11　第一部分　第二章　微专题4　热重分析法确定物质的成分

热重分析法确定物质的成分热重分析法是指在一定的温度下，测定固体残留质量或残留率，进而分析确定成分。其一般思路为(1)先确定分解前样品物质的物质的量或假设其为1mol。(2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物。(3)计算每步固体剩余的质量(m余)m余m×(4)晶体中金属质量不再减少，仍在m余中。(5)失重最后一般为金属氧化物，由元素守恒得m氧，由n金属∶n氧即可求出失重后物质的化学式。为研究一水草酸钙(CaC2O4·H2O)的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50g样品加热，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×(1)300℃时残留固体的成分为________。(2)900℃时残留固体的成分为________。①盐的水合物△-H2②n确定300℃时残留物为CaC2③m确定900℃[答案](1)CaC2O4(2)CaO1．(2024·江苏卷，节选)将8.84mgNdOHCO3(摩尔质量为221g·mol-1)在氮气氛围中焙烧，剩余固体质量随温度变化曲线如图所示。550～600℃时，所得固体产物可表示为NdaOb_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出计算过程)。[Mr(Nd)＝144][解析]n[Nd(OH)CO3]＝8.84×10-3g221g·mol-1＝4×10-5mol，其中n(OH－)＝4×10-5mol，550～600℃时，Nd(OH)CO3生成NdaOb(CO3)c，质量减少8.84mg－7.60mg＝1.24mg，焙烧产物中不含有氢元素，则根据2OH－～H2O，可知焙烧过程中生成的H2O的质量为12×4×10-5mol×18g·mol-1×103mg·g-1＝0.36mg，则生成的CO2的质量为1.24mg－0.36mg＝0.88mg，根据CO32-～CO2，发生反应的CO32-的物质的量为0.88×10-3g44g·mol-1＝2×10-5mol，起始固体中含有的CO32-的物质的量＝n[Nd(OH)CO3]＝4×10-5mol，则剩余固体中CO32-的物质的量为4×10-5mol－2×10-5mol＝2×10-5mol，焙烧过程中，Nd[答案]2∶1，8.84mgNd(OH)CO3的物质的量为4×10-5mol，550～600℃时，固体分解产生H2O与CO2，质量共减少1.24mg，其中n(H2O)＝2×10-5mol，m(H2O)＝0.36mg，则m(CO2)＝1.24mg－0.36mg＝0.88mg，n(CO2)＝2×10-5mol，发生反应的n(CO32-)＝n(CO2)＝2×10-5mol，剩余固体中n(CO32-)＝4×10-5mol－2×10-5mol＝2×10-5mol，n(Nd3+)＝n2．(2023·全国乙卷)在N2气氛中，FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示：根据上述实验结果，可知x＝________，y＝________。[解析]FeSO4·7H2O分解得到FeSO4·xH2O的化学方程式为FeSO4·7H2O△FeSO4·xH2O＋(7－x)H2O，根据热重曲线可列方程得18×7-x278×100%＝19.4%，解得x≈4，同理可得[答案]413．将8.34gFeSO4·7H2O样品隔绝空气加热，升温过程中固体的质量变化如图。下列说法正确的是()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FeSO4·6H2OC．在200℃时，N的化学式为FeSO4·3H2OD．380℃的P加热至650℃的化学方程式为2FeSO4△Fe2O3＋SO2↑＋SO3D[n(FeSO4·7H2O)＝0.03mol，第一阶段失重(8.34－6.72)g＝1.62g，即1.62g18g·mol-1＝0.09molH2O，即1molFeSO4·7H2O失去3molH2O，所以M的化学式为FeSO4·4H2O，B错误；同理，第二阶段失重(6.72－5.10)g＝1.62g，即0.09molH2O，所以N的化学式为FeSO2·H2O，C错误；第三阶段失重(5.10－4.56)g＝0.54g，即0.03molH2O，所以P的化学式为FeSO4，所以FeSO4·7H2O晶体中有3种不同结合力的水分子，A错误；Q点，n(Fe)∶n(O)＝0.03mol∶2.40g-0.03mol×56g·mol-116g·mol-1＝2∶3，所以产物为Fe24．在焙烧NH4VO3的过程中，固体残留率(纵坐标)随温度变化的曲线如图所示，210℃时，剩余固体物质的化学式为________。[解析]NH4VO3分解的过程中生成氨和HVO3，HVO3进一步分解生成V2O5，210℃时若分解生成HVO3和氨，则剩余固体占起始固体百分含量为100117×100%≈85.47%，符合，所以210℃时，剩余固体物质的化学式为HVO3[答案]HVO3阶段精准补漏(二)(考查范围：对应学案5～7分值：60分)1．(2025·广东卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是()A．1mol18O2的中子数比1mol16O2的多2NAB．1molFe与水蒸气完全反应，生成H2的数目为2NAC．在1L0.1mol·L-1的NH4Cl溶液中，NH4+的数目为D．标准状况下的22.4LCl2与足量H2反应，形成的共价键数目为2NAD[1分子18O2含有的中子数为20，1分子16O2含有的中子数为16，故1mol18O2的中子数比1mol16O2的多4NA，A错误；Fe与水蒸气发生反应：3Fe＋4H2O(g)高温Fe3O4＋4H2，则1molFe与水蒸气完全反应，生成H2的数目为43NA，B错误；在1L0.1mol·L-1的NH4Cl溶液中，由于NH4+会发生水解，故NH4+的数目小于0.1NA，C错误；Cl2和H2发生反应：2．(2025·湖南卷)加热时，浓硫酸与木炭发生反应：2H2SO4(浓)＋C△CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(A．12g12C含质子数为6NAB．常温常压下，6.72LCO2含σ键数目为0.6NAC．1.0LpH＝1的稀硫酸中含H＋数目为0.2NAD．64gSO2与16gO2充分反应得到SO3的分子数为NAA[12g的12C的物质的量为1mol，每个12C原子含有6个质子，因此总质子数为6NA，A正确；常温常压下，6.72LCO2的物质的量小于0.3mol，每个CO2分子含2个σ键，总σ键数小于0.6NA，B错误；pH＝1的稀硫酸中，H＋浓度为0.1mol·L-1，1L溶液中H＋数目为0.1NA，而非0.2NA，C错误；SO2与O2生成SO3的反应为可逆反应，无法完全转化，实际生成的SO3分子数小于NA，D错误。]3．(2025·河北卷)设NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是()A．18gH2O晶体内氢键的数目为2NAB．1L1mol·L-1的NaF溶液中阳离子总数为NAC．28g环己烷和戊烯的混合物中碳原子的数目为2NAD．铅酸蓄电池负极增重96g，理论上转移电子数为2NAB[18gH2O的物质的量为1mol，1个H2O分子平均能形成2个氢键，故1molH2O晶体内氢键数目为2NA，A正确；NaF溶液中阳离子有Na＋、H＋(由水电离产生)，则1L1mol·L-1NaF溶液中阳离子总数大于NA，B错误；环己烷与戊烯的最简式均为CH2，故28g环己烷与戊烯的混合物中碳原子的物质的量为28g14g·mol-1＝2mol，碳原子的数目为2NA，C正确；放电时，铅酸蓄电池负极的电极反应式为Pb+SO42-－2e－=PbSO4，电池负极增加的质量为SO42-的质量，n(SO44．(2024·黑吉辽卷)硫及其化合物部分转化关系如图。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()A．标准状况下，11.2LSO2中原子总数为0.5NAB．100mL0.1mol·L-1Na2SO3溶液中，SO32-数目为C．反应①每消耗3.4gH2S，生成物中硫原子数目为0.1NAD．反应②每生成1mol还原产物，转移电子数目为2NAD[标准状况下SO2为气体，11.2LSO2的物质的量为0.5mol，其含有1.5mol原子，原子数目为1.5NA，A错误；SO32-为弱酸阴离子，其在水中易发生水解，因此，100mL0.1mol·L-1Na2SO3溶液中SO32-数目小于0.01NA，B错误；反应①的化学方程式为SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O，反应中每生成3molS消耗2molH2S，3.4gH2S的物质的量为0.1mol，故可以生成0.15molS，生成硫原子的数目为0.15NA，C错误；反应②的离子方程式为3S+6OH-=SO32-＋2S2-＋3H2O，反应的还原产物为S2-，每生成2molS2-共转移4mol电子，因此，每生成5．(2024·河北卷)超氧化钾(KO2)可用作潜水或宇航装置的CO2吸收剂和供氧剂，反应为4KO2＋2CO2=2K2CO3＋3O2NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是()A．44gCO2中σ键的数目为2NAB．1molKO2晶体中离子的数目为3NAC．1L1mol·L-1K2CO3溶液中CO32-的数目为D．该反应中每转移1mol电子生成O2的数目为1.5NAA[44g(即1mol)CO2中σ键的数目为2NA，A正确；KO2由K＋和O2-构成，1molKO2晶体中离子的数目为2NA，B错误；CO32-在水溶液中会发生水解：CO32-+H2O⥬HCO3-＋OH－，故1L1mol·L-1K2CO3溶液中CO32-的数目小于NA，C错误；该反应中部分氧元素化合价由－0.5价升至0价，部分氧元素化合价由－0.5价降至－26．(2024·安徽卷)地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质，转化关系之一如图所示(X、Y均为氮氧化物)，羟胺(NH2OH)以中间产物的形式参与循环。常温常压下，羟胺易潮解，水溶液显碱性，与盐酸反应的产物盐酸羟胺([NH3OH]Cl)广泛用于药品、香料等的合成。已知25℃时，Ka(HNO2)＝7.2×10-4，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10-5，Kb(NH2OH)＝8.7×10-9。NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是()A．标准状况下，2.24LX和Y混合气体中氧原子数为0.1NAB．1L0.1mol·L-1NaNO2溶液中Na＋和NO2-数均为0.1C．3.3gNH2OH完全转化为NO2-时，转移的电子数为0.6D．2.8gN2中含有的价电子总数为0.6NAA[NO2-)中N为＋3价，由题图可知，NO2-经三步转化为N2，其中NO2-在亚硝酸盐还原酶的作用下转化为X，X在X还原酶的作用下转化为Y，X、Y均为氮氧化物，即X为NO，Y为N2O。标准状况下，2.24LNO和N2O混合气体的物质的量为0.1mol，所含氧原子数为0.1NA，故A正确；HNO2为弱酸，因此NO2-能够水解为HNO2，1L0.1mol·L-1NaNO2溶液中NO2-数目小于0.1NA，故B错误；NH2OH完全转化为NO2-时，N元素的化合价由－1价升高到＋3价，3.3gNH2OH的物质的量为0.1mol，转移的电子数为0.4NA，故C7．(2024·广东卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是()A．26gH—C≡C—H中含有σ键的数目为3NAB．1L1mol·L-1NH4NO3溶液中含NH4+的数目为C．1molCO和H2的混合气体含有的分子数目为3NAD．Na与H2O反应生成11.2LH2，转移电子数目为NAA[26gC2H2的物质的量为1mol，一个C2H2分子中含有3个σ键，故26gC2H2中含有σ键的数目为3NA，A正确；NH4+在水溶液中发生水解，故1L1mol·L-1NH4NO3溶液中含NH4+的数目小于NA，B错误；CO和H2均由分子构成，1molCO和H2的混合气体含有的分子数目为NA，C错误；Na与H2O反应生成11.2LH2，由于未给出气体所处的状态8．(2023·全国甲卷)NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是()A．0.50mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NAB．标准状况下，2.24LSO3中电子的数目为4C．1.0LpH＝2的H2SO4溶液中H＋的数目为0.02NAD．1.0L1.0mol·L-1的Na2CO3溶液中CO32-的数目为1.0A[每个异丁烷分子中含有10个C—H、3个C—C，则0.50mol异丁烷分子中含有6.5mol共价键，数目为6.5NA，A正确；标准状况下，SO3为固体，2.24LSO3的物质的量大于0.1mol，电子数目大于4.00NA，B错误；1LpH＝2的H2SO4溶液中H＋浓度为0.01mol·L-1，则H＋数目为0.01NA，C错误；CO32-在水溶液中会发生水解，故1.0L1.0mol·L-1的Na2CO3溶液中CO32-的数目小于1.09．(2023·全国甲卷)实验室将粗盐提纯并配制0.1000mol·L①天平 ②温度计③坩埚 ④分液漏斗⑤容量瓶 ⑥烧杯⑦滴定管 ⑧酒精灯A．①②④⑥ B．①④⑤⑥C．②③⑦⑧ D．①⑤⑥⑧D[配制NaCl溶液用到天平、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管，粗盐提纯用到蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等，D正确。]10.(2022·山东卷，改编)实验室用基准Na2CO3配制标准溶液并标定盐酸浓度，应选甲基橙为指示剂，并以盐酸滴定Na2CO3标准溶液。下列说法错误的是()A．可用量筒量取25.00mLNa2CO3标准溶液置于锥形瓶中B．应选用带塑料塞的容量瓶配制Na2CO3标准溶液C．配制Na2CO3标准溶液时，若定容时仰视刻度线，则所配浓度偏小D．达到滴定终点时溶液显橙色A[A项，量筒不能准确量取25.00mL溶液，错误；B项，Na2CO3溶液呈碱性，应用带塑料塞的容量瓶，正确；C项，仰视刻度线，所配溶液体积偏大，浓度偏小，正确；D项，达到滴定终点时溶液由黄色变为橙色，正确。]11．(10分)(2023·湖北卷，节选)已知实验：向含Cu片的过量30%H2O2溶液中滴加稀硫酸，铜片溶解，溶液变蓝，有少量无色气体产生。(1)用足量NaOH处理实验中新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰性氛围下加热，mgX完全分解为ng黑色氧化物Y，nm＝56。X的化学式为________。(4(2)取含X粗品0.0500g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全