【課件】高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)熱重曲線分析課件（42張）

熱點(diǎn)微專題2熱重曲線分析【典題示例】【典例】(1)(2019·全國卷Ⅰ節(jié)選)硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源,變廢為寶,在實(shí)驗(yàn)室中探究采用廢鐵屑來制備硫酸鐵銨。采用熱重分析法測定制得的硫酸鐵銨晶體樣品所含結(jié)晶水?dāng)?shù),將樣品加熱到150℃時(shí)失掉1.5個(gè)結(jié)晶水,失重5.6%。硫酸鐵銨晶體的化學(xué)式為______________________。

(2)(2019·江蘇卷節(jié)選)CaO可在較高溫度下捕集CO2,在更高溫度下將捕集的CO2釋放利用。CaC2O4·H2O熱分解可制備CaO,CaC2O4·H2O加熱升溫過程中固體的質(zhì)量變化見下圖。寫出400～600℃范圍內(nèi)分解反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________?！緦忣}流程】解答本類試題的流程如下:【解析】(1)失重5.6%是質(zhì)量分?jǐn)?shù),設(shè)結(jié)晶水合物的化學(xué)式為NH4Fe(SO4)2·xH2O,由題意知解得x≈12。(2)令CaC2O4·H2O的物質(zhì)的量為1mol,即質(zhì)量為146g,根據(jù)圖象,前一階段剩余固體質(zhì)量為128,原固體質(zhì)量為146g,相差18g,說明此階段失去結(jié)晶水,第二階段從剩余固體質(zhì)量與前一階段剩余固體質(zhì)量相對比,少了28g,相差1個(gè)CO,因此400～600℃范圍內(nèi),分解反應(yīng)方程式為CaC2O4===========CaCO3+CO↑。答案:(1)NH4Fe(SO4)2·12H2O(2)CaC2O4===========CaCO3+CO↑400～600℃400～600℃【核心歸納】1.結(jié)晶水合鹽受熱分解步驟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(shí)驗(yàn)的氣氛為空氣,則加熱過程中可能被氧化,反應(yīng)將變得更復(fù)雜一些。2.熱重曲線試題分類第一類,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);第二類,試樣發(fā)生氧化、還原等反應(yīng),以氧化、還原等方式失重,氣氛物質(zhì)可參加反應(yīng),如氧氣氧化等。3.解答熱重題的對策解答這類試題時(shí),要能夠通過再現(xiàn)、辨認(rèn)、轉(zhuǎn)譯、重組等思維活動(dòng),有效實(shí)現(xiàn)新與舊的“嫁接”和聯(lián)系。具體如下:

【模擬演練】1.(2020·濰坊模擬)MnCO3在空氣中加熱易轉(zhuǎn)化為不同價(jià)態(tài)的錳的氧化物,其固體殘留率隨溫度的變化如圖所示。則(1)300℃時(shí),剩余固體中n(Mn)∶n(O)為__________。

(2)圖中D點(diǎn)對應(yīng)固體的成分為__________(填化學(xué)式)。

【解析】設(shè)MnCO3的物質(zhì)的量為1mol,即質(zhì)量為115g。(1)A點(diǎn)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。(2)C點(diǎn)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)==1∶1,故剩余固體的成分為MnO,同理,B點(diǎn)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)=≈3∶4,故剩余固體的成分為Mn3O4,因D點(diǎn)介于B、C之間,故D點(diǎn)對應(yīng)固體的成分為Mn3O4與MnO的混合物。

答案:(1)1∶2

(2)Mn3O4和MnO2.過氧化鈣是一種新型的多功能無機(jī)化工產(chǎn)品,常溫下是無色或淡黃色粉末,易溶于酸,難溶于水、乙醇等溶劑。某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室用鈣鹽制取CaO2·8H2O沉淀(該反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng))。(1)制取CaO2·8H2O一般在0～5℃的低溫下進(jìn)行,原因是______________,

生成CaO2·8H2O的化學(xué)方程式為_______________________________。

(2)2.76gCaO2·8H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線,140℃時(shí)完全脫水,雜質(zhì)不含CaO2、受熱不分解)如圖所示。①試確定60℃時(shí)CaO2·xH2O中x=__________。

②該樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________。

【解析】雙氧水通過分液漏斗(X)進(jìn)入低溫的三頸燒瓶,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O====CaO2·8H2O↓+2NH4Cl。由于CaO2·8H2O帶結(jié)晶水,若溫度太高,則CaO2·8H2O會(huì)失去部分結(jié)晶水,溫度太低,液體易凍結(jié),反應(yīng)困難。140℃后結(jié)晶水全部失去,其質(zhì)量為2.76g-1.32g=1.44g,物質(zhì)的量為0.08mol,則CaO2·8H2O的物質(zhì)的量為0.01mol,由CaO2·8H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線可以看出60～140℃失去的結(jié)晶水的質(zhì)量為1.68g-1.32g=0.36g,物質(zhì)的量為0.02mol,則n(CaO2)∶n(H2O)=0.01∶0.02=1∶x,x=2。CaO2質(zhì)量為72g·mol-1×0.01mol=0.72g,則該樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%≈26.09%。答案:(1)低于0℃,液體易凍結(jié),反應(yīng)困難,溫度過高,過氧化氫分解速率加快CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O====CaO2·8H2O↓+2NH4Cl(2)①2②26.09%熱點(diǎn)微專題強(qiáng)化練熱點(diǎn)微專題2熱重曲線分析1.25.35gMnSO4·H2O樣品受熱分解過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如下圖所示:(1)300℃時(shí),所得固體的化學(xué)式為__________________________________。

(2)1150℃時(shí),反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________。

【解析】(1)25.35gMnSO4·H2O樣品中n(Mn)=n(MnSO4·H2O)=0.15mol,其中n(H2O)=0.15mol,m(H2O)=2.7g,300℃時(shí),所得固體質(zhì)量為22.65g,減少的質(zhì)量為2.7g,則說明該段失去結(jié)晶水,此時(shí)固體為MnSO4。(2)溫度繼續(xù)升高,固體MnSO4受熱分解生成錳的氧化物和硫的氧化物0.15mol,850℃時(shí),固體質(zhì)量由22.65g減少到13.05g,減少的質(zhì)量為9.6g,則硫的氧化物的相對分子質(zhì)量為64,故為二氧化硫,則此時(shí)的固體為MnO2,1150℃時(shí)固體為二氧化錳分解所得,由錳元素質(zhì)量守恒,則m(Mn)=n(Mn)×55g·mol-1=8.25g,則氧化物中m(O)=11.45g-8.25g=3.2g,n(O)=0.2mol,故n(Mn)∶n(O)=0.15∶0.2=3∶4,則該氧化物為Mn3O4,故反應(yīng)的化學(xué)方程式為3MnO2Mn3O4+O2↑。答案:(1)MnSO4(2)3MnO2

Mn3O4+O2↑2.為研究一水草酸鈣(CaC2O4·H2O)的熱分解性質(zhì),進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):準(zhǔn)確稱取36.50g樣品加熱,樣品的固體殘留率()隨溫度的變化如下圖所示。(1)300℃時(shí)殘留固體的成分為________,900℃時(shí)殘留固體的成分為________。

(2)通過計(jì)算求出500℃時(shí)固體的成分及質(zhì)量(寫出計(jì)算過程)?！窘馕觥?1)n(CaC2O4·H2O)=含有m(H2O)=0.25mol×18g·mol-1=4.50g,在300℃時(shí),×100%=87.67%,m(剩余)=36.50g×87.67%≈32g,減少的質(zhì)量為36.50g-32g=4.50g,故此時(shí)失去全部的結(jié)晶水,殘留固體為CaC2O4;在900℃時(shí),×100%=38.36%,m(剩余)=36.50g×38.36%≈14g,其中Ca的質(zhì)量沒有損失,含m(Ca)=0.25mol×40g·mol-1=10g,另外還含有m(O)=14g-10g=4g,n(O)=,則n(Ca)∶n(O)=1∶1,化學(xué)式為CaO。(2)在600℃時(shí),×100%=68.49%,m(剩余)=36.50g×68.49%≈25g,從300℃至600℃時(shí),失去的總質(zhì)量為32g-25g=7g,失去物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為7g÷0.25mol=28g·mol-1,500℃時(shí)殘留固體的成分為CaC2O4和CaCO3的混合物,樣品中CaC2O4·H2O的物質(zhì)的量n(CaC2O4·H2O)=,設(shè)混合物中CaC2O4和CaCO3的物質(zhì)的量分別為xmol和ymol,根據(jù)500℃時(shí)固體總質(zhì)量可得128x+100y=36.50g×76.16%,根據(jù)鈣元素守恒可得x+y=0.25,解得x≈0.10,y≈0.15,m(CaC2O4)=0.10mol×128g·mol-1=12.80g,m(CaCO3)=0.15mol×100g·mol-1=15.0g,500℃時(shí)固體的成分為12.8gCaC2O4和15.0gCaCO3。答案:(1)CaC2O4

CaO(2)在600℃時(shí),×100%=68.49%,m(剩余)=36.50g×68.49%≈25g,從300℃至600℃時(shí),失去的總質(zhì)量為32g-25g=7g,失去物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為7g÷0.25mol=28g·mol-1,500℃時(shí)殘留固體的成分為CaC2O4和CaCO3的混合物,樣品中CaC2O4·H2O的物質(zhì)的量n(CaC2O4·H2O)=,設(shè)混合物中CaC2O4和CaCO3的物質(zhì)的量分別為xmol和ymol,根據(jù)500℃時(shí)固體總質(zhì)量可得128x+100y=36.50g×76.16%,根據(jù)鈣元素守恒可得x+y=0.25,解得x≈0.10,y≈0.15,m(CaC2O4)=0.10mol×128g·mol-1=12.80g,m(CaCO3)=0.15mol×100g·mol-1=15.0g,500℃時(shí)固體的成分為12.8gCaC2O4和15.0gCaCO3。3.草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O)是一種淺黃色固體,難溶于水,受熱易分解,是生產(chǎn)鋰電池的原材料,某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物,并用熱重法(TG)確定其分解后所得固體產(chǎn)物的組成,探究過程如下:【查閱資料】如圖2a.草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H2O,CO,CO2b.白色的無水CuSO4遇水蒸氣會(huì)變成藍(lán)色【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】(1)從環(huán)保角度考慮,該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是____________________。

(2)可選擇圖2實(shí)驗(yàn)裝置中的________(選填“甲”或“乙”)作為虛線中的“熱分解裝置”。

【問題討論】(3)D中濃硫酸的作用是吸水,實(shí)驗(yàn)過程中觀察到B中白色無水CuSO4變成藍(lán)色,C中澄清石灰水變渾濁,E中__________(填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象),

則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H2O,CO,CO2。(4)該興趣小組進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí),先點(diǎn)燃熱分解裝置中的酒精燈,一段時(shí)間后再點(diǎn)燃E處的酒精燈,原因是________________。

(5)若通過F裝置中澄清石灰水變渾濁來證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物中有CO,則需在C和D裝置之間增加盛有____________________(填物質(zhì)的名稱)的洗氣瓶。

【數(shù)據(jù)分析】(6)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3所示,請分析圖3回答下列問題:①過程Ⅰ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

②300℃時(shí)剩余固體只有一種且是鐵的氧化物,試通過計(jì)算確定該氧化物的化學(xué)式________。

【解析】(1)從環(huán)保角度考慮,該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是沒有處理尾氣。(2)“熱分解裝置”應(yīng)該選擇乙裝置。(3)實(shí)驗(yàn)過程中觀察到B中白色無水CuSO4變成藍(lán)色,C中澄清石灰水變渾濁,E中黑色粉末變紅色,則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H2O,CO,CO2。(4)進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí),先點(diǎn)燃熱分解裝置中的酒精燈,一段時(shí)間后再點(diǎn)燃E處的酒精燈,原因是把裝置中的空氣排盡,避免一氧化碳加熱發(fā)生爆炸。(5)若通過F裝置中澄清石灰水變渾濁來證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物中有CO,應(yīng)該把分解生成的二氧化碳除盡,只要在C和D裝置之間增加盛有濃氫氧化鈉溶液的洗氣瓶即可。(6)①通過剩余固體的質(zhì)量可知,過程Ⅰ發(fā)生的反應(yīng)是草酸亞鐵晶體受熱失去結(jié)晶水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeC2O4·2H2OFeC2O4+2H2O。②草酸亞鐵晶體中的鐵元素質(zhì)量為3.6g×=1.12g,草酸亞鐵晶體中的鐵元素完全轉(zhuǎn)化到氧化物中,氧化物中氧元素的質(zhì)量為1.60g-1.12g=0.48g,鐵元素和氧元素的質(zhì)量比為1.12g∶0.48g=7∶3,設(shè)鐵的氧化物的化學(xué)式為FexOy,則有56x∶16y=7∶3,x∶y=2∶3,鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe2O3。答案:(1)沒有處理尾氣(2)乙(3)黑色粉末變紅色(4)把裝置中的空氣排盡,避免一氧化碳加熱發(fā)生爆炸(5)濃氫氧化鈉溶液(6)①FeC2O4·2H2OFeC2O4+2H2O②Fe2O3【加固訓(xùn)練】1.(2020·鄭州模擬)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在分解過程中說法正確的是

(

)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(shí)分解失去H2O和NH3

D.同時(shí)分解失去H2、N2和H2O【解析】選B。根據(jù)NH4VO3在焙燒變化的圖象可知:2NH4VO3====V2O5+2NH3↑+H2O234g

34g

18g210℃時(shí),固體質(zhì)量減少值為1-85.47%=14.53%,380℃時(shí),根據(jù)質(zhì)量減少值為85.47%-77.78%=7.69%,根據(jù)方程式知,生成水時(shí)固體質(zhì)量減少分?jǐn)?shù)小于生成氨氣時(shí),所以210℃時(shí)減少的是氨氣,380℃時(shí)減少的是水,則該反應(yīng)過程中先失去氨氣后失去水,故選B。2.8.34gFeSO4·7H2O(M=278g·mol-1)樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示,下列說法正確的是 (

)A.溫度為78℃時(shí),固體物質(zhì)M的化學(xué)式為FeSO4·5H2OB.溫度為159℃時(shí)固體N的化學(xué)式為FeSO4·2H2OC.在隔絕空氣條件下,由N得到P的化學(xué)方程式為FeSO4·H2OFeSO4+H2OD.取適量380℃時(shí)所得的樣品P,隔絕空氣加熱至650℃,得到一種固體物質(zhì)Q,同時(shí)有兩種無色氣體生成,Q的化學(xué)式為Fe3O4【解析】選C。8.34gFeSO4·7H2O樣品物質(zhì)的量為0.03mol,其中m(H2O)=0.03mol×7×18g·mol-1=3.78g,如晶體全部失去結(jié)晶水,固體的質(zhì)量應(yīng)為8.34g-3.78g=4.56g,可知在加熱到373℃之前,晶體失去部分結(jié)晶水,加熱至635℃時(shí),固體的質(zhì)量為2.40g,應(yīng)為鐵的氧化物,其中n(Fe)=n(FeSO4·7H2O)=0.03mol,m(Fe)=0.03mol×56g·mol