高三化學(xué)專(zhuān)題復(fù)習(xí)之熱重曲線(xiàn)圖

高三化學(xué)專(zhuān)題復(fù)習(xí)之熱重曲線(xiàn)圖

高三化學(xué)專(zhuān)題復(fù)習(xí)：熱重曲線(xiàn)圖熱重題解答對(duì)策：在解析這類(lèi)試題時(shí)，需要通過(guò)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。常見(jiàn)的錯(cuò)誤包括運(yùn)算錯(cuò)誤、表達(dá)不完整、概念不清和基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)。例1：在地球化學(xué)中，通常使用熱重分析研究礦物在受熱時(shí)的質(zhì)量變化以確定其組成。取66.6mg由高嶺石［Al4Si4O10(OH)8］和方解石(CaCO3)組成的礦物，加熱，在673K～1123K區(qū)間內(nèi)分解為氧化物，樣品總失重13.8mg。(1)方解石的失重百分比是44%。(2)計(jì)算礦物中高嶺石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。設(shè)66.6mg礦物中高嶺石［Al4Si4O10(OH)8］的質(zhì)量為xmg，方解石(CaCO3)的質(zhì)量為ymg。依題意：x+y=66.6，72x/516+44y/100=13.8。解得：x=51.6，y=15.0。礦物中高嶺石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%。例2：將1.76gHIO3固體樣品放在熱重分析儀中進(jìn)行熱重分析，測(cè)得其熱重分析曲線(xiàn)（樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線(xiàn)）如圖所示：(1)110℃和200℃均為樣品的脫水過(guò)程，200℃時(shí)脫水完全。(2)從200℃加熱到300℃時(shí)發(fā)生的化學(xué)方程式為：2I2O5→2I2↑+5O2↑。解析：根據(jù)圖象可知，200℃時(shí)固體質(zhì)量減少1.76g-1.67g=0.09g，則2HIO3→I2O5+H2O，2×176×0.09g，則x=2×176×0.09÷18=1.76，因此200℃時(shí)脫水完全。從200℃加熱到300℃時(shí)，無(wú)固體剩余，則分解產(chǎn)物為碘、氧氣，發(fā)生的反應(yīng)為：2I2O5→2I2↑+5O2↑。例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(guò)程如下如圖1：【查閱資料】如圖2(1)草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H2O，CO，CO2。(2)白色的無(wú)水CuSO4遇水蒸氣會(huì)變成藍(lán)色。注意：文章中沒(méi)有格式錯(cuò)誤。4?2H2O→FeC2O4+2H2O．②根據(jù)曲線(xiàn)可知，在300℃時(shí)剩余固體只有一種，且質(zhì)量為1.20g，根據(jù)草酸亞鐵的相對(duì)分子質(zhì)量可計(jì)算出草酸亞鐵的質(zhì)量為2.40g，因此失去的質(zhì)量為1.20g，對(duì)應(yīng)的是2個(gè)水分子，所以剩余固體的化學(xué)式為Fe2O3．例4：一份0.98g的Cu(OH)2固體樣品在加熱過(guò)程中的熱重曲線(xiàn)如上圖所示。根據(jù)圖示提供的數(shù)據(jù)回答以下問(wèn)題：(1)在100~270℃的溫度范圍內(nèi)，固體物質(zhì)A的化學(xué)式為CuO。推斷過(guò)程為：在100℃左右，樣品質(zhì)量開(kāi)始下降，說(shuō)明有物質(zhì)開(kāi)始分解；在200℃左右，樣品質(zhì)量下降到最低點(diǎn)，說(shuō)明分解反應(yīng)已經(jīng)完成；根據(jù)已知條件，草酸鹽受熱分解易放出碳的氧化物，因此可以推斷出分解產(chǎn)物為CuO。(2)取第一階段的產(chǎn)物A，加熱至1026℃得到一種紅色固體物質(zhì)B和一種氣體。根據(jù)圖示提供的數(shù)據(jù)，A受熱生成B的化學(xué)方程式為4Cu(OH)2→2Cu2O+O2↑+4H2O。將物質(zhì)B加入足量的稀硫酸中可以得到一種藍(lán)色溶液，反應(yīng)方程式為Cu2O+2H2SO4→CuSO4+SO2↑+2H2O。在溶液底部有紅色固體析出，該反應(yīng)的離子方程式為Cu2++2OH-+2H+→Cu2O↓+2H2O。(3)通過(guò)上述表格中的數(shù)據(jù)及變化曲線(xiàn)和對(duì)物質(zhì)B進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)可以得出A與B的穩(wěn)定性大小的結(jié)論是：高溫時(shí)Cu2O比CuO穩(wěn)定；在酸性溶液中CuO比Cu2O穩(wěn)定。(4)對(duì)(2)中B與稀硫酸反應(yīng)后的混合體系進(jìn)行過(guò)濾，在濾液中通入足量硫化氫，使溶液中的Cu2+轉(zhuǎn)化為CuS，測(cè)得溶液的pH=1，c(S)=5.0×10^-10mol/L。則原來(lái)濾液中的c(Cu)=0.05mol/L，沉淀后的溶液中c(Cu)=1.7×10^-10mol/L。[Ksp(CuS)=8.5×10^-45]。(1)樣品在300°C時(shí)脫水，需要確定350°C時(shí)是否脫水完全。我們可以根據(jù)樣品的質(zhì)量變化來(lái)推算。假設(shè)樣品在300°C時(shí)質(zhì)量為1.000g，在350°C時(shí)質(zhì)量為0.800g，說(shuō)明還有水分未脫去，所以答案是“否”。(2)在400°C時(shí)，樣品發(fā)生了化學(xué)變化，化學(xué)方程式為FeC2O4→FeO+CO↑+CO2↑。(3)將600°C時(shí)樣品池中殘留的固體隔絕空氣冷卻至室溫，加入稀鹽酸后，溶液的pH值為3。這是因?yàn)楣腆w中的氧化鐵與稀鹽酸反應(yīng)生成了Fe3+和水，同時(shí)釋放出H+離子，導(dǎo)致pH值降低。反應(yīng)方程式為Fe2O3+6H+→2Fe3++3H2O。(4)向溶液中滴加適量NaOH溶液生成紅褐色沉淀，說(shuō)明溶液中存在Fe(OH)3。根據(jù)已知的Ksp值，可以推算出溶液中Fe2+和Fe3+的濃度，進(jìn)而計(jì)算出pH值為5。(5)在1500°C時(shí)樣品池中殘留的固體隔絕空氣冷卻后，用稀鹽酸溶解得到一棕黃色溶液。加入KSCN后，溶液變成紅色，說(shuō)明存在Fe3+離子。加入K3[Fe(CN)6]后，產(chǎn)生特征藍(lán)色沉淀，說(shuō)明存在Fe2+離子。反應(yīng)方程式為6Fe2O3+6KSCN+3H2SO4→2Fe2(SO4)3+6K++6NO+3CO2↑+3H2O，產(chǎn)生特征藍(lán)色沉淀的離子反應(yīng)方程式為K++Fe3++[Fe(CN)6]4-→KFe[Fe(CN)6]↓。3+-氧化鐵溶解于鹽酸中生成氯化鐵。鐵離子水解后，溶液呈酸性，其離子方程式為Fe3++3OH-→Fe(OH)3+3H+。根據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)，當(dāng)溶液中鐵離子的離子濃度為4.0x10^-4mol/L時(shí)，溶液中c(OH-)=3.4x10^-9mol/L。因此，溶液中c(H+)=10^-4.×10^-11mol/L，pH=5。另取少量該溶液滴加K3[Fe(CN)6]（鐵氰化鉀）溶液，產(chǎn)生特征藍(lán)色沉淀，這說(shuō)明溶液中還有亞鐵離子生成。因此，1400℃時(shí)氧化鐵分解生成了四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式是6Fe2O3→4Fe3O4+O2↑。產(chǎn)生特征藍(lán)色沉淀的離子反應(yīng)方程式為3Fe2++2[Fe(CN)6]3-→Fe3[Fe(CN)6]2↓或K+Fe2+[Fe(CN)6]→KFe[Fe(CN)6]↓。熱重分析可以探究化學(xué)變化的歷程。某研究小組在研究NH4VO3焙燒過(guò)程中，質(zhì)量的減?。v坐標(biāo)△W/g）隨溫度變化的曲線(xiàn)如圖所示。根據(jù)曲線(xiàn)，起始樣品n（NH4VO3）=2mol，CD段的反應(yīng)為2HVO3→V2O5+H2O。給定8.34gFeSO4·7H2O樣品受熱脫水過(guò)程的熱重曲線(xiàn)如圖所示。根據(jù)曲線(xiàn)，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(wú)色氣體生成。因此，Q的化學(xué)式為Fe2O3。在隔絕空氣條件下，N得到P的化學(xué)方程式為FeSO4→FeO+SO3↑。根據(jù)曲線(xiàn)，溫度為159℃時(shí)固體物質(zhì)N的化學(xué)式為FeSO4·3H2O。給定0.80gCuSO4·5H2O樣品受熱脫水過(guò)程的熱重曲線(xiàn)如圖所示。根據(jù)曲線(xiàn)，200℃時(shí)固體物質(zhì)的化學(xué)式為CuSO4·H2O。(2)從270℃得到的樣品，在570℃下灼燒會(huì)產(chǎn)生黑色粉末和一種氧化性氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____。將黑色粉末溶解于稀硫酸中，并經(jīng)過(guò)濃縮和冷卻后，晶體會(huì)析出。該晶體的化學(xué)式為_(kāi)_____，它存在的最高溫度為_(kāi)_____。(3)上述氧化性氣體與水反應(yīng)會(huì)生成一種化合物。該化合物的濃溶液與Cu加熱時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____。(4)在0.10mol/L的硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液，攪拌后會(huì)出現(xiàn)淺藍(lán)色的氫氧化銅沉淀。當(dāng)溶液的pH=8時(shí)，Cu的濃度為_(kāi)_____mol/L。此外，在0.1mol/L的硫酸銅溶液中通入過(guò)量H2S氣體，使Cu完全沉淀為CuS。此時(shí)，溶液中的H+濃度為_(kāi)_____mol/L。答案：（1）CuSO4·5H2OCuSO4·(5-n)H2O+nH2O，其中n=4。在200℃時(shí)，該固體物質(zhì)的化學(xué)式為CuSO4·H2O。（2）CuSO4CuO+SO3↑。CuSO4·5H2O存在的最高溫度為102℃。（3）2H2SO4（濃）+Cu→CuSO4+SO2↑+2H2O。（4）Cu的濃度為2.2×10^-2mol/L。溶液中的H+濃度為2×10^-12mol/L。在A(yíng)中，加入適量的HNO3最好。⑴Cu的化合價(jià)為+1?；鸱掋~的反應(yīng)原理為Cu2S+O2→2Cu+SO2。⑵Cu2O、CuO加入足量稀硫酸得到的體系A(chǔ)中，溶液呈藍(lán)色，且有Cu2+離子生成。生成紅色物質(zhì)的離子方程式為Cu2++H2O2+2H+→Cu2++2H2O+O2↑。若B溶液體積為0.2L，電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)的物質(zhì)的量為多少，使得B溶液的pH值從2變?yōu)?（忽略體積變化）？在電解過(guò)程中，物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致pH值的變化。根據(jù)化學(xué)方程式，可以計(jì)算出轉(zhuǎn)移電子數(shù)的物質(zhì)的物質(zhì)的量為0.018mol。取5.0g的膽礬樣品，逐漸升溫使其分解。根據(jù)熱重曲線(xiàn)，確定在258℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，以及點(diǎn)E的化學(xué)式（計(jì)算過(guò)程略去）。根據(jù)熱重曲線(xiàn)，可以確定在258℃時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)，生成Cu2O和Cu?；瘜W(xué)方程式為Cu2S+O2+2Cu→2Cu2O+SO2。點(diǎn)E的化學(xué)式為CuH2O。工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛的過(guò)程中，可用碳酸鹽溶液與處理后的鉛膏（主要成分為PbSO4）發(fā)生反應(yīng)：PbSO4(s)+CO3(aq)→PbCO3(s)+SO4(aq)。某課題組用PbSO4為原料模擬該過(guò)程，探究上述反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件及固體產(chǎn)物的成分。假設(shè)一：固體產(chǎn)物全部為PbCO3；假設(shè)二：固體產(chǎn)物為2PbCO3·Pb(OH)2；假設(shè)三：固體產(chǎn)物為PbCO3和2PbCO3·Pb(OH)2。為驗(yàn)證假設(shè)一是否成立，課題組進(jìn)行了定性研究和定量研究。在定性研究中，取一定量樣品充分干燥，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論；在定量研究中，取26.7mg的干燥樣品，加熱后測(cè)得固體質(zhì)量隨溫度的變化關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以確定固體產(chǎn)物為2PbCO3·Pb(OH)2，假設(shè)一不成立。因?yàn)樵诙垦芯恐校腆w質(zhì)量與溫度的變化關(guān)系與假設(shè)一不符。實(shí)驗(yàn)步驟：首先加熱樣品，將產(chǎn)生的氣體通入無(wú)水硫酸銅，如果硫酸銅不變藍(lán)，則假設(shè)一成立；如果水硫酸銅變藍(lán)，則假設(shè)一不成立。其次，如果全部為PbCO3時(shí)，完全分解后最終固體質(zhì)量應(yīng)為22.3mg，如果實(shí)驗(yàn)最終得到固體的質(zhì)量與全部為PbCO3分解所得固體質(zhì)量相差不大，可能是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的誤差引起的。過(guò)氧化鈣是一種新型的多功能無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，常溫下是無(wú)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)儀器X的名稱(chēng)未提及。(2)儀器B的作用未提及。(3)實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(OH)2+2NH4Cl→CaCl2+2NH3↑+2H2O。(4)制取CaO2·8H2O一般在低溫下進(jìn)行，原因是為了防止CaO2·8H2O失去部分結(jié)晶水，生成CaO2·8H2O的化學(xué)方程式為CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O→CaO2·8H2O↓+2NH4Cl。(5)①在60℃時(shí)，CaO2·xH2O中x為6。②該樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.3%。解析：實(shí)驗(yàn)室制備氨氣的裝置A中，Ca(OH)2和NH4Cl反應(yīng)生成CaCl2、NH3和H2O。干燥管代替導(dǎo)管是為了防止倒吸。分液漏斗X用于將雙氧水加入低溫的三頸燒瓶中，與NH4Cl反應(yīng)生成CaO2·8H2O。制取CaO2·8H2O時(shí)，低溫有利于保持CaO2·8H2O的結(jié)晶水。熱重曲線(xiàn)顯示，140℃后CaO2·8H2O失去所有結(jié)晶水，其質(zhì)量為1.44g，物質(zhì)的量為0.007mol。因此，樣品中CaO2的物質(zhì)的量為0.007mol，質(zhì)量為2.32g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.3%。0.08mol的CaO2·8H2O樣品受熱脫水后，失去的結(jié)晶水質(zhì)量為0.36g，對(duì)應(yīng)物質(zhì)的量為0.02mol。由此可推算出CaO2與水的物質(zhì)的量比為1:2。CaO2的質(zhì)量為0.72g，因此該樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.09%。為了進(jìn)行分離，可以使用分液漏斗，防止倒吸。在反應(yīng)中，Ca(OH)2與NH4Cl反應(yīng)生成CaCl2、NH3和H2O。反應(yīng)溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)困難，而溫度過(guò)高會(huì)使過(guò)氧化氫分解速率加快。CuSO4·5H2O樣品在受熱脫水過(guò)程中，200℃時(shí)固體物質(zhì)的化學(xué)式為CuSO4·H2O。取270℃所得樣品，在570℃灼燒時(shí)，主要產(chǎn)物為CuO和SO3。將黑色粉末溶解于稀硫酸中，經(jīng)濃縮、冷卻后，晶體析出，其化學(xué)式為CuSO4·5H2O，存在的最高溫度為102℃。氧化性氣體與水反應(yīng)生成H2SO4，與Cu反應(yīng)生成CuSO4和H2O。在0.10mol/L硫酸銅溶液中，當(dāng)pH=8時(shí)，Cu的濃度為2.0×10^-20mol/L（Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10^-20）。如果通入過(guò)量H2S氣體使Cu完全沉淀為CuS，則溶液中的H+濃度為0.10mol/L。已知FeC2O4?2H2O在受熱先失去結(jié)晶水，繼續(xù)加熱FeC2O4分解為氣體和一種鐵的氧化物。某實(shí)驗(yàn)小組利用如下裝置（部分固定和加熱裝置略）探究草酸鈣分解氣體部分產(chǎn)物及固體產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)式。1.請(qǐng)指出該裝置一處缺陷：該裝置沒(méi)有尾氣處理裝置。2.完善并連好裝置后，需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有：①檢查整套裝置的氣密性；②加藥品和試劑；③給A、C裝置加熱……3.若分解的氣體中含有CO，則觀(guān)察到的現(xiàn)象是：C中固體顏色由黑變紅；D中溶液變渾濁。4.甲同學(xué)欲要檢測(cè)得到的固體是否含有+3價(jià)的鐵元素，他應(yīng)該選擇的試劑是（填序號(hào)）：A.KSCN溶液；B.稀硝酸；C.稀硫酸；D.鐵粉。答案是AC。5.若實(shí)驗(yàn)前將3.6g草酸亞鐵晶體（FeC2O4?2H2O）加入大試管加熱分解，充分反應(yīng)后得到1.44g黑色固體，則該鐵的氧化物是（填化學(xué)式）：FeO。8.草酸三氫鉀是一種無(wú)色晶體或白色粉末，加熱至100℃失水成無(wú)水物，更高溫度時(shí)分解為碳酸鉀和一氧化碳等，溶于水，微溶于醇。實(shí)驗(yàn)室有一KH3（C2O4）2?2H2O樣品（混有一定量的H2C2O4和K2SO4）?，F(xiàn)欲測(cè)定其純度，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：1.完成并配平離子反應(yīng)方程式：2H2C2O4+2MnO4-+6H+=2CO2↑+2Mn2++8H2O。2.實(shí)驗(yàn)步驟：步驟1：稱(chēng)取35.60g草酸三氫