第1章 专题讲座(一) 建热重分析模型 巧判物质成分（word教参）-【金版新学案】2024高考化学大一轮复习讲义·高三总复习（人教版）

专题讲座(一)　建热重分析模型　巧判物质成分 一、热重曲线试题的解题模型构建 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。 二、典例用模，分类突破 (一)加热的物质都有固定的化学式 1．固体试样以脱水、分解等方式失重 随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”。经过热重分析测得：NH4VO3在焙烧过程中，固体残留率(纵坐标)随温度变化的曲线如图所示。则NH4VO3在分解过程中 。 A．先分解失去H2O，再分解失去NH3 B．先分解失去NH3，再分解失去H2O C．同时分解失去H2O和NH3 D．同时分解失去H2、N2和H2O B　[NH4VO3的摩尔质量为117 g/mol，设NH4VO3的物质的量为1 mol，则210 ℃时失重的质量为1 mol×117 g/mol×(1－85.47%)＝17 g。NH3的摩尔质量为17 g/mol，所以先分解失去NH3。根据质量守恒定律，化学方程式为NH4VO3HVO3＋NH3↑。即可确定选B。380 ℃时失重的质量为1 mol×117 g/mol×(1－77.78%)≈26 g。在第一次失重的基础上，第二次又失去的质量为26 g－17 g＝9 g。H2O的摩尔质量为18 g/mol，所以再分解失去0.5 mol H2O。根据质量定律守恒，化学方程式为2HVO3V2O5＋H2O↑。确定B选项正确。] 2．固体试样以氧化、还原等方式失重 正极材料为LiCoO2的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。Co(OH)2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化曲线如图所示。已知钴的氢氧化物加热至290 ℃时已完全脱水，则1 000 ℃时，剩余固体成分为 (填化学式，下同)；在350～400 ℃范围内，剩余固体成分为 。 Co(OH)2的热重曲线 解析：　Co(OH)2的摩尔质量为93 g/mol，设Co(OH)2的物质的量为1 mol，则C点1 000 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－80.65%)≈18 g，即1 mol H2O，根据质量守恒定律，化学反应方程式为Co(OH)2CoO＋H2O。1 000 ℃时剩余固体的成分为CoO。B点500 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－86.38%)≈12.7 g。已知290 ℃时Co(OH)2已完全脱水，1 mol Co(OH)2脱水成CoO时应失重的质量为18 g，因为500 ℃时失重的质量不到18 g，所以一定有氧气进入，使钴元素的化合价发生了变化。进入氧元素的物质的量为n(O)＝≈ mol，即可表述为CoO·O，整理得化学式为Co3O4。同理，A点290 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－89.25%)≈10 g，进入氧元素的物质的量为n(O)＝＝0.5 mol，即可表述为CoO·O0.5，整理得化学式为Co2O3。所以在350～400 ℃范围剩余固体是Co3O4和Co2O3的混合物。 答案：　CoO　Co3O4和Co2O3 学生用书第13页 3．固体试样先后以两种不同的方式失重 MnCO3可用作电讯器材元件材料，还可用作瓷釉、颜料及制造锰盐的原料。它在空气中加热易转化为不同价态锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。则300 ℃时，剩余固体中n(Mn)∶n(O)为 ；图中C点对应固体的成分为 (填化学式)。 MnCO3的热重曲线 解析：　MnCO3的摩尔质量为115 g/mol，设MnCO3的物质的量为1 mol，则A点300 ℃时失重的质量为1 mol×115 g/mol×(1－75.65%)≈28 g。已知CO的摩尔质量是28 g/mol，根据质量守恒定律，分解化学方程式为MnCO3MnO2＋CO↑。所以A点300 ℃时固体成分的化学式为MnO2。则n(Mn)∶n(O)为1∶2。B点770 ℃时失重的质量为1 mol×115 g/mol×(1－66.38%)≈38.7 g。 由于300 ℃时固体的成分为MnO2，再加热造成失重的原因只能是氧元素以O2的形式逸散失去，随着氧元素的失去，锰的化合价也发生了变化。因此失去氧元素的物质的量为n(O)＝≈ mol，可表示为，整理得化学式为Mn3O4。D点900 ℃时失重的质量为1 mol×115 g/mol×(1－61.74%)≈44 g。失去的n(O)＝=1 mol