1、高中化学考察的热重曲线及专练热重法是在程序控温下，测量物质的质量随温度(或时间)的变化关系。当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。这时热重曲线就不是直线而是有所下降。通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质， （如 CuSO45H2O 中的结晶水） 。从热重曲线上我们就可以知道CuSO45H2O 中的 5 个结晶水是分三步脱去的。热重法测定，试样量要少，一般 25mg 。试样皿的材质，要求耐高温，对试样、中间产物、最终产物和气氛都是惰性的，即不能有反应活性和催化活性。通常用的试样皿有铂金的
2、、陶瓷、石英、玻璃、铝等。特别要注意，不同的样品要采用不同材质的试样皿，否则会损坏试样皿，如：碳酸钠会在高温时与石英、陶瓷中的 SiO2 反应生成硅酸钠，所以象碳酸钠一类碱性样品，测试时不要用铝、石英、玻璃、陶瓷试样皿。铂金试样皿，对有加氢或脱氢的有机物有活性，也不适合作含磷、硫和卤素的聚合物样品，因此要加以选择。1. 取 2.50 g 胆矾样品，逐渐升温加热分解，分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线) 如图所示。a 点时固体物质的化学式为_。1 000 时发生反应的化学方程式为_。解析：设 a 点时固体的摩尔质量为 M，则 2.502.14250M，解得 M214。故其化学式为 Cu
3、SO43H2O。 通过计算可以推断 d 点处 物质为 0.80 g CuO，而 e 点处物质的质量为 0.72 g，则为 0.005 mol Cu2O，该反应的化学方程式为4CuO 2Cu2O O2。= = = = =1 000 11.（2011 新课标全国，14 分）0.80gCuSO45H2O 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_（要求写出推断过程） ；（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
4、析出，该晶体的化学式为_，其存在的最高温度是_；（3）上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与 Cu 在加热时发生反应的化学方程式为_；（4）在 0.10molL-1 硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的 pH=8 时，c（Cu 2+）=_molL -1（K apCu（OH） 2=2.210-20） 。若在 0.1molL-1 硫酸铜溶液中通入过量 H2S 气体，使 Cu2+完全沉淀为CuS，此时溶液中的 H+浓度是_molL -1。解析：（1）0.80gCuSO 45H2O 中含有 CuSO4 的质量为 g51.068.。由图像可知当温度
5、升高到 102是时 CuSO45H2O 开始部分脱水，在 113258时剩余固体质量为0.57g，根据原子守恒可计算出此时对应的化学式，设化学式为 CuSO4nH2O，则有51.081657.0n，解得 n1，所以 200时固体物质的化学式为CuSO4H2O；（ 2）由图像可知当温度超过 258时，剩余物质恰好是 CuSO4，高温下分解的化学方程式是 CuSO4 CuOSO 3；CuO 溶于硫酸生成 CuSO4，结晶析出生成胆矾即 CuSO45H2O； 由图像可知 CuSO45H2O 存在的最高温度是 102；（3）SO 3 溶于水生成硫酸，浓硫酸在加热时与铜反应的化学方程式为Cu2H 2SO
6、4 CuSO42H 2OSO 2（4）因为 KapCu（OH） 2c(Cu 2 )c2(OH ) =2.210-20，当溶液的 pH=8 时，c (OH )10 6 ，所以 c(Cu2 )2.210 -8；硫酸铜溶液中通入过量 H2S 气体时反应的化学方程式为： CuSO4 H2S=H2SO4CuS，忽略溶于体积变化根据原子守恒可知生成的硫酸的浓度是 0.1molL-1，所以 H+浓度是 0.2molL-1。答案：（1）CuSO 4H2O；（ 2）CuSO 4 CuOSO 3、CuSO 45H2O、102；（3）Cu2H 2SO4 CuSO42H 2OSO 2（4）2.210 -8、0.24、
7、将 8.34 g FeSO47H2O 样品隔绝空气加热脱水，其热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）见右图。下列说法正确的是（ D ）AFeSO 47H2O 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 FeSO46H2OC在 200时，N 的化学式为 FeSO43H2OD380的 P 加热至 650的化学方程式为：分析：绿矾的相对分子质量为：278，设57057020 （10 分）8.34g FeSO47H2O 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 78时固体物质 M 的化学式 。（2）取适量 380时所得的样品 P
8、，隔绝空气加热至 650，得到一种固体物质 Q，同时有两种无色气体生成，试写出该反应的化学方程式 。（3）某兴趣小组用如图所示装置设计实验，验证（2）中生成的气态物质，并测定已分解的P 的质量（不考虑装置内空气的影响） 。 试剂 X 的名称是 。按气流方向连接仪器，用字母表示接口的连接顺序：C 。充分反应后，利用装置中圆底烧瓶内混合物测定已分解的 P 的质量，其操作步骤为：第一步，向圆底烧瓶内逐滴加入 BaCl2 溶液，直至沉淀完全；第二步，过滤混合物，在过滤器上将沉淀洗净后，烘干并冷却至室温，称重；第三步，继续烘干冷却并称量，直至连续两次称量质量差不超过 0.1g 为止。若最终所得沉淀质量为
9、 w g，则已分解的 P 的质量为 （填计算式） 。20 （10 分）278：8.34 = x ：6.72 x= 224, （278224）18 = 3，所以化学式为 FeSO44H2O278：8.34 = x ：5.10 x = 170 化学式为：FeSO 4H2O（1）FeSO 44H2O（2 分）（2）2FeSO 4=Fe2O3+SO2+SO3（2 分）（3）品红溶液（2 分）abfgd（2 分） （2 分） （或其他合理答案）高温5. 热重分析法(TG)是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度的关系的一种实验技术。热重分析仪的基本构造由精密天平、程序控温加热炉和记录仪组成；记录仪画出剩
10、余固体质量(m)炉温(T)曲线, 即热重(TG)曲线图。如图为 CaC2O4H2O 在 N2 和 O2 气氛中的热重曲线。C 点所得固体的化学式为_ 。CaC 2O4H2O 的分解分三个阶段，由图可看出，第二阶段在 O2气氛中的反应速率要比在 N2 气氛中的快，原因是_（结合化学方程式回答） 。1. (评判分: 6 分)第一步反应为 CaC2O4H2O 脱水反应, N 2 和 O2 对反应无影响, 所以热重曲线相同(2 分) ；第二步反应为 CaC2O4 的分解,由于 CO 在 O2 中氧化放热,使温度升高,加快了反应速率,所以在较低的炉温下 CaC2O4 即开始分解(2 分) ；第三步反应为
11、 CaCO3 的分解,N 2 和 O2 对反应无影响,但由于第二步反应分解速率不同,使所生成的 CaCO3 有所不同,所以曲线有差异(2 分) 。“热重分析确定物质的组成”类专练 1某化学兴趣小组为了测定烟气脱硫所得石膏的组成(CaSO 4xH2O)即测定 x 值。做如下实验：将石膏加热使之脱水，加热过程中固体的质量与时间的变化关系如下图所示。数据表明当固体的质量为 2.72 g 后不再改变。求：(1)石膏的化学式为_；(2)图像中 AB 段对应化合物的化学式为_。2(2012安徽高考)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏( 主要成分为 PbSO4)发生反应：P
12、bSO 4(s)CO (aq) PbCO3(s)SO (aq)。某课23 24题组用 PbSO4 为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。(1)上述反应的平衡常数表达式：K_。(2)室温时，向两份相同的 PbSO4 样品中分别加入同体积、同浓度的 Na2CO3 和 NaHCO3溶液均可实现上述转化，在_溶液中 PbSO4 转化率较大，理由是_。(3)查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅2PbCO 3Pb(OH)2，它和 PbCO3 受热都易分解生成 PbO。该课题组对固体产物( 不考虑 PbSO4)的成分提出如下假设，请你完成假设二和1038.4567.10102m/gT/
13、为 2气 氛 为 气 氛ABC假设三：假设一：全部为 PbCO3；假设二：_；假设三：_。(4)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。定性研究：请你完成下表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作过程) 预期的实验现象和结论取一定量样品充分干燥，定量研究：取 26.7 mg 的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如图。某同学由图中信息得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：_。3过氧化钙是一种新型的多功能无机化工产品，常温下是无色或淡黄色粉末，易溶于酸，难溶于水、乙醇等溶剂。某实验小组在实验室用钙盐制取 CaO28H2O 沉淀(该反应是一个放热反应) 。(1)仪器
14、X 的名称是 _。(2)仪器 B 的作用是_。(3)A 为实验室制取氨气的装置，写出 A 中发生反应的化学方程式：_。(4)制取 CaO28H2O 一般在 05 的低温下进行，原因是 _，生成 CaO28H2O 的化学方程式为_。(5)2.76 g CaO28H2O 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，140 时完全脱水，杂质受热不分解)如图所示。试确定 60 时 CaO2xH2O 中 x_。该样品中 CaO2 的质量分数为 _。4热重分析法是在程序控制温度下，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
15、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 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 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_。答案1解析：(1)CaSO 4xH2O CaSO4xH 2O= = = = = 1 mol x mol2.72 g136 g/mol 3.44 g 2.72 g18 g
16、/molx2(2)AB 段表明 CaSO42H2O 在加热过程中失去一部分结晶水。设失去 x 个水。则有：CaSO42H2O CaSO4(2x)H 2OxH 2O= = = = = 1 mol x molmol3.44 g172 g/mol 3.44 2.9018x32所以 AB 段对应化合物的化学式为 CaSO4 H2O。12答案：(1)CaSO 42H2O(2)CaSO4 H2O122解析：(1)因固态物质或纯液态物质的浓度为常数，故反应的平衡常数表达式为 K。(2)使用 Na2CO3 溶液 PbSO4转化率高是因为同浓度的 Na2CO3 和 NaHCO3 溶液，cSO24cCO23Na2
17、CO3 溶液中 CO 浓度大，促使反应：PbSO 4(s)CO (aq) PbCO3(s)SO (aq)向右进23 23 24行。(3)结合信息可知得到两种固体，可形成三种情况： PbCO 3、2PbCO 3Pb(OH)2、PbCO 3与 2PbCO3Pb(OH)2。(4)PbCO 3 受热分解生成 PbO 与 CO2，Pb(OH)2 受热分解产生 PbO 与H2O，利用无水硫酸铜来检验 分解后是否有 H2O 生成来判断假设一是否成立。 由 PbCO3 分解的方程式可知若固体全部为 PbCO3，则 26.7 mg 固体完全分解后可得到 22.3 mg 固体(PbO) ，结合图中数据可知假设一不
18、成立；又因为实验最终得到的固体质量与全部为 PbCO3 分解所得到的固体质量相差不大，可能是实验过 程中产生的误差引起的，此时假设一成立。答案：(1) 或cSO24cCO23 SO24CO23(2)Na2CO3 Na 2CO3 溶液中的 c(CO )大23(3)全部为 2PbCO3Pb(OH)2PbCO3 与 2PbCO3Pb(OH)2(4)实验步骤(不要求写出具体操作过程) 预期的实验现象和结论充分加热样品，将产生的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管若无水硫酸铜不变蓝，则假设一成立；若无水硫酸铜变蓝，则假设一不成立同意，若全部为 PbCO3 时，26.7 mg 完全分解后最终固体质量应为 22.
19、3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为 PbCO3 分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)( 本题属于开放性试题，合理答案均可)3解析：由图可以看出 A 为实验 室制备氨气：Ca(OH)22NH 4Cl CaCl22NH 32H 2O，由于 NH3 极易溶于水，为了防止倒吸，用干燥管= = = = = 代替导管。双氧水通过分液漏斗 (X)进入低温的三颈烧瓶，发生化学反应CaCl2H 2O22NH 38H 2O=CaO28H2O2NH 4Cl。由于 CaO28H2O 带结晶水，若温度太高，则 CaO28H2O 会失去部分结晶水，温度太低，液体易冻结，反应困难。
20、 140 后结晶水全部失去，其质量为 2.76 g1.32 g1.44 g，物质的量为 0.08 mol，则 CaO28H2O 的物质的量为 0.01 mol，由 CaO28H2O 样品受热脱水过程的热重曲线可以看出 60140 失去的结晶水的质量为1.68 g1.32 g0.36 g，物 质的量为 0.02 mol，则 n(CaO2)n(H 2O)0.010.021x，x2。CaO 2质量为 72 gmol1 0.01 mol0.72 g，则该样品中 CaO2 的质量分数 100%26.09%。0.72 g2.76 g答案：(1)分液漏斗(2)防倒吸(3)Ca(OH)22NH 4Cl CaC
21、l22NH 32H 2O= = = = = (4)低于 0 ，液体易冻结，反应困难，温度过高，过氧化氢分解速率加快 CaCl2H 2O22NH 38H 2OCaO28H2O2NH 4Cl(5)2 26.09%4解析：(1)由图中质量变化列式 ，可得 n1。128128 18n 12.814.6(2)设分解后固体物质的原子量为 M，则 ，M100，故固体物质的化学式为 CaCO3。M128 1012.8反应的化学方程式为 CaC2O4 CaCO3CO，此反应中加入 O2 后，CO 与 O2 反= = = = = 应生成 CO2，降低 CO 的浓度有利于正向 进行。 (3)同理可得第三步反应的固体产物为 CaO，气体产物为 CO2。答案：(1)1(2)CaC2O4 CaCO3CO 氧气可跟 CO 反应，促使草酸钙分解向正向进行= = = = = (3)CO2 氧气存在时第二步反应产生 CO2 会抑制 CaCO3=CaOCO 2 进行
