2022年高考化学一轮复习讲义第3章第18讲　微专题7　热重分析判断物质成分 (含解析)

7　热重分析判断物质成分

方法思路

1．设晶体为1 mol，其质量为m。

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)

×100%＝固体残留率。

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，由质量守恒得m氧，由n金属∶n氧，即可求出失重后物质的化学式。

1．在加热固体NH4Al(SO4)2·12H2O时，固体质量随温度的变化曲线如图所示：已知a点物质为NH4Al(SO4)2，b点物质为Al2(SO4)3，下列判断正确的是(　　)

A．0～T ℃的过程变化是物理变化

B．c点物质是工业上冶炼铝的原料

C．a→b反应中生成物只有Al2(SO4)3和NH3两种

D．Al2(SO4)3能够净水，可用离子方程式表示为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3

答案　B

解析　因为a点物质为NH4Al(SO4)2，则0～T ℃的过程变化是失去结晶水生成NH4Al(SO4)2，是化学变化，A项错误；b点物质为硫酸铝，继续加热分解则在c点生成氧化铝，所以c点物质是工业上冶炼铝的原料，B项正确；a→b发生的反应为硫酸铝铵分解生成硫酸铝、氨气和硫酸，C项错误；硫酸铝能够净水，其原理是铝离子水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体具有吸附性可以吸附水中悬浮的杂质，D项错误。

2．(2020·山东新高考5月模拟)称取45.7 mg Zn3(PO4)2·4H2O进行热重分析，化合物质量随温度的变化关系如图所示，为获得Zn3(PO4)2·2H2O和Zn3(PO4)2·H2O的混合产品，烘干时的温度范围为(　　)

A．90～145 ℃   B．145～195 ℃

C．195～273 ℃   D．＞273 ℃

答案　B

解析　由图可知当温度小于90 ℃时，产品为Zn3(PO4)2·4H2O，此时物质的量为＝10－4 mol，当温度为145 ℃时质量为42.1 mg，蒸发水分物质的量为＝2×10－4 mol，则产品为Zn3(PO4)2·2H2O，同理可得，当温度为195 ℃时产品为Zn3(PO4)2·H2O，当温度为273 ℃时产品为Zn3(PO4)2，为获得Zn3(PO4)2·2H2O和Zn3(PO4)2·H2O的混合产品，应控制温度在145～195 ℃，故答案为B。

3．将Ce(SO4)2·4H2O(摩尔质量为404 g·mol－1)在空气中加热，样品的固体残留率随温度的变化如图所示。

当固体残留率为70.3%时，所得固体可能为__________(填字母)。

A．Ce(SO4)2  B．Ce2(SO4)3　C．CeOSO4

答案　B

解析　404×70.3%≈284，A的相对分子质量为332，B的相对分子质量为568，C的相对分子质量为252，根据质量守恒808×70.3%≈568，应选B。

4．(2020·枣庄模拟)在空气中加热Co(OH)2，固体残留率随温度的变化如图所示。

290 ℃时完全脱水变为Co2O3，反应的化学方程式为____________________________________

_______________________________________________________________________________；

500 ℃时的主要产物为_________________________________________________(填化学式)。

答案　4Co(OH)2＋O22Co2O3＋4H2O　Co3O4

5．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________。

答案　HVO3

解析　NH4VO3分解的过程中生成氨气和HVO3，HVO3进一步分解生成V2O5，210 ℃时若分解生成酸和氨气，则剩余固体占起始固体百分含量为×100%≈85.47%，所以210 ℃时，剩余固体物质的化学式为HVO3。

6．MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率(纵坐标)随温度的变化如图所示。

(1)300 ℃时，剩余固体中n(Mn)∶n(O)为________。

(2)图中点D对应固体的成分为______________(填化学式)。

答案　(1)1∶2　(2)Mn3O4和MnO

解析　设MnCO3的物质的量为1 mol，即质量为115 g。

(1)A点剩余固体质量为115 g×75.65%≈87 g，

减少的质量为115 g－87 g＝28 g，

可知MnCO3失去的物质组成为“CO”，

故剩余固体的成分为MnO2。

(2)C点剩余固体质量为115 g×61.74%≈71 g，

据锰元素守恒知m(Mn)＝55 g，

则m(O)＝71 g－55 g＝16 g，

则n(Mn)∶n(O)＝∶＝1∶1，

故剩余固体的成分为MnO，

同理，B点剩余固体质量为115 g×66.38%≈76 g，

因m(Mn)＝55 g，则m(O)＝76 g－55 g＝21 g，

则n(Mn)∶n(O)＝∶≈3∶4，

故剩余固体的成分为Mn3O4，

因D点介于B、C之间，故D点对应固体的成分为Mn3O4与MnO的混合物。