高三化学二轮复习 大题突破(二)热重分析计算
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由最后产物为VO2，则VO为＋2价，2c＋d＝5×1＋2×6＝17， 由化合物的相对分子质量18a＋67b＋60c＋17d＋180＝1 065可知60c＋17d＝393，解 得c＝4，d＝9， 将a＝5，b＝6，c＝4，d＝9代入化学表达式， 可得化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O。
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2.为研究一水草酸钙(CaC2O4·H2O)的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50 g
固体样品的剩余质量
样品加热，样品的固体残留率(
×100%)随温度的变化如下图所示：
固体样品的起始质量
(1)300 ℃时残留固体的成分为_C__a_C_2_O_4_，900 ℃时残留固体的成分为__C_a_O__。
根据 mPbO2·nPbO，有2mm＋＋nn＝1.4，得mn ＝00..46＝23。
12wk.baidu.com
3 模拟预测
1.25.35 g MnSO4·H2O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)如图所示： (1)300 ℃时，所得固体的化学式为__M_n_S_O__4_。
解析 25.35 g MnSO4·H2O样品中n(Mn)＝n(MnSO4·H2O)＝0.15 mol，其中n(H2O)＝ 0.15 mol，m(H2O)＝2.7 g,300 ℃时，所得固体质量为22.65 g，减少的质量为2.7 g， 则说明该段失去结晶水，此时固体为MnSO4。
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3.为确定NVCO{化学式可表示为(NH4)a[(VO)b(CO3)c(OH)d]·10H2O}的组成，进行如 下实验： ①称取2.130 g样品与足量NaOH充分反应，生成NH3 0.224 L(已换算成标准状况下)。
固体样品的剩余质量 ②另取一定量样品在氮气氛围中加热，样品的固体残留率( 固体样品的起始质量 × 100%)随温度的变化如下图所示(分解过程中各元素的化合价不变)。
根据钙元素守恒可得x＋y＝0.25，解得x≈0.10，y≈0.15，m(CaC2O4)＝0.10 mol× 128 g·mol－1＝12.80 g，m(CaCO3)＝0.15 mol×100 g·mol－1＝15.0 g，500 ℃时固体的 成分为12.8 g CaC2O4和15.0 g CaCO3。
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解析 n(CaC2O4·H2O)＝14366g.5·m0 ogl－1＝0.25 mol，含有 m(H2O)＝0.25 mol×18 g·mol－1 ＝4.50 g， 在 300 ℃时，mm剩 起余 始×100%＝87.67%，m(剩余)＝36.50 g×87.67%≈32 g，减少的质 量为 36.50 g－32 g＝4.50 g，故此时失去全部的结晶水，残留固体为 CaC2O4； 在 900 ℃时，mm剩 起余 始×100%＝38.36%，m(剩余)＝36.50 g×38.36%≈14 g，其中 Ca 的质量没有损失，含 m(Ca)＝0.25 mol×40 g·mol－1＝10 g， 另外还含有 m(O)＝14 g－10 g＝4 g，n(O)＝16 g4·mgol－1＝0.25 mol， 则n(Ca)∶n(O)＝1∶1，化学式为CaO。
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(2)1 150 ℃时，反应的化学方程式为 _3_M__n_O_2_=_1=_=1_=5_=0_=_℃=__=_M_n_3_O__4＋__O__2↑___。
解析 温度继续升高，固体MnSO4受热分解生成锰的氧化物和硫的氧化物0.15 mol, 850 ℃时，固体质量由22.65 g减少到13.05 g，减少的质量为9.6 g，则硫的氧化物的 相对质量为64，故为二氧化硫，则此时的固体为MnO2,1 150 ℃时固体为二氧化锰分 解所得，由锰元素质量守恒，则m(Mn)＝n(Mn)×55 g·mol－1＝8.25 g，则氧化物中 m(O)＝11.45 g－8.25 g＝3.2 g，n(O)＝0.2 mol，故n(Mn)∶n(O)＝0.15∶0.2＝3∶4， 则该氧化物为Mn3O4，故反应的化学方程式为 3MnO2==1=1=5=0=℃===Mn3O4＋O2↑。
＝28 g·mol－1，
500 ℃时残留固体的成分为 CaC2O4 和 CaCO3 的混合物，样品中 CaC2O4·H2O 的物质
的量 n(CaC2O4·H2O)＝14366g.5·m0 ogl－1＝0.25 mol，
设混合物中CaC2O4和CaCO3的物质的量分别为x mol和y mol，根据500 ℃时固体总质 量可得128x＋100y＝36.50 g×76.16%，
重后物质的化学式。
2 真题演练
1.[2019·全国卷Ⅰ，27(5)]采用热重分析法测定硫酸铁铵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 铵 晶 体 的 化 学 式 为 __N_H__4F_e_(_S_O__4)_2_·1_2_H__2O___。 解析 失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O， 由题意知216.65＋×1188x＝150.60，解得 x≈12。
根据以上实验数据计算确定NVCO的化学式(写出计算过程)。
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答案 设 NVCO 的摩尔质量为 M g·mol－1，由M－M18×8＝0.864 8，可得 M≈1 065， 由b51M＋32＝0.467 6 可得 b＝6； 由1 0625.1g3·0mgol－1×a＝n(NH3)＝22.04.2L2·4mLol－1＝0.01 mol，解得 a＝5，
专题二 大题题空逐空突破(二)
1 高考必备
(1)设晶体为1 mol。
(2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物。
m剩余
(3)计算每步的
m
剩余， m1
mol晶体质量×100%＝固体残留率。
(4)晶体中金属质量不减少，仍在m剩余中。
(5)失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m(O)，由n(金属)∶n(O)，即可求出失
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2.[2014·新课标全国卷Ⅱ，27(4)]PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，
样品起始质量－a点固体质量
已知失重曲线上的a点为样品失重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mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n值。
答案 根据 PbO2==△===PbOx＋2－2 xO2↑， 有2－2 x×32＝239×4.0%， 解得 x＝2－239×164.0%≈1.4，
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(2)通过计算求出500 ℃时固体的成分及质量(写出计算过程)。
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m剩余 答案 在 600 ℃时，m起始×100%＝68.49%，m(剩余)＝36.50 g×68.49%≈25 g，
从
300
℃至
600
℃时，失去的总质量为
32
g－25
g＝7
g，失去物质的摩尔质量为0.275
g mol
由最后产物为VO2，则VO为＋2价，2c＋d＝5×1＋2×6＝17， 由化合物的相对分子质量18a＋67b＋60c＋17d＋180＝1 065可知60c＋17d＝393，解 得c＝4，d＝9， 将a＝5，b＝6，c＝4，d＝9代入化学表达式， 可得化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O。
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2.为研究一水草酸钙(CaC2O4·H2O)的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50 g
固体样品的剩余质量
样品加热，样品的固体残留率(
×100%)随温度的变化如下图所示：
固体样品的起始质量
(1)300 ℃时残留固体的成分为_C__a_C_2_O_4_，900 ℃时残留固体的成分为__C_a_O__。
根据 mPbO2·nPbO，有2mm＋＋nn＝1.4，得mn ＝00..46＝23。
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3 模拟预测
1.25.35 g MnSO4·H2O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)如图所示： (1)300 ℃时，所得固体的化学式为__M_n_S_O__4_。
解析 25.35 g MnSO4·H2O样品中n(Mn)＝n(MnSO4·H2O)＝0.15 mol，其中n(H2O)＝ 0.15 mol，m(H2O)＝2.7 g,300 ℃时，所得固体质量为22.65 g，减少的质量为2.7 g， 则说明该段失去结晶水，此时固体为MnSO4。
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3.为确定NVCO{化学式可表示为(NH4)a[(VO)b(CO3)c(OH)d]·10H2O}的组成，进行如 下实验： ①称取2.130 g样品与足量NaOH充分反应，生成NH3 0.224 L(已换算成标准状况下)。
固体样品的剩余质量 ②另取一定量样品在氮气氛围中加热，样品的固体残留率( 固体样品的起始质量 × 100%)随温度的变化如下图所示(分解过程中各元素的化合价不变)。
根据钙元素守恒可得x＋y＝0.25，解得x≈0.10，y≈0.15，m(CaC2O4)＝0.10 mol× 128 g·mol－1＝12.80 g，m(CaCO3)＝0.15 mol×100 g·mol－1＝15.0 g，500 ℃时固体的 成分为12.8 g CaC2O4和15.0 g CaCO3。
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解析 n(CaC2O4·H2O)＝14366g.5·m0 ogl－1＝0.25 mol，含有 m(H2O)＝0.25 mol×18 g·mol－1 ＝4.50 g， 在 300 ℃时，mm剩 起余 始×100%＝87.67%，m(剩余)＝36.50 g×87.67%≈32 g，减少的质 量为 36.50 g－32 g＝4.50 g，故此时失去全部的结晶水，残留固体为 CaC2O4； 在 900 ℃时，mm剩 起余 始×100%＝38.36%，m(剩余)＝36.50 g×38.36%≈14 g，其中 Ca 的质量没有损失，含 m(Ca)＝0.25 mol×40 g·mol－1＝10 g， 另外还含有 m(O)＝14 g－10 g＝4 g，n(O)＝16 g4·mgol－1＝0.25 mol， 则n(Ca)∶n(O)＝1∶1，化学式为CaO。
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(2)1 150 ℃时，反应的化学方程式为 _3_M__n_O_2_=_1=_=1_=5_=0_=_℃=__=_M_n_3_O__4＋__O__2↑___。
解析 温度继续升高，固体MnSO4受热分解生成锰的氧化物和硫的氧化物0.15 mol, 850 ℃时，固体质量由22.65 g减少到13.05 g，减少的质量为9.6 g，则硫的氧化物的 相对质量为64，故为二氧化硫，则此时的固体为MnO2,1 150 ℃时固体为二氧化锰分 解所得，由锰元素质量守恒，则m(Mn)＝n(Mn)×55 g·mol－1＝8.25 g，则氧化物中 m(O)＝11.45 g－8.25 g＝3.2 g，n(O)＝0.2 mol，故n(Mn)∶n(O)＝0.15∶0.2＝3∶4， 则该氧化物为Mn3O4，故反应的化学方程式为 3MnO2==1=1=5=0=℃===Mn3O4＋O2↑。
＝28 g·mol－1，
500 ℃时残留固体的成分为 CaC2O4 和 CaCO3 的混合物，样品中 CaC2O4·H2O 的物质
的量 n(CaC2O4·H2O)＝14366g.5·m0 ogl－1＝0.25 mol，
设混合物中CaC2O4和CaCO3的物质的量分别为x mol和y mol，根据500 ℃时固体总质 量可得128x＋100y＝36.50 g×76.16%，
重后物质的化学式。
2 真题演练
1.[2019·全国卷Ⅰ，27(5)]采用热重分析法测定硫酸铁铵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 铵 晶 体 的 化 学 式 为 __N_H__4F_e_(_S_O__4)_2_·1_2_H__2O___。 解析 失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O， 由题意知216.65＋×1188x＝150.60，解得 x≈12。
根据以上实验数据计算确定NVCO的化学式(写出计算过程)。
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答案 设 NVCO 的摩尔质量为 M g·mol－1，由M－M18×8＝0.864 8，可得 M≈1 065， 由b51M＋32＝0.467 6 可得 b＝6； 由1 0625.1g3·0mgol－1×a＝n(NH3)＝22.04.2L2·4mLol－1＝0.01 mol，解得 a＝5，
专题二 大题题空逐空突破(二)
1 高考必备
(1)设晶体为1 mol。
(2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物。
m剩余
(3)计算每步的
m
剩余， m1
mol晶体质量×100%＝固体残留率。
(4)晶体中金属质量不减少，仍在m剩余中。
(5)失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m(O)，由n(金属)∶n(O)，即可求出失
12
2.[2014·新课标全国卷Ⅱ，27(4)]PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，
样品起始质量－a点固体质量
已知失重曲线上的a点为样品失重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mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n值。
答案 根据 PbO2==△===PbOx＋2－2 xO2↑， 有2－2 x×32＝239×4.0%， 解得 x＝2－239×164.0%≈1.4，
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(2)通过计算求出500 ℃时固体的成分及质量(写出计算过程)。
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m剩余 答案 在 600 ℃时，m起始×100%＝68.49%，m(剩余)＝36.50 g×68.49%≈25 g，
从
300
℃至
600
℃时，失去的总质量为
32
g－25
g＝7
g，失去物质的摩尔质量为0.275
g mol