高中化學(xué)考察的熱重曲線和專練

..WORD文檔下載可編輯專業(yè)資料整理分享高中化學(xué)考察的熱重曲線及專練熱重法是在程序控溫下,測量物質(zhì)的質(zhì)量隨溫度<或時間>的變化關(guān)系。當(dāng)被測物質(zhì)在加熱過程中有升華、汽化、分解出氣體或失去結(jié)晶水時,被測的物質(zhì)質(zhì)量就會發(fā)生變化。這時熱重曲線就不是直線而是有所下降。通過分析熱重曲線,就可以知道被測物質(zhì)在多少度時產(chǎn)生變化,并且根據(jù)失重量,可以計算失去了多少物質(zhì),〔如CuSO4·5H2O中的結(jié)晶水。從熱重曲線上我們就可以知道CuSO4·5H2O中的5個結(jié)晶水是分三步脫去的。熱重法測定,試樣量要少,一般2～5mg。試樣皿的材質(zhì),要求耐高溫,對試樣、中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)物和氣氛都是惰性的,即不能有反應(yīng)活性和催化活性。通常用的試樣皿有鉑金的、陶瓷、石英、玻璃、鋁等。特別要注意,不同的樣品要采用不同材質(zhì)的試樣皿,否則會損壞試樣皿,如：碳酸鈉會在高溫時與石英、陶瓷中的SiO2反應(yīng)生成硅酸鈉,所以象碳酸鈉一類堿性樣品,測試時不要用鋁、石英、玻璃、陶瓷試樣皿。鉑金試樣皿,對有加氫或脫氫的有機物有活性,也不適合作含磷、硫和鹵素的聚合物樣品,因此要加以選擇。1.取2.50g膽礬樣品,逐漸升溫加熱分解,分解過程的熱重曲線<樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線>如圖所示。①a點時固體物質(zhì)的化學(xué)式為________________________。②1000℃時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。解析：①設(shè)a點時固體的摩爾質(zhì)量為M,則2.50∶2.14＝250∶M,解得M＝214。故其化學(xué)式為CuSO4·3H2O。②通過計算可以推斷d點處物質(zhì)為0.80gCuO,而e點處物質(zhì)的質(zhì)量為0.72g,則為0.005molCu2O,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CuOeq\o<=,\s\up7<1000℃>>2Cu2O＋O2↑。11.〔2011新課標(biāo)全國,14分0.80gCuSO4·5H2O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下圖所示。請回答下列問題：〔1試確定200℃〔2取270℃所得樣品,于570〔3上述氧化性氣體與水反應(yīng)生成一種化合物,該化合物的濃溶液與Cu在加熱時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________；〔4在0.10mol·L-1硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分?jǐn)嚢?有淺藍色氫氧化銅沉淀生成,當(dāng)溶液的pH=8時,c〔Cu2+=________________mol·L-1〔Kap[Cu〔OH2]=2.2×10-20。若在0.1mol·L-1硫酸銅溶液中通入過量H2S氣體,使Cu2+完全沉淀為CuS,此時溶液中的H+濃度是_______________mol·L-1。解析：〔10.80gCuSO4·5H2O中含有CuSO4的質(zhì)量為。由圖像可知當(dāng)溫度升高到102℃是時CuSO4·5H2O開始部分脫水,在113℃～258℃時剩余固體質(zhì)量為0.57g,根據(jù)原子守恒可計算出此時對應(yīng)的化學(xué)式,設(shè)化學(xué)式為CuSO4·nH2O,則有,解得n＝1,所以200℃時固體物質(zhì)的化學(xué)式為CuSO4·H2O；〔2由圖像可知當(dāng)溫度超過258℃時,剩余物質(zhì)恰好是CuSO4,高溫下分解的化學(xué)方程式是CuSO4570℃CuO＋SO3↑；CuO溶于硫酸生成CuSO4,結(jié)晶析出生成膽礬即CuSO4·5H2O；由圖像可知CuSO4·5H2O存在的最高溫度是570〔3SO3溶于水生成硫酸,濃硫酸在加熱時與銅反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋2H2SO4CuSO4＋2H2O＋SO2↑〔4因為Kap[Cu〔OH2]＝c<Cu2＋>·c2<OH－>=2.2×10-20,當(dāng)溶液的pH=8時,c<OH－>＝10－6,所以c<Cu2＋>＝2.2×10-8；硫酸銅溶液中通入過量H2S氣體時反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CuSO4＋H2S=H2SO4＋CuS,忽略溶于體積變化根據(jù)原子守恒可知生成的硫酸的濃度是0.1mol·L-1,所以H+濃度是0.2mol·L-1。答案：〔1CuSO4·H2O；〔2CuSO4570℃CuO＋SO3↑、CuSO4·5H2O、102℃570〔3Cu＋2H2SO4CuSO4＋2H2O＋SO2↑〔42.2×10-8、0.24、將8.34gFeSO4·7H2O樣品隔絕空氣加熱脫水,其熱重曲線〔樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線見右圖。下列說法正確的是〔D A．FeSO4·7H2O晶體中有4種不同結(jié)合力的水分子 B．在100℃時,M的化學(xué)式為FeSO4·6H2 C．在200℃時,N的化學(xué)式為FeSO4·3H2 D．380℃的P加熱至650分析：綠礬的相對分子質(zhì)量為：278,設(shè)20．〔10分8.34gFeSO4·7H2O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下圖所示。請回答下列問題?！?試確定78℃時固體物質(zhì)M的化學(xué)式▲〔2取適量380℃時所得的樣品P,隔絕空氣加熱至650℃,得到一種固體物質(zhì)Q,同時有兩種無色氣體生成,試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式〔3某興趣小組用如圖所示裝置設(shè)計實驗,驗證〔2中生成的氣態(tài)物質(zhì),并測定已分解的P的質(zhì)量〔不考慮裝置內(nèi)空氣的影響。試劑X的名稱是▲。②按氣流方向連接儀器,用字母表示接口的連接順序：C→▲。③充分反應(yīng)后,利用裝置Ⅲ中圓底燒瓶內(nèi)混合物測定已分解的P的質(zhì)量,其操作步驟為：第一步,向圓底燒瓶內(nèi)逐滴加入BaCl2溶液,直至沉淀完全；第二步,過濾混合物,在過濾器上將沉淀洗凈后,烘干并冷卻至室溫,稱重；第三步,繼續(xù)烘干冷卻并稱量,直至連續(xù)兩次稱量質(zhì)量差不超過0.1g為止。④若最終所得沉淀質(zhì)量為wg,則已分解的P的質(zhì)量為▲〔填計算式。20．〔10分278：8.34=x：6.72x=224,〔278－224÷18=3,所以化學(xué)式為FeSO4·4H2O278：8.34=x：5.10x=170化學(xué)式為：FeSO4·H2O高溫〔1FeSO4·4H2O〔2分高溫〔22FeSO4====Fe2O3+SO2↑+SO3↑〔2分〔3①品紅溶液〔2分②a→b→f→g→d〔2分④〔2分〔或其他合理答案5.熱重分析法<TG>是在程序控制溫度下,測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度的關(guān)系的一種實驗技術(shù)。熱重分析儀的基本構(gòu)造由精密天平、程序控溫加熱爐和記錄儀組成；記錄儀畫出剩余固體質(zhì)量<m>~爐溫<T>曲線,即熱重<TG>曲線圖。如圖為CaC2O4?H2O在N2和O2氣氛中的熱重曲線。①C點所得固體的化學(xué)式為______________________。②CaC2O4?H2O的分解分三個階段,由圖可看出,第二階段在O2氣氛中的反應(yīng)速率要比在N2氣氛中的快,原因是__________________________〔結(jié)合化學(xué)方程式回答。1.<評判分:6分>第一步反應(yīng)為CaC2O4·H2O脫水反應(yīng),N2和O2對反應(yīng)無影響,所以熱重曲線相同<2分>；第二步反應(yīng)為CaC2O4的分解,由于CO在O2中氧化放熱,使溫度升高,加快了反應(yīng)速率,所以在較低的爐溫下CaC2O4即開始分解<2分>；第三步反應(yīng)為CaCO3的分解,N2和O2對反應(yīng)無影響,但由于第二步反應(yīng)分解速率不同,使所生成的CaCO3有所不同,所以曲線有差異<2分>。"熱重分析確定物質(zhì)的組成"類專練1．某化學(xué)興趣小組為了測定煙氣脫硫所得石膏的組成<CaSO4·xH2O>即測定x值。做如下實驗：將石膏加熱使之脫水,加熱過程中固體的質(zhì)量與時間的變化關(guān)系如下圖所示。數(shù)據(jù)表明當(dāng)固體的質(zhì)量為2.72g后不再改變。求：<1>石膏的化學(xué)式為________；<2>圖像中AB段對應(yīng)化合物的化學(xué)式為________。2．<2012·XX高考>工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛的過程中,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>＋COeq\o\al<2－,3><aq>PbCO3<s>＋SOeq\o\al<2－,4><aq>。某課題組用PbSO4為原料模擬該過程,探究上述反應(yīng)的實驗條件及固體產(chǎn)物的成分。<1>上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式：K＝________________________________________。<2>室溫時,向兩份相同的PbSO4樣品中分別加入同體積、同濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化,在________溶液中PbSO4轉(zhuǎn)化率較大,理由是________。<3>查閱文獻：上述反應(yīng)還可能生成堿式碳酸鉛[2PbCO3·Pb<OH>2],它和PbCO3受熱都易分解生成PbO。該課題組對固體產(chǎn)物<不考慮PbSO4>的成分提出如下假設(shè),請你完成假設(shè)二和假設(shè)三：假設(shè)一：全部為PbCO3；假設(shè)二：________________；假設(shè)三：________________。<4>為驗證假設(shè)一是否成立,課題組進行如下研究。①定性研究：請你完成下表中內(nèi)容。實驗步驟<不要求寫出具體操作過程>預(yù)期的實驗現(xiàn)象和結(jié)論取一定量樣品充分干燥,……②定量研究：取26.7mg的干燥樣品,加熱,測得固體質(zhì)量隨溫度的變化關(guān)系如圖。某同學(xué)由圖中信息得出結(jié)論：假設(shè)一不成立。你是否同意該同學(xué)的結(jié)論,并簡述理由：______________________________________________________________________________。3．過氧化鈣是一種新型的多功能無機化工產(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。某實驗小組在實驗室用鈣鹽制取CaO2·8H2O沉淀<該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)>。<1>儀器X的名稱是________。<2>儀器B的作用是________。<3>A為實驗室制取氨氣的裝置,寫出A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________________________。<4>制取CaO2·8H2O一般在0～5℃的低溫下進行,原因是_________________________,生成CaO2·8H2O的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________________________________________________________________。<5>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℃時完全脫水,雜質(zhì)受熱不分解>如圖所示。①試確定60℃時CaO2·xH2O中x＝________。②該樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。4．熱重分析法是在程序控制溫度下,測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度的關(guān)系的一種實驗技術(shù)?，F(xiàn)有一CaC2O4·nH2O試樣,分別在氮氣氣氛、氧氣氣氛中進行熱重分析,得到如下熱重<TG>曲線。<1>圖中曲線上有三個失重臺階,分別表示加熱過程中依次發(fā)生了三個反應(yīng)。根據(jù)第1步反應(yīng)的失重數(shù)據(jù)計算試樣CaC2O4·nH2O中的n值<精確到整數(shù)>為________。<2>根據(jù)第2步反應(yīng)的失重數(shù)據(jù)推測第2步反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________；觀察曲線說明氧氣存在時有利于第2步反應(yīng)進行,原因是_________________________。<3>第3步反應(yīng)中釋放的氣體產(chǎn)物是________。觀察曲線可判斷出,氧氣存在時不利于第3步反應(yīng)進行,可能原因是_____________________________________________________。答案1．解析：<1>CaSO4·xH2Oeq\o<=,\s\up7<△>,\s\do5<>>CaSO4＋xH2O1molxmoleq\f<2.72g,136g/mol>eq\f<3.44g－2.72g,18g/mol>x＝2<2>AB段表明CaSO4·2H2O在加熱過程中失去一部分結(jié)晶水。設(shè)失去x個水。則有：CaSO4·2H2Oeq\o<=,\s\up7<△>,\s\do5<>>CaSO4·<2－x>H2O＋xH2O1molxmoleq\f<3.44g,172g/mol>eq\f<3.44－2.90,18>molx＝eq\f<3,2>所以AB段對應(yīng)化合物的化學(xué)式為CaSO4·eq\f<1,2>H2O。答案：<1>CaSO4·2H2O<2>CaSO4·eq\f<1,2>H2O2．解析：<1>因固態(tài)物質(zhì)或純液態(tài)物質(zhì)的濃度為常數(shù),故反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f<cSO\o\al<2－,4>,cCO\o\al<2－,3>>。<2>使用Na2CO3溶液PbSO4轉(zhuǎn)化率高是因為同濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液,Na2CO3溶液中COeq\o\al<2－,3>濃度大,促使反應(yīng)：PbSO4<s>＋COeq\o\al<2－,3><aq>PbCO3<s>＋SOeq\o\al<2－,4><aq>向右進行。<3>結(jié)合信息可知得到兩種固體,可形成三種情況：①PbCO3、②2PbCO3·Pb<OH>2、③PbCO3與2PbCO3·Pb<OH>2。<4>①PbCO3受熱分解生成PbO與CO2,Pb<OH>2受熱分解產(chǎn)生PbO與H2O,利用無水硫酸銅來檢驗分解后是否有H2O生成來判斷假設(shè)一是否成立。②由PbCO3分解的方程式可知若固體全部為PbCO3,則26.7mg固體完全分解后可得到22.3mg固體<PbO>,結(jié)合圖中數(shù)據(jù)可知假設(shè)一不成立；又因為實驗最終得到的固體質(zhì)量與全部為PbCO3分解所得到的固體質(zhì)量相差不大,可能是實驗過程中產(chǎn)生的誤差引起的,此時假設(shè)一成立。答案：<1>eq\f<cSO\o\al<2－,4>,cCO\o\al<2－,3>>或eq\f<[SO\o\al<2－,4>],[CO\o\al<2－,3>]><2>Na2CO3Na2CO3溶液中的c<COeq\o\al<2－,3>>大<3>全部為2PbCO3·Pb<OH>2PbCO3與2PbCO3·Pb<OH>2<4>①實驗步驟<不要求寫出具體操作過程>預(yù)期的實驗現(xiàn)象和結(jié)論充分加熱樣品,將產(chǎn)生的氣體通入盛有無水硫酸銅的干燥管若無水硫酸銅不變藍,則假設(shè)一成立；若無水硫酸銅變藍,則假設(shè)一不成立②同意,若全部為PbCO3時,26.7mg完全分解后最終固體質(zhì)量應(yīng)為22.3mg<或：不同意,實驗最終得到固體的質(zhì)量與全部為PbCO3分解所得固體質(zhì)量相差不大,可能是實驗過程中產(chǎn)生的誤差引起的><本題屬于開放性試題,合理答案均可>3．解析：由圖可以看出A為實驗室制備氨氣：Ca<OH>2＋2NH4Cleq\o<=,\s\up7<△>>CaCl2＋2NH3↑＋2H2O,由于NH3極易溶于水,為了防止倒吸,用干燥管代替導(dǎo)管。雙氧水通過分液漏斗<X>進入低溫的三頸燒瓶,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)