高中化学考察的热重曲线及专练.docx

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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4CuO2Cu2O＋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。

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，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＋2H2SO4CuSO4＋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＋2H2SO4CuSO4＋2H2O＋SO2↑

（4）2.2×10-8、0.2

4、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FeSO4·6H2O

C．在200℃时，N的化学式为FeSO4·3H2O

D．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

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FeSO4·4H2O

278：

8.34=x：

5.10x=170化学式为：

FeSO4·H2O

高温

（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）

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）＋CO（aq）PbCO3（s）＋SO（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