2022届高考化学二轮专题复习学案练习专题二 大题题空逐空突破(二)　热重分析计算

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(1)设晶体为1 ml。
(2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物。
(3)计算每步的m(剩余)，eq \f(m剩余,m1 ml晶体质量)×100%＝固体残留率。
(4)晶体中金属质量不减少，仍在m(剩余)中。
(5)失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m(O)，由n(金属)∶n(O)，即可求出失重后物质的化学式。
1．[2019·全国卷Ⅰ，27(5)]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%。硫酸铁铵晶体的化学式为_____________。
答案 NH4Fe(SO4)2·12H2O
解析 失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O，由题意知eq \f(1.5×18,266＋18x)＝eq \f(5.6,100)，解得x≈12。
2．[2014·新课标全国卷Ⅱ，27(4)]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%(即eq \f(样品起始质量－a点固体质量,样品起始质量)×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n值。
答案 根据PbO2eq \(====,\s\up7(△))PbOx＋eq \f(2－x,2)O2↑，有eq \f(2－x,2)×32＝239×4.0%，解得x＝2－eq \f(239×4.0%,16)≈1.4，根据mPbO2·nPbO，有eq \f(2m＋n,m＋n)＝1.4，得eq \f(m,n)＝eq \f(0.4,0.6)＝eq \f(2,3)。
1．取3.92 g摩尔盐产品[(NH4)2SO4·FeSO4·xH2O]，在隔绝空气的条件下加热至135 ℃时完全失去结晶水，此时固体质量为2.84 g，则该摩尔盐结晶水个数x＝__________________。
答案 6
解析 m[(NH4)2SO4·FeSO4]＝2.84 g，n[(NH4)2SO4·FeSO4]＝eq \f(2.84 g,284 g·ml－1)＝0.01 ml，m(H2O)＝3.92 g－2.84 g＝1.08 g，n(H2O)＝eq \f(1.08 g,18 g·ml－1)＝0.06 ml，则该摩尔盐结晶水个数x＝eq \f(0.06 ml,0.01 ml)＝6。
2．CCl2·6H2O晶体受热易分解，取119 g该晶体加热至某一温度，得到CCl2·xH2O晶体83 g，则x＝______。
答案 2
解析 119 g该晶体的物质的量为eq \f(119 g,238 g·ml－1)＝0.5 ml，含水3 ml，加热后失去结晶水的质量为119 g－83 g＝36 g，n(H2O)＝eq \f(36 g,18 g·ml－1)＝2 ml，则0.5 ml CCl2·xH2O含水为3 ml－2 ml＝1 ml，所以x＝2。
3．“煅烧”NiSO4·6H2O晶体时剩余固体质量与温度变化曲线如图，该曲线中 B 段所表示氧化物的名称为______。
答案 三氧化二镍
解析 硫酸镍晶体的摩尔质量是263 g·ml－1，所以26.3 g即为0.1 ml；280 ℃开始，固体的质量减少，这个时期是因为失去结晶水导致的，所以A段对应的物质就是0.1 ml的NiSO4；温度到600 ℃，固体的质量再次下降，得到最终的镍的氧化物；根据原子守恒，8.3 g氧化物中Ni的质量为5.9 g，那么O的质量为2.4 g即0.15 ml，所以固体氧化物中n(Ni)∶n(O)＝2∶3，所以固体氧化物即三氧化二镍。
4．为了探究某浅黄色固体化合物X(含四种元素)的组成。某化学兴趣小组称取3.60 g该固体化合物，用热重法对其进行分析，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示。
已知：①热分解后得到的无色无味气体能完全被足量澄清石灰水吸收，并得到4.00 g白色沉淀；
②热分解后剩余的固体呈红棕色，溶于盐酸后得到黄色溶液。请回答：
(1)X的化学式是________。
(2)固体X在300 ℃下反应的化学方程式是________。
答案 (1)FeC2O4·2H2O (2)4FeC2O4·2H2O＋3O2eq \(=====,\s\up7(300 ℃))2Fe2O3＋8CO2＋8H2O
解析 (1)浅黄色固体化合物X，第一个阶段可能失去结晶水，质量为0.72 g，物质的量为0.04 ml，固体2.88 g热分解后得到的无色无味气体能完全被足量澄清石灰水吸收，并得到 4.00 g白色沉淀，说明热分解生成了CO2，物质的量为0.04 ml，则n(C)＝0.04 ml，碳元素的质量为0.04 ml×12 g·ml－1＝0.48 g，热分解后剩余的固体呈红棕色，溶于盐酸后得到黄色溶液，说明生成了氧化铁，物质的量为0.01 ml，n(Fe)＝0.02 ml，铁元素的质量为0.02 ml×56 g·ml－1＝1.12 g，则还有氧元素的质量为2.88 g－0.48 g－1.12 g＝1.28 g，则n(O)＝0.08 ml，根据元素比例关系得出n(Fe)∶n(C)∶n(O)∶n(H2O)＝0.02 ml∶0.04 ml∶0.08 ml∶0.04 ml＝1∶2∶4∶2，X的化学式是FeC2O4·2H2O。
(2)固体X在300 ℃下与氧气反应生成氧化铁、二氧化碳和水，其反应的化学方程式是4FeC2O4·2H2O＋3O2eq \(=====,\s\up7(300 ℃))2Fe2O3＋8CO2＋8H2O。
5．CO溶于盐酸可得粉红色的CCl2溶液。CCl2·6H2O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的示意关系如图，B物质的化学式是__________________________________。
答案 CCl2·H2O
解析 476 mg CCl2·6H2O的物质的量是0.476 g÷238 g·ml－1＝0.002 ml，其中结晶水的质量是0.216 g，根据图像可知固体质量由476 mg变为332 mg，质量减少144 mg，这说明该阶段减少水的物质的量是0.144 g÷18 g·ml－1＝0.008 ml，剩余水的物质的量是0.004 ml，质量是0.072 g，则A时对应物质的化学式为CCl2·2H2O。A到B阶段固体质量减少332 mg－296 mg＝36 mg，则剩余水的质量是72 mg－36 mg＝36 mg，物质的量是0.002 ml，因此B对应物质的化学式是CCl2·H2O。