步反应的失重数据推测第2步反应的化学方 程式为__________________;观察曲线说明氧气存在 时有利于第2步反应进行,原因是__________________ ____________。
2m n mn
=1.4, m
n

0.4 0.6

2。 3
答案:根据PbO2
△
====
PbOx+
2 2
x
O2↑,
有 2 x ×32=239×4.0%,x=2- 239 4.0% =1.4,
2
16
根据mPbO2·nPbO,
2m n =1.4, m 0.4 2。
mn
n 0.6 3
MgC2O4+nH2O
112+18n
18n
1.00 g
(1.00-0.76)g
112＋18n 18n

1.00 g ， (1.00－0.76)g
n=2。
(2)MgC2O4·2H2O
△
====
MgC2O4·xH2O+(2-x)H2O
148
18×(2-x)
1.00 g
(1.00-0.88)g
148 18（2
素养提升突破系列(四) 热重分析判断物质成分
核 心 素 养
证据推 理与 模型认 知
建立结论和证据之间的逻辑关系,会运 用守恒原理,计算分析物质在不同温度 下的分解产物。 能识别失重曲线,能将失重曲线和化学 反应之间进行关联并进行计算。
【真题·体验素养】
1. (2014·全国卷Ⅱ节选)PbO2在加热过程发生分解的 失重曲线如下图所示,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 ×100%)的残留固
变化的曲线),Cu(NO3)2受热分解有
NO2与O2生成。
Cu(NO3)2 加热到200℃的化学方程式为
,
继续高温至1000℃生成________(填化学式)固体。
【解析】设硝酸铜为1 mol,质量为188 g,其中铜的质
量为64 g,根据图象,加热到200 ℃时固体质量为
188 g×42.6 %=80 g,表明固体中含有16 g氧元素,固
x）
1.00 g
1.00 0.88
，x=1。
g
C点固体的化学式为MgC2O4·H2O。
(3)设镁元素与其他元素组成的化合物为X,利用镁原
子守恒。
n(MgC2O4)∶n(X)=
0.76 g ∶0.27 g
112 g mol1 M X
=1∶1,M(X)=40。
可推测出X即为MgO,故化学方程式为
12.8
128
(2)由(1)计算可知CaC2O4的物质的量为0.1 mol,第二
个台阶后质量为10 g,说明生成的固体的摩尔质量为
100 g·mol-1,因此确定为CaCO3,根据质量守恒得另一 种生成物为CO。
(3)第三个台阶生成的固体的摩尔质量为56 g·mol-1,
所以确定为CaO,则分解反应为
B.温度为159 ℃时固体物质N的化学式为FeSO4·3H2O
C.在隔绝空气条件下由N得到P的化学方程式为
FeSO4
△
====
FeO+SO3↑
D.取适量380 ℃ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ所得的样品P,隔绝空气加热至
650 ℃,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Fe2O3
【解析】选D。A项,FeSO4·7H2O的物质的量为
72 g·mol-1×0.01 mol=0.72 g,则该样品中CaO2的质 量分数= 0.72 g ×100 %=26.09 %。
2.76 g
答案:(1)2 (2)26.09%
2.(计算分析加热过程中的反应方程式)加热 MgC2O4·nH2O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)