高中化学考察的热重曲线及专练

高中化学考察的热重曲线及专练热重法是在程序控温下，测量物质的质量随温度(或时间)的变化关系。当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。这时热重曲线就不是直线而是有所下降。通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质，（如CuSO4·5H2O中的结晶水）。从热重曲线上我们就可以知道CuSO4·5H2O中的5个结晶水是分三步脱去的。热重法测定，试样量要少，一般2～5mg。试样皿的材质，要求耐高温，对试样、中间产物、最终产物和气氛都是惰性的，即不能有反应活性和催化活性。通常用的试样皿有铂金的、陶瓷、石英、玻璃、铝等。特别要注意，不同的样品要采用不同材质的试样皿，否则会损坏试样皿，如：碳酸钠会在高温时与石英、陶瓷中的SiO2反应生成硅酸钠，所以象碳酸钠一类碱性样品，测试时不要用铝、石英、玻璃、陶瓷试样皿。铂金试样皿，对有加氢或脱氢的有机物有活性，也不适合作含磷、硫和卤素的聚合物样品，因此要加以选择。1.取2.50g胆矾样品，逐渐升温加热分解，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。①a点时固体物质的化学式为________________________。②1000℃时发生反应的化学方程式为______________________。解析：①设a点时固体的摩尔质量为M，则2.50∶2.14＝250∶M，解得M＝214。故其化学式为CuSO4·3H2O。②通过计算可以推断d点处物质为0.80gCuO，而e点处物质的质量为0.72g，则为0.005molCu2O，该反应的化学方程式为4CuO=====1000℃2Cu2O＋O2↑。11.（2011新课标全国，14分）0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示。请回答下列问题：（1）试确定200℃时固体物质的化学式______________（要求写出推断过程）；（2）取270℃所得样品，于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为______________。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为_________，其存在的最高温度是_____________；（3）上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为________________；（4）在0.10mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH=8时，c（Cu2+）=________________mol·L-1（Kap[Cu（OH）2]=2.2×10-20）。若在0.1mol·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2+完全沉淀为CuS，此时溶液中的H+浓度是_______________mol·L-1。解析：（1）0.80gCuSO4·5H2O中含有CuSO4的质量为g51.02501608.0。由图像可知当温度升高到102℃是时CuSO4·5H2O开始部分脱水，在113℃～258℃时剩余固体质量为0.57g，根据原子守恒可计算出此时对应的化学式，设化学式为CuSO4·nH2O，则有51.01816016057.0n，解得n＝1，所以200℃时固体物质的化学式为CuSO4·H2O；（2）由图像可知当温度超过258℃时，剩余物质恰好是CuSO4，高温下分解的化学方程式是CuSO4CuO＋SO3↑；CuO溶于硫酸生成CuSO4，结晶析出生成胆矾即CuSO4·5H2O；由图像可知CuSO4·5H2O存在的最高温度是102℃；（3）SO3溶于水生成硫酸，浓硫酸在加热时与铜反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4△CuSO4＋2H2O＋SO2↑（4）因为Kap[Cu（OH）2]＝c(Cu2＋)·c2(OH－)=2.2×10-20，当溶液的pH=8时，c(OH－)＝10－6，所以c(Cu2＋)＝2.2×10-8；硫酸铜溶液中通入过量H2S气体时反应的化学方程式为：CuSO4＋H2S=H2SO4＋CuS，忽略溶于体积变化根据原子守恒可知生成的硫酸的浓度是0.1mol·L-1，所以H+浓度是0.2mol·L-1。答案：（1）CuSO4·H2O；（2）CuSO4CuO＋SO3↑、CuSO4·5H2O、102℃；（3）Cu＋2H2SO4△CuSO4＋2H2O＋SO2↑（4）2.2×10-8、0.24、将8.34gFeSO4·7H2O样品隔绝空气加热脱水，其热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）见右图。下列说法正确的是（D）A．FeSO4·7H2O晶体中有4种不同结合力的水分子B．在100℃时，M的化学式为FeSO4·6H2OC．在200℃时，N的化学式为FeSO4·3H2OD．380℃的P加热至650℃的化学方程式为：分析：绿矾的相对分子质量为：278，设570℃570℃20．（10分）8.34gFeSO4·7H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示。请回答下列问题。（1）试确定78℃时固体物质M的化学式▲。（2）取适量380℃时所得的样品P，隔绝空气加热至650℃，得到一种固体物质Q，同时有两种无色气体生成，试写出该反应的化学方程式▲。（3）某兴趣小组用如图所示装置设计实验，验证（2）中生成的气态物质，并测定已分解的P的质量（不考虑装置内空气的影响）。①试剂X的名称是▲。②按气流方向连接仪器，用字母表示接口的连接顺序：C→▲。③充分反应后，利用装置Ⅲ中圆底烧瓶内混合物测定已分解的P的质量，其操作步骤为：第一步，向圆底烧瓶内逐滴加入BaCl2溶液，直至沉淀完全；第二步，过滤混合物，在过滤器上将沉淀洗净后，烘干并冷却至室温，称重；第三步，继续烘干冷却并称量，直至连续两次称量质量差不超过0.1g为止。④若最终所得沉淀质量为wg，则已分解的P的质量为▲（填计算式）。20．（10分）278：8.34=x：6.72x=224,（278－224）÷18=3，所以化学式为FeSO4·4H2O278：8.34=x：5.10x=170化学式为：FeSO4·H2O（1）FeSO4·4H2O（2分）（2）2FeSO4====Fe2O3+SO2↑+SO3↑（2分）（3）①品红溶液（2分）②a→b→f→g→d（2分）④（2分）（或其他合理答案）高温5.热重分析法(TG)是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度的关系的一种实验技术。热重分析仪的基本构造由精密天平、程序控温加热炉和记录仪组成；记录仪画出剩余固体质量(m)~炉温(T)曲线,即热重(TG)曲线图。如图为CaC2O4•H2O在N2和O2气氛中的热重曲线。①C点所得固体的化学式为______________________。②CaC2O4•H2O的分解分三个阶段，由图可看出，第二阶段在O2气氛中的反应速率要比在N2气氛中的快，原因是__________________________（结合化学方程式回答）。1.(评判分:6分)第一步反应为CaC2O4·H2O脱水反应,N2和O2对反应无影响,所以热重曲线相同(2分)；第二步反应为CaC2O4的分解,由于CO在O2中氧化放热,使温度升高,加快了反应速率,所以在较低的炉温下CaC2O4即开始分解(2分)；第三步反应为CaCO3的分解,N2和O2对反应无影响,但由于第二步反应分解速率不同,使所生成的CaCO3有所不同,所以曲线有差异(2分)。“热重分析确定物质的组成”类专练1．某化学兴趣小组为了测定烟气脱硫所得石膏的组成(CaSO4·xH2O)即测定x值。做如下实验：将石膏加热使之脱水，加热过程中固体的质量与时间的变化关系如下图所示。数据表明当固体的质量为2.72g后不再改变。求：(1)石膏的化学式为________；(2)图像中AB段对应化合物的化学式为________。2．(2012·安徽高考)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应：PbSO4(s)＋CO2－3(aq)PbCO3(s)＋SO2－4(aq)。某课题组用PbSO4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。(1)上述反应的平衡常数表达式：K＝________________________________________。(2)室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化，在________溶液中PbSO4转化率较大，理由是________。(3)查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb(OH)2]，它和PbCO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物(不考虑PbSO4)的成分提出如下假设，请你完成假设二和假10200203038.4506068.58087.510040060080010001200m/mgT/℃为N2气氛为O2气氛ABC设三：假设一：全部为PbCO3；假设二：________________；假设三：________________。(4)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。①定性研究：请你完成下表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论取一定量样品充分干燥，……②定量研究：取26.7mg的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如图。某同学由图中信息得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：______________________________________________________________________________。3．过氧化钙是一种新型的多功能无机化工产品，常温下是无色或淡黄色粉末，易溶于酸，难溶于水、乙醇等溶剂。某实验小组在实验室用钙盐制取CaO2·8H2O沉淀(该反应是一个放热反应)。(1)仪器X的名称是________。(2)仪器B的作用是________。(3)A为实验室制取氨气的装置，写出A中发生反应的化学方程式：_______________________________________________________________________________________。(4)制取CaO2·8H2O一般在0～5℃的低温下进行，原因是_________________________，生成CaO2·8H2O的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________。(5)2.76gCaO2·8H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线，140℃时完全脱水，杂质受热不分解)如图所示。①试确定60℃时CaO2·xH2O中x＝________。②该样品中CaO2的质量分数为________。4．热重分析法是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度的关系的一种实验技术。现有一CaC2O4·nH2O试样，分别在氮气气氛、氧气气氛中进行热重分析，得到如下热重(TG)曲线。(1)图中曲线上有三个失重台阶，分别表示加热过程中依次发生了三个反应。根据第1步反应的失重数据计算试样CaC2O4·nH2O中的n值(精确到整数)为________。(2)根据第2步反应的失重数据推测第2步反应的化学方程式为___________________；观察曲线说明氧气存在时有利于第2步反应进行，原因是_________________________。(3)第3步反应中释放的气体产物是________。观察曲线可判断出，氧气存在时不利于第3步反应进行，可能原因是_____________________________________________________。答案1．解析：(