热重分析判断物质成分

热重分析判断物质成分

方法思路

1．设晶体为1 mol，其质量为m。

2．失重一般是先失水，再失非金属氧化物。

3．计算每步固体剩余的质量(m余)

m余

m×100%＝固体残留率。

4．晶体中金属质量不再减少，仍在m余中。

5．失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m氧，由n金属∶n氧，即可求出失重后物质的化学式。

1．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________、________。

答案Pb2O3PbO

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。

2．在焙烧NH4VO3的过程中，固体质量的减少值(纵坐标)随温度变化的曲线如图所示，210 ℃时，剩余固体物质的化学式为________。

答案HVO3

解析NH4VO3分解的过程中生成氨气和HVO3，HVO3进一步分解生成V2O5，210 ℃时若

分解生成酸和氨气，则剩余固体占起始固体百分含量为100

117

×100%≈85.47%，所以210 ℃时，剩余固体物质的化学式为HVO 3。

3．将Ce(SO 4)2·4H 2O(摩尔质量为404 g·mol

－1

)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

×100%)随温度的变化如下图所示。

当固体残留率为70.3%时，所得固体可能为__________(填字母)。 A ．Ce(SO 4)2 B ．Ce 2(SO 4)3 C ．CeOSO 4 答案 B

解析 404×70.3%≈284，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808×70.3%≈568，应选B 。

4．在空气中加热10.98 g 草酸钴晶体(CoC 2O 4·2H 2O)样品，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如表。

温度范围/℃ 固体质量/g

150～210 8.82 290～320 4.82 890～920

4.50

(1)加热到210 ℃时，固体物质的化学式为________________________________________。 (2)经测定，加热到210～310 ℃过程中的生成物只有CO 2和钴的氧化物，此过程发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________。 答案 (1)CoC 2O 4

(2)3CoC 2O 4＋2O 2=====△

Co 3O 4＋6CO 2

解析 (1)CoC 2O 4·2H 2O 失去全部结晶水的质量为10.98×147183 g ＝8.82 g ，即加热到210 ℃时，

固体物质是CoC 2O 4。(2)根据元素守恒，n (CO 2)＝8.82

147×2 mol ＝0.12 mol ，质量为0.12 mol ×44

g·mol －

1＝5.28 g ，而固体质量减少为(8.82－4.82)g ＝4.00 g ，说明有气体参加反应，即氧气参加，氧气的质量为(5.28－4.00)g ＝1.28 g ，其物质的量为

1.28

32

mol ＝0.04 mol ，

n (CoC 2O 4)∶n (O 2)∶n (CO 2)＝8.82

147

∶0.04∶0.12＝3∶2∶6，依据原子守恒，3CoC 2O 4＋2O 2=====△

Co 3O 4＋6CO 2。

5．MnCO 3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。则

(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)。 答案 (1)1∶2 (2)Mn 3O 4和MnO

解析 设MnCO 3的物质的量为1 mol ，即质量为115 g 。 (1)A 点剩余固体质量为115 g ×75.65%≈87 g ， 减少的质量为115 g －87 g ＝28 g ， 可知MnCO 3失去的组成为“CO ”， 故剩余固体的成分为MnO 2。

(2)C 点剩余固体质量为115 g ×61.74%≈71 g ， 据锰元素守恒知m (Mn)＝55 g ， 则m (O)＝71 g －55 g ＝16 g ， 则n (Mn)∶n (O)＝5555∶16

16＝1∶1，

故剩余固体的成分为MnO ，

同理，B 点剩余固体质量为115 g ×66.38%＝76 g ， 因m (Mn)＝55 g ，则m (O)＝76 g －55 g ＝21 g ， 则n (Mn)∶n (O)＝5555∶21

16＝3∶4，

故剩余固体的成分为Mn 3O 4，

因D 点介于B 、C 之间，故D 点对应固体的成分为Mn 3O 4与MnO 的混合物。