专题八热重分析物质成分导学案.doc

微专题 热重分析物质成分导学案【热重分析法确定物质成分】1.原理：许多物质受热时会发生分解、脱水、氧化等变化而出现质量变化，分析反应前后元素变化和质量变化，来确定热变化前后固体的成分。2.考查方向：判断物质成分和书写化学方程式【高考题再现】1.（2019年全国卷27题）硫酸铁铵 NH4Fe(SO4)2xH2O 是一种重要铁盐。采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 时，失掉1.5个结晶水，失重5.6% ,已知：M(Fe)=56 则硫酸铁铵晶体的化学式为 _。 2.（2014年新课标全国卷27题）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%（）的残留固体，若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2nPbO，列式计算x值和m：n值_ 。金属氧化物受热分解失重【方法思路】1.原理：金属元素留在剩余固体中，O元素损失2.计算：设样品1mol n金属 m金属，受热分解后再由m金属 m氧n氧，转化成n金属n氧，即可求出失重后物质的化学式。3.金属氧化物受热分解失氧的过程也是金属元素化合价降低的过程，即从高价氧化物变成低价氧化物。3.（2014年江苏18题）碱式碳酸铝镁 MgaAlb(OH)c(CO3)d x H2O 常用作塑料阻燃剂。为确定碱式碳酸铝镁的组成，进行如下实验：准确称取3.390g样品与足量稀盐酸充分反应，生成CO2 0.560L（已换算成标准状况下）。另取一定量样品在空气中加热，样品的固体残留率（固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量100%）随温度的变化如图所示（样品在270时已完全失去结晶水，600以上残留固体为金属氧化物的混合物）。根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的 n(OH): n(CO32) 【热重曲线】由热重分析记录的质量变化对温度的关系曲线称热重曲线。利用物质的热重曲线来研究物质的热变化过程例题1 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CaC2O4nH2O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。已知：M(Ca)=40（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CaC2O4nH2O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 。结晶水合物受热失重【方法思路】1.原理：失重一般是先失水，再失非金属元素，金属元素不会失去。2.计算：转化成物质的量。分别确定结晶水、金属元素的量。失重最后一般为金属氧化物，先求出金属元素，再由质量关系得m氧，转化成n金属n氧，即可求出失重后物质的化学式。例题2 将草酸锌晶体(ZnC2O42H2O)加热分解可得到一种纳米材料。加热过程中固体残留率随温度的变化如图所示，300460 范围内，发生反应的化学方程式为_ 。已知：M(Zn)=65 思考如果把题干中“加热分解”改为“在空气中灼烧”，化学方程式是否一样？例题3 将Ce(SO4)24H2O(摩尔质量为404 gmol1)在空气中加热，样品的固体残留率如图所示。当固体残留率为70.3%时，所得固体可能为 (填字母)。已知：M(Ce)=140ACe(SO4)2 BCe2(SO4)3 CCeOSO4其它物质受热失重【方法思路】1.设晶体为1 mol。分别确定结晶水、金属元素的量2 .计算每步固体剩余的质量(m余)3. 失重最后一般为金属氧化物，先求出金属元素，再由质量关系得m氧，转化成n金属n氧，即可求出失重后物质的化学式。 而失重过程中的物质不一定是金属氧化物 ！【课堂小结】【专题练习】1.（2011年新课标全国卷26）0.80g CuSO45H2O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_；（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_；2在焙烧NH4VO3的过程中，固体质量的减少值(纵坐标)随温度变化的曲线如右上图所示，已知M(V)=51 ，则210 时，剩余固体物质的化学式为_。3. （2010年江苏18题）Co(OH)2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化如图所示。已知：M(Co)=59 已知钴的氢氧化物加热至290时已完全脱水，则1000时，剩余固体成分为 。（填化学式）；在350400范围内，剩余固体成分为 。（填化学式变式练习1 下列说法正确的是（ ）A290 500变化过程中的反应属于非氧化还原反应B5001 000过程中的所有变化均不会有电子转移C290 500变化过程中Co的价态由低价变为高价D5001 000变化过程中Co的价态由高价变为低价变式练习2 在290500 范围内，发生的反应的化学方程式为_。变式练习3 CoC2O4是制备钴的氧化物的重要原料。下图为二水合草酸钴(CoC2O42H2O)在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300 及以上所得固体均为钴氧化物。通过计算确定C点剩余固体的化学成分为_(填化学式)。写出B点对应的物质与O2在225300 发生反应的化学方程式： 。变式练习4 2019年诺贝尔化学奖授予在开发锂离子电池方面做出卓越贡献的三位化学家。锂离子二次电池正极铝钴膜主要含有LiCoO2、Al等，处理该废料的一种工艺如下图所示，下列说法正确的是（ ）A酸溶时H2O2做氧化剂，且温度不宜过高B加氨水调pH的目的是除铝C沉钴的离子方程式为：Co2+C2O42-=CoC2O4D在空气中加热4.41gCoC2O4得到钴的氧化物2.41g，则该氧化物的化学式为Co3