高中化学总复习　主题一　热点题空2　守恒法的应用——热重分析的计算.docxVIP

热点题空2守恒法的应用——热重分析的计算

热重图像分析的一般思路：

(1)设晶体为1mol。

(2)固体残留率＝eq\f(m?剩余?,m?1mol晶体质量?)×100%，计算每步的m(剩余)。

(3)减重一般是先失水，后失气态非金属氧化物。

(4)减重最后一般为金属氧化物，根据金属原子守恒，求出n(金属)和m(金属)，由质量守恒定律求得m(O)，由n(金属)∶n(O)即可求出减重后物质的化学式。

例[2019·江苏，20(1)]CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。

CaO可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO，CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化如图。

①写出400～600℃范围内分解反应的化学方程式：__________________________________。

②与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是_________________________________________________________________。

答案①CaC2O4eq\o(========,\s\up7(400～600℃))CaCO3＋CO↑

②CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔

解析①M(CaC2O4·H2O)＝146g·mol－1，取1molCaC2O4·H2O，质量为146g，当剩余质量为128g时，质量减少了18g，即减少1molH2O，结合题图知，在400℃时，固体的化学式为CaC2O4；当剩余质量为100g时，质量又减少了28g，即减少1molCO，CaC2O4失去1个CO后变成CaCO3，所以在400～600℃发生的反应为CaC2O4eq\o(========,\s\up7(400～600℃))CaCO3＋CO↑。②CaC2O4·H2O热分解会放出CO、CO2、H2O等气体，可以使制备的CaO变得更加疏松多孔，这样得到的CaO吸收CO2的性能更好。

1．(2021·江苏适应性考试)在氧气气氛中加热分解MnCO3，测得加热升温过程中固体的质量变化如图所示。加热分解MnCO3制备Mn2O3，计算需要控制的温度(写出计算过程)。

答案由锰元素守恒可知：2MnCO3～Mn2O3，eq\f(2Mr?MnCO3?－Mr?Mn2O3?,2Mr?MnCO3?)×100%＝eq\f(230－158,230)×100%≈31.3%，由图可知，生成Mn2O3需控制温度高于900K。

2．[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。

3.碱式碳酸镁是制备金属镁及其化合物的原料，现以卤块(主要成分为MgCl2，此外还含有Fe3＋、Fe2＋等离子)为原料制备碱式碳酸镁[MgCO3·Mg(OH)2]，制得的碱式碳酸镁常含一定量结晶水，化学式为MgCO3·Mg(OH)2·xH2O。称取42.8g样品，进行热重分析，并绘制出如图所示热重曲线示意图。已知T℃时固体样品为MgO，计算x＝____________________。

答案4

解析MgCO3·Mg(OH)2·xH2O的摩尔质量为(142＋18x)g·mol－1，则起始时MgCO3·Mg(OH)2·xH2O的物质的量为eq\f(42.8,142＋18x)mol，其中镁元素的物质的量为eq\f(2×42.8,142＋18x)mol，热重后得到氧化镁的质量为16.0g，则镁元素的物质的量为eq\f(16.0g,40g·mol－1)＝0.4mol，根据元素守恒可得：eq\f(2×42.8,142＋18x)＝0.4，解得x＝4。