2021版高考化学一轮复习核心素养微专题2热重分析判断物质练习含解析鲁科版

2021版高考化学一轮复习核心素养微专题2热重分析判断物质练习含解析鲁科版

热重分析判断物质 ‎1.测定固体物质组成的热重法:‎ 只要物质受热时发生质量变化,都可以用热重法来研究物质的组成。热重法是在控制温度的条件下,测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线,我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。‎ ‎2.热重曲线的分析方法:‎ 坐标曲线题解题时可以拆分为识图、析图、用图三个步骤。其中识图是基础,析图是关键,用图是目的。‎ ‎①识图。识图的关键是三看:一看轴即横、纵坐标所表示的化学含义(自变量X轴和函数Y轴表示的意义),寻找X、Y轴之间的关系,因为这是理解题意和进行正确思维的前提;二看点即曲线中的特殊点(顶点、始点、终点、拐点、交叉点);三看线即曲线的走势(变化趋势是上升、下降、波动、正态、偏态等变化)。‎ ‎②析图。分析图中为什么会出现这些特殊点,曲线为什么有这样的变化趋势和走向,分析曲线变化的因果关系;通过联想,把课本内的有关化学概念、原理、规律等与图象曲线中的图形与相关点建立联系。‎ ‎③用图。将相关的化学知识与图象曲线紧密结合,在头脑中构建新的曲线——知识体系,然后运用新的曲线——知识体系揭示问题的实质,解决实际问题。‎ ‎【典例】PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示,已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2 ·nPbO,列式计算x值和 m∶n 值__________。 ‎ ‎【解析】样品失重的原因是生成了氧气,根据PbO2PbOx+O2↑,有×32=239×4.0%,x=2-=1.4,根据固体组成为mPbO2·nPbO,‎ - 4 -‎ ‎=1.4,==。‎ 答案:根据PbO2PbOx+O2↑,有×32=239×4.0%,x=2-=1.4,根据固体生成mPbO2·nPbO,=1.4,==‎ ‎【方法思路】‎ ‎1.设晶体或样品为1 mol,其质量为m。‎ ‎2.失重一般失水,再失非金属氧化物或氧。‎ ‎3.计算每步固体剩余的质量m(余)=m×固体残留率。‎ ‎4.晶体(样品)中质量不再减少,仍在m(余)中。‎ ‎5.失重最后一般为金属氧化物,由质量守恒得n(金属)∶n(氧),即可求得失重后物质的化学式。‎ ‎1.(计算分析加热过程中的反应方程式)加热MgC2O4·nH2O至‎700 ℃‎分解时,所得固体产物的质量(m)随温度(t)变化的关系曲线。(已知该晶体‎100 ℃‎以上才会逐渐失去结晶水,并大约在‎230 ℃‎时完全失去结晶水)‎ 试回答下列问题:‎ ‎(1)MgC2O4·nH2O中n=________________。 ‎ ‎(2)通过计算确定C点固体物质的化学式:____________________________。 ‎ ‎(3)通过计算确定从E点到F点过程中的化学方程式__________________。 ‎ ‎【解析】(1)MgC2O4·nH2OMgC2O4+nH2O ‎ 112+18n　 　　　18n ‎ ‎1.00 g (1.00-0.76)g - 4 -‎ ‎=,n=2。‎ ‎(2)MgC2O4·2H2OMgC2O4·xH2O+(2-x)H2O ‎ 148　　　　　　　　 18×(2-x)‎ ‎ ‎1.00 g (1.00-0.88)g ‎=,x=1。‎ C点固体的化学式为MgC2O4·H2O。‎ ‎(3)E点处物质与D点物质相同,D处为完全失去结晶水的物质,故为MgC2O4,E处仍为MgC2O4。‎ 设F点镁元素与其他元素组成的化合物为X,利用镁原子守恒。‎ n(MgC2O4)∶n(X)=∶=1∶1,M(X)≈40。‎ 可推测出X即为MgO,故由E点到F点过程的化学方程式为MgC2O4MgO ‎+CO↑+CO2↑。‎ 答案:(1)2　(2)MgC2O4·H2O ‎(3)MgC2O4MgO+CO↑+CO2↑‎ ‎2.(热重曲线综合分析)热重分析法是程序控制温度下,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_________。 ‎ - 4 -‎ ‎(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________________。 ‎ ‎【解析】(1)根据图象可知,第一个台阶为脱水过程,即质量的减少值为分子中水的质量。即=,n=1。‎ ‎(2)由(1)计算可知CaC2O4的物质的量为0.1 mol,第二个台阶后质量为‎10 g,说明生成的固体的摩尔质量为‎100 g·mol-1,因此确定为CaCO3,根据质量守恒得另一种生成物为CO。在有O2存在时,有利于第2步进行,是因为O2可与CO反应,促进反应向分解的方向进行。‎ ‎(3)第三个台阶生成的固体的摩尔质量为‎56 g·mol-1,所以确定为CaO,则分解反应为CaCO3CaO+CO2↑。第2步有O2存在会生成CO2,而第3步物质分解会产生CO2,故第2步产生的CO2会抑制物质分解。‎ 答案:(1)1　(2)CaC2O4CaCO3+CO↑‎ 氧气可与CO反应,促使草酸钙向分解方向进行 ‎(3)CO2　氧气存在时第2步反应产生的CO2会抑制CaCO3CaO+CO2↑进行 - 4 -‎