2022年高考化學一輪復習核心素養(yǎng)提升(三)　熱重分析判斷物質成分

一輪?化學

熱重曲線試題的類型

這類試題大多依據(jù)結晶水合鹽試樣熱重法實驗圖像而編制。一般認為加

熱結晶水合鹽反應可分三步進行：第一步是脫去部分水，第二步是生成

羥基鹽或含水鹽，第三步是生成金屬氧化物；如果熱重實驗的氣氛為空

氣，則加熱過程中可能被氧化，反應將變得更復雜一些。熱重曲線試題

可分為兩類：第一類，試樣發(fā)生分解反應，以脫水、分解等方式失重，

氣氛物質不參加反應；第二類，試樣發(fā)生氧化、還原等反應，以氧化、

還原等方式失重，氣氛物質可參加反應，如氧氣氧化等。當然也有試題

形式上是兩者的結合，但本質上可以分步處理，故仍屬于上述類型。

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二熱重曲線試題的解題模型

（一）加熱的物質都有固定的化學式

1.固體試樣以脫水、分解等方式失重

［典例1］隨著材料科學的發(fā)展，金屬帆及其化合物得到了越來越廣泛

的應用，并被譽為“合金的維生素”o經(jīng)過熱重分析測得：NH4V在

焙燒過程中，固體質量的減少值（縱坐標）隨溫度變化的曲線如圖所示。

則NH4V在分解過程中（）

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副

左100

90

微

盤

E

A.先分解失去H2O,再分解失去NH38()

B.先分解失去NH3,再分解失去H2O0

20040060077t

C.同時分解失去Hz。和NH3

NH4VO3的熱重曲線

D.同時分解失去H2、N和HzO

3

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［解析］NH4VO3的摩爾質量為117g/mol,設NH4V。3物質的量為1mol,

則2100c時失重的質量為1molx117gfmolX(l-85.47%)^17g。

N%的摩爾質量為17g/mol,所以先分解失去NH3。根據(jù)質量守恒定律,

210℃

化學方程式為NH4VO3^=HVO3+NH31o

380℃時失重的質量為1molXH7g/molX(1-77.78%)^26go

在第一次失重的基礎上，第二次又失去的質量為26g-17g=9go

4

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%。的摩爾質量為18g/mol,所以再分解失去0.5mol%。。根據(jù)質量定

3?n℃

律守恒，化學方程式為2HVO3-V2O5+H2Ot。確定B選項正確。

［答案］B

5

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2.固體試樣以氧化、還原等方式失重

［典例2］正極材料為LiCoO2的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。

但鉆的資源匱乏限制了其進一步發(fā)展。Co(OH)2在空氣中加熱時，固體

殘留率隨溫度的變化曲線如圖所示。已知鉆的氫氧化物加熱至290℃時

已完全脫水，貝!|1000C時，剩余固體成分為(填化學式,下同);

在350?400℃范圍內(nèi)，剩余固體成分為o

?100廠

屈

眼8(500七，86.38%)

SI

母

醫(yī)4(29()篤,89.25%)\

冬

熏80-C(10000霓^,8800..665%?/

1'1I111」11

02004006008001000

油度/七

6Co(OH)2的熱重曲線

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［解析］Co(OH)2的摩爾質量為93g/mol,設Co(OH)2的物質的量為1mol,

則C點1000℃時失重的質量為1molx93JmolX(1-80.65%戶18g,

即1molm0,根據(jù)質量守恒定律，化學反應方程式為CO(OH)2^=COO

+H2OO1000°C時剩余固體的成分為CoO。8點500°C時失重的質量為

ImolX93g/molX(l-86.38%)^12.7go已知290℃時，Co(OH)2已完全

脫水，1molCo(OH)2脫水成CoO時應失重的質量為18g,因為500℃

時失重的質量不到18g,所以一定有氧氣進入，使鉆元素的化合價發(fā)生

7

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18g—12.7g

了變化。進入氧元素的物質的量為〃即可表

(O)=16g/molmob

述為CoS?(牛，整理得化學式為C03O4。

同理，A點290℃時失重的質量為1molX93g/mol義(1-89.25%)=10g,

18g-10g

進入氧元素的物質的量為〃(O)==0.5mol,即可表述為

16g/mol

CoO?Oo.5，整理得化學式為C02O3。

所以在350?400℃范圍剩余固體是C03O4和CO2O3的混合物。

［答案JCoOC03O4和CO2（）3

8

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3.固體試樣先后以兩種不同的方式失重

[典例3]M11CO3在空氣中加熱易轉化為不同價態(tài)的銃的氧化物，其固

體殘留率隨溫度的變化如圖所示。則

咽

唱

逗

超

岳

將

被

過

苑

展

一

雜

委

稟

國

(1)300℃時，剩余固體中〃(Mn):%(O)為O

(2)圖中點與對應固體的成分為(填化學式)o

9

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［解析］設MnCCh的物質的量為1mol,即質量為115g。（1）4點剩余

體質量為115gx75.65%487g。減少的質量為115g-87g=28g,可知

MnCC>3失去的組成為“CO”，故剩余固體的成分為MnOz。（2）C點剩余

固體質量為115gX61.74%^71g,據(jù)鎰元素守恒知，〃(Mn)=55g,則m(O)

=71g—55g=16g,則〃(Mn)：/i(O)=§：||=1：1,故剩余固體的成

一)471VF

分為MnO,同理，8點剩余固體質量為115gx66.38%^76g,因砥Mn）

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=55g,貝(J/〃(O)=76g—55g=21g,貝！I/t(Mn):〃(O)=哉：”=3:4,

故剩余固體的成分為M113O4,因0點介于6、。之間，故。點對應固體

的成分為M113O4與MnO的混合物。

［答案］(1)1：2(2)Mii3O4和MnO

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（二）加熱的物質沒有固定的化學式

［典例4］堿式碳酸鋁鎂|M&Al〃（OH）c（CO3）d?xH2O|常用作塑料阻燃劑。

為確定堿式碳酸鋁鎂的組成，進行如下實驗：

①準確稱取3.390g樣品與足量稀鹽酸充分反應，生成0.560LCOX已換

算成標準狀況下）。

②另取一定量樣品在空氣中加熱，樣品的固體殘留率

固體樣品的弱I傘后g-

（露蠲皤畬疆X100%）隨溫度的變化如圖所示（樣品在270℃時已

完全失去結晶水，600c以上殘留固體為金屬氧化物的混合物）。

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(

*

)

<

研

襟73.45

母

也

37.02

0200270400600800

溫度/七

堿式碳酸鋁鎂的熱重曲線

根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)計算堿式碳酸鋁鎂樣品中的/>(OH)：n(COr)=

o

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［解析］堿式碳酸鋁鎂的化學式不確定，題中只表示為

MgaAU(OH)t(CO3)fZxH2O,無法求得摩爾質量。試題中以3390g樣品為

研究對象，不妨暫定3.390g樣品為1mol。3.390g樣品與足量的稀鹽酸

充分反應，生成CO2體積為0.560L(標準狀況)。

〃(CO2)=言黑匕|=0.025moL根據(jù)C守恒，即可確定為d為0.025。

//?一LJ/ill01

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270℃時已完全失去結晶水，失去結晶水的質量為3.390gX(l-

73?45%)比0.9g,600℃以上殘體為金屬氧化物的混合物，說明又失去

了除結晶水外的氫元素。失去的氫元素只能再結合樣品中的氧元素生成

水。600℃時失重的質量為3.390gX(l-37.02%)=2.135g,失去氫元素

再生成水的質量為2.135g-(0.025molX44g/mol)-0.9g=0.135go

0.135gX2

〃間=西就of=0.015mol,根據(jù)氫元素守恒，c=0.015。故堿式碳酸

鋁鎂樣品中的〃(Oir)：n(COr)=0.015：0.025=3：5。

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通過上述例題分析發(fā)現(xiàn)，解決熱重曲線問題，應以1mol物質為研究對

象，抓住失重時減少的質量，結合摩爾質量，即可快速求解，化繁為簡。

「答案J3：5

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「素養(yǎng)專項

1.PbOz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量隨溫度的變化如圖所示。

力點與。點對應物質的化學式分別為

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23.9g

解析：n(PbO)==0.1mol,其中n(O)=0.2moLA點，減少

2239g-mol1

AQ

的固體質量為23.9g—23.1g=0.8g,即減少的〃(O)=/?=0.05(mol),則

剩余的n(O)=0.2-0.05=0.15(mol),則剩余的n(Pb)：/i(O)=0.1：0.15

=2：3o則力點的物質是PbzOs，同理可得C點物質是PbO。

答案：Pb2O3PbO

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2.將Ce（SO4）2?4H2O（摩爾質量為404g?moL）在空氣中加熱，樣品的固

體殘留率端工暴北患胃當工:x100%）隨溫度的變化如圖所示o

O

81ZO2

763

4Z6

0200400600800

溫度凡

當固體殘留率為70.3%時，所得固體可能為（填字母）。

A.Ce(SO4)2B.Ce2(SO4)3C.CeOSO4

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解析：404X70.3%-284,A的相對分子質量為332,B的相對分子質量

為568,C的相對分子質量為252,根據(jù)質量守恒808X70.3%Q568,應

選B。

答案：B

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3.為研究一水草酸鈣的熱分解性質，進行如下實驗：準確稱取36.50g

樣品加熱，樣品的固體殘留率（雅需器100%）隨溫度的變

化如圖所示。

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(1)300℃時殘留S體的成分為,900℃時殘留固體的成分為

(2)通過計算求出500C時固體的成分及質量(寫出計算過程)o

答案：(l)CaC2O4CaO

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(2)500C時殘留固體的成分為C1C2O4和CaCCh的混合物，樣品中

36.50g

CaCOHO的物質的量n(CaCOHO)==0.25mob設混

242242146g-mol1

合物中CaC2O4和CaCO3的物質的量分別為xmol和ymol,根據(jù)500℃

時固體總質量可得128x4-100^=36.50gX76.16%,根據(jù)鈣元素守恒可得

-1

M+J=0.25,解得x=0.Ly=0.15,/n(CaC2O4)=0.1molX128g-mol

=12.8g,m(CaCO3)=0.15molX100gmoI^lS.Og,500℃時固體的成

分為12.8gCaC2O4和15.0gCaCO3o

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4.C0C2O4是制備鉆的氧化物的重要原料。如圖為二水合草酸鉆

(CoCzO/HzO)在空氣中受熱的質量變化曲線，曲線中300℃及以上所

得固體均為鉆的氧化物。

*

蜩

2眼

西

型

E型

24

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通過計算確定。點剩余S體的化學成分為（填化學式）。寫出5點

對應的物質與。2在225?300°C發(fā)生反應的化學方程式:

O

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解析：COC2O4-2H2O——CoC204——CovOv,。點應為鉆的氧化物，18.3g

晶體中鉆的物質的量為0.1mol,質量為5.9g,8.03gCOxOj,中氧的物質的

量為北維吉川33m°L所以：=盤黑，其化學式為CsO,。

22s?300℃

答案:C03Oj（寫成C0OC02O3亦可）3CoC204+202=^=—Co3O4

+6CO2

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網(wǎng)絡構建與新素材命題（三）

01知識體系及重要化學方程式再書寫

1.鈉及其重要化合物

⑴知識網(wǎng)絡構建

co2

co2

co

2-Na2cO3^^NaHCO3

Ca(OH)2~

HC1

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一輪?化學

(2)重要反應必練

寫出下列反應的化學方程式，是離子反應的寫出離子方程式。

①Na和Hz。的反應：

②Na在空氣中燃燒:

③m2。2和H2。的反應:

28

一輪?化學

答案：(2)①2Na+2H2O=2Na+2OH-+H2f

點燃

(2)2Na+O2=^B=Na2O2

(3)2Na2O2+2H2O=4Na+4OH+O2t

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一輪?化學

④Na2。?和CO?的反應:

⑤向NaOH溶液中通入過量CO2：

⑥將Na2cO3溶液與石灰乳混合:

⑦向Na2cO3稀溶液中通入過量CO2：

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一輪?化學

答案：④2Na2O2+2CO2=2Na2co3+O2

⑤OH-+CO2=HCO；

?CO]"+Ca(OH)2=CaCO3+2OH-

⑦CO『+CO2+H2O=2HCO；

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一輪?化學

⑧將NaHCO3溶液和NaOH溶液等物質的量混合:

⑨將NaHCOs溶液與澄清石灰水等物質的量混合:

⑩將NaHCC>3溶液與少量澄清石灰水混合:

答案：@HCO；+OH==COr+H2O

2

@HCO；+Ca+OH=CaCO31+H2O

24

@2HCO；+Ca+2OH=CaCO3I+COf+2H2O

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2.鋁及其重要化合物

⑴知識網(wǎng)絡構建

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一輪?化學

(2)重要反應必練

寫出下列反應的離子方程式。

①A1和NaOH溶液的反應：

②A1(OH)3和NaOH溶液的反應：

③A1(OH)3和鹽酸的反應:

一輪?化學

答案：(2)①2A1+2OH+2H2O=2AlOf+3H2t

(2)AI(OH)3+OH==AIOr+2H2O

③A1(OH)3+3H+=A13++3H2O

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一輪?化學

④AI2O3和NaOH的反應:

⑤AI2O3和鹽酸的反應:

⑥NaAlO2和過量鹽酸的反應：

⑦向NaAlO2溶液中通入過量CO2氣體:

一輪?化學

答案：@AI2O3+2OH=2AIOr+H2O

3

⑤AI2O3+6H'=2A1+3H2O

+3

(6)AIOr+4H=A1+2H2O

@AlOr+CO2+2H2O=Al(OH)3I+HCO；

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一輪?化學

⑧將NaAlO2溶液與NaHCO3溶液混合:

⑨將NaAlO2溶液與AlCb溶液混合:

⑩將AlCk溶液與NaHCOs溶液混合：

答案：?AlOr+HCO；+H2O=Al(OH)3l+COf

31

@3AlOr+AI+6H2O=4AI(OH)31

⑩AP+SHCOI-AHOHbI+3CO2t

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一輪?化學

3.鐵及其化合物

⑴知識網(wǎng)絡構建

顯色反應

FexOy02,Fe2O3>Fe3O4>

KSCNCO|AIFeO

苯酚H

2Ch%FeCL、FeBi\、

Fe2O3^-Fe(OH)3w上FeC^^-------Fe

k、S*FeI2.FeS

H++NO；冷濃硫酸.

冷濃硝酸鈍化

Cl2

HO+O

22Br2

H++MnO；H++NO；Fe2\Fe3+

v,

隔絕空氣-N02.NO

FeO<Fe(OH)^FeCl

加熱22

H+、Fe3+、Cu2+，F(xiàn)e2+

也以Fe3O4

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一輪?化學

(2)重要反應必練

寫出下列反應的化學方程式，是離子反應的寫離子方程式。

①Fe和過量稀HNO3的反應：

②Fe高溫下和水蒸氣的反應:

③鋁與氧化鐵的鋁熱反應:

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一輪?化學

答案：(2)①Fe+4H+NO；=F++NOt+2H2。

高溫

②3Fe+4H2O(g)=—Fe3O4+4H2

③院2。3+2Al奧逞=2Fe+A12O3

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一輪?化學

④用赤鐵礦冶煉鐵的原理:

⑤Fe(OH)2長時間露置于空氣中:

⑥FeO和稀HNO3的反應：

⑦Fe(OH)3和HI的反應:

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一輪?化學

高溫

答案：@Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

(5)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

+3

@3FeO+10H+NO；=3Fe+NOt+5H2O

⑦2Fe(OH)3+6H++2「=2F』++12+6H2O

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一輪?化學

⑧FeB、溶液和少量Cl?的反應:

⑨FeB、溶液和等物質的量的Cl2反應:

⑩FeB、溶液和過量Cl?的反應：

答案：⑧2Fe2++C12==2Fe3++2Cl-

3+

⑨2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe+Br2+4C1-

3+

⑩2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe+2Br2+6Cl-

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