高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)18-小專題-熱重曲線專題練習(xí)講義

第(第(18)期學(xué)號 姓名課題：執(zhí)手相看淚眼惜別隨風(fēng)翩翩——熱重曲線專題練習(xí)編寫:孫向東 校對:盧文秀熱重曲線是指在熱分析過程中通過熱天平而得到的試樣在加熱過程中質(zhì)量隨溫度變化的曲線，通過熱重曲線的分析計算，可以了解樣品在某一溫度下的反應(yīng)程度及相應(yīng)的物質(zhì)含量等信息，是一種常用的熱分析方法。這類試題能綜合考察學(xué)生分析圖像的能力、獲取信息的能力、數(shù)據(jù)處理的能力，具有一定的信度和區(qū)分度。熱重曲線是實驗和計算的有機(jī)融合，是近幾年高考對化學(xué)計算的重要考查形式，學(xué)生需了解該題型的知識點及要領(lǐng)，建立證據(jù)推理和模型認(rèn)知，對于?？嫉念}型須有基本的解題思路。一．熱重曲線的分類1．試樣發(fā)生分解反應(yīng)，以脫水、分解等方式失重，氣氛物質(zhì)不參加反應(yīng)。2．試樣發(fā)生氧化、還原反應(yīng)，以氧化還原反應(yīng)方式失重。二．解題認(rèn)知1．熟悉圖像，理解圖像對化學(xué)反應(yīng)過程表達(dá)的化學(xué)內(nèi)涵。2．明確圖像的坐標(biāo)體系，橫縱坐標(biāo)函數(shù)的化學(xué)內(nèi)涵、表達(dá)方式、數(shù)值及單位。3．明確圖像的起點、零點，終點，數(shù)值整點，轉(zhuǎn)折點。4．明確圖像的整體變化趨勢，陡緩變化范圍對應(yīng)的化學(xué)變化過程。5．找出圖像特定點、線與化學(xué)反應(yīng)對應(yīng)的化學(xué)過程，數(shù)量化關(guān)系，結(jié)合化學(xué)常識、化學(xué)原理等推斷物質(zhì)及變化本質(zhì)。三．反應(yīng)過程一般含有結(jié)晶水的樣品在受熱過程中，首先考慮的是失去結(jié)晶水。對于含多個結(jié)晶水的樣品，隨著溫度的升高，可能會分步失去結(jié)晶水。完全失去結(jié)晶水后，樣品會進(jìn)一步分解釋放非金屬元素形成的氣體，若在空氣中進(jìn)行熱重曲線分析，金屬元素還可能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。四．方法思路1．設(shè)晶體為1mol，其質(zhì)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(zhì)量(m余)，×100%＝固體殘留率。4．晶體中金屬質(zhì)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(zhì)量守恒得m氧，由n金屬∶n氧，即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。五．典型例析1．【2023全國乙卷28題】硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途，如可用作農(nóng)藥防治小麥黑穗病，制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等?；卮鹣铝袉栴}：在N2氣氛中，F(xiàn)eSO4·7H2O的脫水熱分解過程如圖所示：根據(jù)上述實驗結(jié)果，可知x= ，y= 。【解析】根據(jù)FeSO4·7H2O(s)FeSO4·xH2O(s)+(7－x)H2O(g) 失重百分比=×100%=19.4%解得x=4再根據(jù)FeSO4·7H2OFeSO4·yH2O+(7－y)H2 失重百分比=×100%=38.8%解得y=11．【2022全國乙卷】化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素，原子序數(shù)依次增加，且加和為21。YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù)，常溫下為氣體。該化合物的熱重曲線如圖所示，在200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是（）A．W、X、Y、Z的單質(zhì)常溫下均為氣體B．最高價氧化物的水化物酸性：Y<XC．100～200℃階段熱分解失去4個W2ZD．500℃熱分解后生成固體化合物X2Z3【解析】化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素，原子序數(shù)依次增加，且加和為21。該化合物的熱重曲線如圖所示，在200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出，則說明失去的是水，即W為H，Z為O，YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù)，常溫下為氣體，則Y為N，原子序數(shù)依次增加，且加和為21，則X為B。A．X(B)的單質(zhì)常溫下為固體，故A錯誤；B．根據(jù)非金屬性越強(qiáng)，其最高價氧化物的水化物酸性越強(qiáng)，則最高價氧化物的水化物酸性：X(H3BO3)＜Y(HNO3)，故B錯誤；C．根據(jù)前面已知200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出，則說明失去的是水，若100～200℃階段熱分解失去4個H2O，則質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則說明不是失去去4個H2O，故C錯誤；D．化合物(NH4B5O8·4H2O)在500℃熱分解后若生成固體化合物X2Z3(B2O3)，根據(jù)硼元素守恒，則得到關(guān)系式2NH4B5O8·4H2O～5B2O3，則固體化合物B2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：，說明假設(shè)正確，故D正確。所以答案為D。2．隨著材料科學(xué)的發(fā)展，金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并被譽為“合金的維 生素”。經(jīng)過熱重分析測得：NH4VO3在焙燒過程中，固體質(zhì)量的減少值(縱坐標(biāo))隨溫度變化的曲線如圖所示。則NH4VO3在分解過程中（）A．先分解失去H2O，再分解失去NH3 B．先分解失去NH3，再分解失去H2OC．同時分解失去H2O和NH3 D．同時分解失去H2、N2和H2O【解析】[NH4VO3的摩爾質(zhì)量為117g/mol，設(shè)NH4VO3物質(zhì)的物質(zhì)的量為1mol，則210℃時失重的質(zhì)量為1mol×117g/mol×(1－85.47%)＝17g。NH3的摩爾質(zhì)量為17g/mol，所以先分解失去NH3。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)方程式為NH4VO3eq\o(=,\s\up7(210℃))HVO3+NH3↑。即可確定選B。380℃時失重的質(zhì)量為1mol×117g/mol×(1－77.78%)＝26g。在第一次失重的基礎(chǔ)上，第二次又失去的質(zhì)量為26g－17g＝9g。H2O的摩爾質(zhì)量為18g/mol，所以再分解失去0.5molH2O。根據(jù)質(zhì)量定律守恒，化學(xué)方程式為2HVO3eq\o(=,\s\up7(380℃))V2O5+H2O↑。確定B選項正確。3．MnCO3在空氣中加熱易轉(zhuǎn)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。請回答：⑴300℃時，剩余固體中n(Mn):n(O)＝ 。⑵圖中點D對應(yīng)固體的成分為 (填化學(xué)式)?！窘馕觥吭O(shè)MnCO3的物質(zhì)的量為1mol，即質(zhì)量為115g。⑴A點剩余固體質(zhì)量為115g×75.65%≈87g，減少的質(zhì)量為115g－87g＝28g，可知MnCO3失去的組成為“CO”，故剩余固體的成分為MnO2，n(Mn):n(O)＝1:2。⑵C點剩余固體質(zhì)量為115g×61.74%≈71g，據(jù)錳元素守恒知m(Mn)＝55g，則m(O)＝71g－55g＝16g，則n(Mn):n(O)＝eq\f(55,55):eq\f(16,16)＝1:1，故剩余固體的成分為MnO，同理，B點剩余固體質(zhì)量為115g×66.38%＝76.337g，因m(Mn)＝55g，則m(O)＝76.337g－55g＝21.337g，則n(Mn)∶n(O)＝eq\f(55,55)∶eq\f(21.337,16)≈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(yīng)固體的成分為Mn3O4與MnO的混合物。所以答案為⑴1:2⑵Mn3O4和MnO高三化學(xué)小專題第(18)期第二張班級學(xué)號姓名 “熱重曲線”專題練習(xí)4．xNH4Cl·yScF3·zH2O“脫水除銨”過程中固體質(zhì)量與溫度的關(guān)系如圖所示，其中在380～400℃過程中會有白煙冒出，保溫至無煙氣產(chǎn)生，即得到ScF3，由圖中數(shù)據(jù)可得x:z＝ 。【解析】xNH4Cl·yScF3·zH2O“脫水除銨”是指脫去結(jié)晶水和氯化銨，氯化銨受熱分解生成氨氣和氯化氫，所以會產(chǎn)生白煙，所以380～400℃時固體減少的質(zhì)量為氯化銨的質(zhì)量，200～300℃時減少的質(zhì)量為水的質(zhì)量，則氯化銨的物質(zhì)的量為eq\f(5.31g－2.10g,53.5g·mol－1)＝0.06mol，水的物質(zhì)的量為eq\f(7.47g－5.31g,18g·mol－1)＝0.12mol，x:z＝0.06:0.12＝1:2。所以答案為1:2。5．PbO2在加熱過程發(fā)生分解的失重曲線如下圖所示，已知失重曲線上的a點為樣品失重4.0%(即eq\f(樣品起始質(zhì)量－a點固體質(zhì)量,樣品起始質(zhì)量)×100%)的殘留固體。若a點固體組成表示為PbOx或mPbO2·nPbO，請計算x= 和m:n= 。【解析】根據(jù)PbO2PbOx+eq\f(2－x,2)O2↑，有eq\f(2－x,2)×32＝239×4.0%，解得x＝2－eq\f(239×4.0%,16)≈1.4，根據(jù)mPbO2·nPbO，有eq\f(2m+n,m+n)＝1.4，得eq\f(m,n)＝eq\f(0.4,0.6)＝eq\f(2,3)。所以答案為x=1.4和m:n=2:3。六．硫酸鹽的熱重曲線1．CuSO4·5H2O失重過程：CuSO4·5H2O→CuSO4·3H2O→CuSO4·H2O→CuSO4→CuO→Cu2O。 CuSO4eq\o(=,\s\up6(680℃))CuO

+SO3↑， 4CuOeq\o(=,\s\up6(1000℃))2Cu2O+O2↑2．FeSO4·7H2O失重過程：FeSO4·7H2O→FeSO4·4H2O→FeSO4·H2O→FeSO4→Fe2O3。溫度高于633℃時的化學(xué)方程式為：2FeSO4eq\o(=,\s\up6(633℃))Fe2O3

+SO2↑+SO3↑3．

ZnSO4·7H2O失重過程：ZnSO4·7H2O→ZnSO4·H2O→ZnSO4→Zn3O(SO4)2→ZnO。 3ZnSO4eq\o(=,\s\up6(680℃))Zn3O(SO4)2+SO3↑, Zn3O(SO4)2eq\o(=,\s\up6(930℃))3ZnO+2SO3↑4．

MnSO4·H2O失重過程： MnSO4·H2O→MnSO4→MnO2→Mn3O4。 MnSO4eq\o(=,\s\up6(850℃))MnO2+SO2↑, 3MnO2eq\o(=,\s\up6(1150℃))Mn3O4+O2↑七．小試身手1．將8.34gFeSO4·7H2O樣品隔絕空氣加熱，升溫過程中固體的質(zhì)量變化如圖。下列說法正確的是（） A．FeSO4·7H2O晶體中有4種不同結(jié)合力的水分子B．在100℃時，M的化學(xué)式為FeSO4·6H2OC．在200℃時，N的化學(xué)式為FeSO4·3H2OD．380℃的P加熱至650℃的化學(xué)方程式為2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑2．在加熱固體NH4Al(SO4)2·12H2O時，固體質(zhì)量隨溫度的變化曲線如圖所示：已知a點物質(zhì)為NH4Al(SO4)2，b點物質(zhì)為Al2(SO4)3，下列判斷正確的是（）A．0～T℃的過程變化是物理變化B．c點物質(zhì)是工業(yè)上冶煉鋁的原料C．a(chǎn)→b反應(yīng)中生成物只有Al2(SO4)3和NH3兩種D．Al2(SO4)3能夠凈水，可用離子方程式表示為Al3++3OH－Al(OH)33．稱取45.7mgZn3(PO4)2·4H2O進(jìn)行熱重分析，化合物質(zhì)量隨溫度的變化關(guān)系如圖所示，為獲得Zn3(PO4)2·2H2O和Zn3(PO4)2·H2O的混合產(chǎn)品，烘干時的溫度范圍為（）A．90～145℃B．145～195℃C．195～273℃D．>273℃4．將Ce(SO4)2·4H2O(摩爾質(zhì)量為404g/mol)在空氣中加熱，樣品的固體殘留率隨溫度的變化如圖所示。當(dāng)固體殘留率為70.3%時，所得固體可能為（）A．Ce(SO4)2 B．CeOSO4 C．Ce2(SO4)3 D．Ce2O35．在空氣中加熱Co(OH)2，固體殘留率隨溫度的變化如圖所示。⑴290℃時完全脫水變?yōu)镃o2O3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；⑵500℃時的主要產(chǎn)物為 (填化學(xué)式)。6．PbO2受熱會隨溫度升高逐步分解。稱取23.9gPbO2，將其加熱分解，受熱分解過程中固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖所示。請判斷：A點與C點對應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)式分別為 、 。7．取4.53gNH4Al(SO4)2·12H2O加熱分解，加熱過程中固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖所示。硫酸鋁銨晶體在633℃、975℃分解生成的固體分別為 、 (填化學(xué)式)。8．在焙燒NH4VO3的過程中，固體質(zhì)量的減少值(縱坐標(biāo))隨溫度變化的曲線如圖所示，210℃時，剩余固體物質(zhì)的化學(xué)式為 。9．稱取3.60g草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O，相對分子質(zhì)量是180)用熱重法對其進(jìn)行熱分解，得到剩余固體的質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示，請分析圖并回答下列問題：⑴過程Ⅰ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。⑵300℃時剩余固體只有一種且是鐵的氧化物，其化學(xué)式為 。10．為研究一水草酸鈣(CaC2O4·H2O)的熱分解性質(zhì)，進(jìn)行如下實驗：準(zhǔn)確稱取36.50g樣品加熱，樣品的固體殘留率隨溫度的變化如圖所示。⑴300℃時殘留