第59講-熱重曲線分析(課件)

第59講熱重曲線分析2023：基于主題教學(xué)的高考化學(xué)專題復(fù)習(xí)系列講座

2023重溫經(jīng)典模型建構(gòu)名師導(dǎo)學(xué)2023知識(shí)重構(gòu)重溫經(jīng)典模型建構(gòu)名師導(dǎo)學(xué)2023知識(shí)重構(gòu)一、酸、堿、鹽的分解（1）酸

酸性氧化物+水

（2）堿

堿性氧化物+水

如：2Al(OH)3

Al2O3+3H2O↑（3）鹽分解

①含氧酸金屬鹽

如

鹽

堿性氧化物+酸性氧化物

②銨鹽

銨鹽

氨氣+酸△△△△

上述分解過(guò)程中，如果生成的物質(zhì)不穩(wěn)定還會(huì)繼續(xù)分解；如果生成的物質(zhì)具有氧化性、還原性彼此之間還會(huì)繼續(xù)反應(yīng)生成穩(wěn)定的物質(zhì)?！鳌?/p>

CuSO4?5H2O

CuO+SO3↑+5H2O

2FeSO4

Fe2O3+SO2↑+SO3↑

CaC2O4

CaO+CO2↑+CO↑△△△CaCO3CaO+CO2↑△如：H2SiO3

SiO2+H2O↑

二、熱重分析儀及其工作原理

熱重分析(TG或TGA)使樣品處于一定的溫度程序(升降恒溫)控制下，觀察樣品的質(zhì)量隨溫度或時(shí)間的變化過(guò)程，獲取失重溫度(起始點(diǎn)，峰值，終止點(diǎn)等)、失重量以及分解殘留量等相關(guān)信息。橫坐標(biāo)：溫度或時(shí)間縱坐標(biāo)：樣品質(zhì)量或固體殘留率或失重率固體殘留率=

×100%失重率=

×100%惰性氛圍（N2氛圍）熱重實(shí)驗(yàn)的氣氛為空氣，則加熱過(guò)程中可能被氧化，而得到穩(wěn)定的氧化產(chǎn)物。重溫經(jīng)典模型建構(gòu)名師導(dǎo)學(xué)2023知識(shí)重構(gòu)例1.正極材料為L(zhǎng)iCoO2的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。但鈷的資源匱乏限制了其進(jìn)一步發(fā)展。Co(OH)2在空氣中加熱時(shí)，固體殘留率隨溫度的變化曲線如圖所示。已知鈷的氫氧化物加熱至290℃時(shí)已完全脫水，則1000℃時(shí)，剩余固體成分為_(kāi)_____(填化學(xué)式，下同)；在A點(diǎn)固體成分

，B點(diǎn)物質(zhì)成分為

。CoOCo3O4A點(diǎn)B點(diǎn)O27580.65%9318O2Co2O3【解析】Co(OH)2的摩爾質(zhì)量為93g/mol，設(shè)Co(OH)2的物質(zhì)的量為1mol，則C點(diǎn)1000℃時(shí)失重的質(zhì)量為1mol×93g/mol×(1－80.65%)＝18g，即1molH2O，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)方程式為Co(OH)2

CoO＋H2O。1000℃時(shí)剩余固體的成分為CoO。B點(diǎn)500℃時(shí)失重的質(zhì)量為1mol×93g/mol×(1－86.38%)＝12.7g。已知290℃時(shí)Co(OH)2已完全脫水，1molCo(OH)2脫水成CoO時(shí)應(yīng)失重的質(zhì)量為18g，因?yàn)?00℃時(shí)失重的質(zhì)量不到18g，所以一定有氧氣進(jìn)入，使鈷元素的化合價(jià)發(fā)生了變化。進(jìn)入氧元素的物質(zhì)的量為n(O)=mol，即可表述為

，整理得化學(xué)式為Co3O4。同理，A點(diǎn)290℃時(shí)失重的質(zhì)量為1mol×93g/mol×(1－89.25%)＝10g，進(jìn)入氧元素的物質(zhì)的量為n(O)=0mol，即可表述為CoO·O0.5，整理得化學(xué)式為Co2O3。△例2.（2015年通州模擬，27）將25.0g膽礬晶體放在坩堝中加熱測(cè)定晶體中結(jié)晶水的含量，固體質(zhì)量隨溫度的升高而變化的曲線如圖1所示。請(qǐng)認(rèn)真分析圖1，填寫(xiě)以下空白：（1）30℃～110℃間所得固體的化學(xué)式是

;（2）650℃～1000℃間所得固體的化學(xué)式是

;（3）溫度高于1000℃所得固體的化學(xué)式是

。△m=36CuSO4△m=8n(O)=0.5molCuOCu2OCuSO4?3H2O25016080

CuO0.5即Cu2O【解析】根據(jù)物質(zhì)分解模型CuSO4·5H2O

CuSO4

CuO對(duì)比題中數(shù)據(jù)，可知30℃、650℃、1000℃時(shí)固體分別為CuSO4·5H2O、CuSO4、CuO，因此在650℃～1000℃加熱階段最終所得固體的化學(xué)式為CuO。為計(jì)算簡(jiǎn)單，縱坐標(biāo)擴(kuò)大10倍。由于30℃~110℃時(shí)固體失重36g水，則110℃固體的化學(xué)式為CuSO4·3H2O。1000℃時(shí)固體已經(jīng)是金屬氧化物，質(zhì)量減輕是失氧的過(guò)程，失氧的物質(zhì)的量為0.5mol，則生成的金屬氧化物可寫(xiě)為CuO0.5整理得化學(xué)式為Cu2O，所以溫度高于1000℃所得固體的化學(xué)式為Cu2O。√例3.（2022年全國(guó)乙卷改編）化合物(NH4B5O8·4H2O)可用于電訊器材、高級(jí)玻璃的制造。該化合物的熱重曲線如圖所示，在不同溫度下熱分解質(zhì)量百分?jǐn)?shù)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖，下列敘述正確的是()A.各元素對(duì)應(yīng)的單質(zhì)常溫下均為氣體B.最高價(jià)氧化物的水化物酸性:N<BC.100~200℃階段熱分解失去4個(gè)H2OD.500℃熱分解后生成固體化合物B2O3NH4B5O8·4H2ONH4B5O8

-H2O-NH327320117573.6%64.1%-H2O【解析】單質(zhì)硼，常溫下為固體，A錯(cuò)誤；B的最高價(jià)氧化物的水化物為H3BO3，N的最高價(jià)氧化物的水化物為HNO3,酸性:H3BO3<HNO3，B錯(cuò)誤;NH4B5O8·4H2O的相對(duì)分子質(zhì)量為273，NH4B5O8的相對(duì)分子質(zhì)量為201，

≈73.6%，不是80.2%，C錯(cuò)誤；熱分解后的最終固體若為B2O3，根據(jù)硼元素守恒可得關(guān)系式:2NH4B5O8·4H2O~5B2O3，B2O3的相對(duì)分子質(zhì)量為70，

×100%≈64.1%，D正確。例4.（2000年廣東卷）下圖是100mgCaC2O4·H2O受熱分解時(shí)，所得固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線。試?yán)脠D中信息結(jié)合所學(xué)的知識(shí)，回答下列各問(wèn)題：(1)溫度分別為t1和t2時(shí)，固體產(chǎn)物的化學(xué)式A是________，B是：_______。(2)由CaC2O4·H2O得到A的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________。(3)由A得到B的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________。(4)由圖計(jì)算產(chǎn)物C的分子量，并推斷C的合理的化學(xué)式。CaC2O4·H2OCaC2O4CaCO3CaO1461281005687.7%68.5%38.4%-H2O-CO-CO2CaCO3C的相對(duì)分子質(zhì)量為55.48，C的化學(xué)式為CaO。【解析】（1）由表中數(shù)據(jù)可知A為CaC2O4、B為CaCO3。故答案為：CaC2O4；CaCO3．（2）A為CaC2O4，CaC2O4?H2O分解生成CaC2O4與H2O，該溫度下，水為氣態(tài)，反應(yīng)方程式為CaC2O4?H2O

CaC2O4+H2O↑(3)A為CaC2O4，B為CaCO3，所以CaC2O4分解生成CaCO3與CO，反應(yīng)方程式為CaC2O4

CaCO3+CO↑．(4)通過(guò)分解產(chǎn)物分析，C的化學(xué)式是CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)87.7%%68.5%38.4%△△例5.（2014全國(guó)高考）PbO2在加熱過(guò)程發(fā)生分解的失重曲線如圖所示，已知失重曲線上的a點(diǎn)樣品失重4.0%(即

×100%)的殘留固體。若a點(diǎn)固體組成表示為PbOx或mPbO2·nPbO，列式計(jì)算x值和m∶n值_________。PbO2-OPbO239213PbOx-O失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)即為失去的氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（2-x）x16239=4%x=1.4根據(jù)mPbO2·nPbO，m＋n(2m＋n)＝1.41n(Pb)n(O)＝nm0.40.632＝＝即為：2PbO2·3PbO重溫經(jīng)典模型建構(gòu)名師導(dǎo)學(xué)2023知識(shí)重構(gòu)“兩步法”突破熱重曲線分析及計(jì)算題第一步依據(jù)分解規(guī)律