第一部分　第二章　微专题4　热重分析法确定物质的成分课件2027届高三化学一轮复习

第一部分 化学基本概念 微专题4　热重分析法确定物质的成分 第一章　物质及其变化 热重分析法是指在一定的温度下，测定固体残留质量或残留率，进而分析确定成分。其一般思路为 (1)先确定分解前样品物质的物质的量或假设其为1 mol。 (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。 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 (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，由元素守恒得m氧，由n金属∶n氧即可求出失重后物质的化学式。 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 典例导航 为研究一水草酸钙(CaC2O4·H2O)的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50 g样品加热，样品的固体残留率(×100%)随温度的变化如图所示。 (1)300 ℃时残留固体的成分为________。 (2)900 ℃时残留固体的成分为________。 CaC2O4 CaO 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 思路分析 ①盐的水合物盐氧化物 ② 300 ℃时残留物为CaC2O4 ③ 900 ℃时残留物为CaO 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 1．(2024·江苏卷，节选)将(摩尔质量为221 g·mol-1)在氮气氛围中焙烧，剩余固体质量随温度变化曲线如图所示。550～600 ℃时，所得固体产物可表示为NdaOb(CO3)c，通过以上实验数据确定该产物中的比值___________________________________________ _____________________________________(写出计 算过程)。[Mr(Nd)＝144] 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 [解析]　n[Nd(OH)CO3]＝＝4×10-5 mol，其中n(OH－)＝4×10-5 mol，550～600 ℃时，Nd(OH)CO3生成NdaOb(CO3)c，质量减少8.84 mg－7.60 mg＝1.24 mg，焙烧产物中不含有氢元素，则根据2OH－～H2O，可知焙烧过程中生成的H2O的质量为×4×10-5 mol×18 g·mol-1×103 mg·g-1＝0.36 mg，则生成的CO2的质量为1.24 mg－0.36 mg＝0.88 mg，根据～CO2，发生反应的的 物质的量为＝2×10-5 mol，起始固体中含有的的物质的量＝n[Nd(OH)CO3]＝4×10-5 mol，则剩余固体中的物质的量为4×10-5 mol－2×10-5 mol＝2×10-5 mol，焙烧过程中，Nd不会减少，则剩余固体中Nd3+的物质的量为4×10-5 mol，故产物中＝(4×10-5 mol)∶(2×10-5 mol)＝2∶1。 [答案]　2∶1，8.84 mg Nd(OH)CO3的物质的量为4×10-5 mol，550～600 ℃时，固体分解产生H2O与CO2，质量共减少1.24 mg，其中n(H2O)＝2×10-5 mol，m(H2O)＝0.36 mg，则m(CO2)＝1.24 mg－0.36 mg＝0.88 mg，n(CO2)＝2×10-5 mol，发生反应的＝n(CO2)＝2×10-5 mol，剩余固体中＝4×10-5 mol－2×10-5 mol＝2×10-5 mol，n(Nd3+)＝n[Nd(OH)CO3]＝)＝2∶1 2．(2023·全国乙卷)在N2气氛中，FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示： 根据上述实验结果，可知x＝________，y＝________。 4 1 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 [解析]　FeSO4·7H2O分解得到FeSO4·xH2O的化学方程式为FeSO4·7H2OFeSO4·xH2O＋(7－x)H2O，根据热重曲线可列方程得×100%＝19.4%，解得x≈4，同理可得y≈1。 3．将8.34 g FeSO4·7H2O样品隔绝空气加热，升温过程中固体的质量变化如图。下列说法正确的是(　　) A．FeSO4·7H2O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FeSO4· 6H2O C．在200 ℃时，N的化学式为FeSO4·3H2O D．380 ℃的P加热至650 ℃的化学方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑ √ 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 D　[n(FeSO4·7H2O)＝0.03 mol，第一阶段失重(8.34－6.72)g＝1.62 g，即＝0.09 mol H2O，即1 mol FeSO4·7H2O失去3 mol H2O，所以M的化学式为FeSO4·4H2O，B错误；同理，第二阶段失重(6.72－5.10)g＝1.62 g，即0.09 mol H2O，所以N的化学式为FeSO2·H2O，C错误；第三阶段失重(5.10－4.56)g＝0.54 g，即0.03 mol H2O，所以P的化学式为FeSO4，所以FeSO4·7H2O晶体中有3种不同结合力的水分子，A错误；Q点，n(Fe)∶n(O)＝0.03 mol∶＝2∶3，所以产物为Fe2O3，据此写出反应方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，D正确。] 4．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________。 HVO3 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 [解析]　NH4VO3分解的过程中生成氨和HVO3，HVO3进一步分解生成V2O5，210 ℃时若分解生成HVO3和氨，则剩余固体占起始固体百分含量为×100%≈85.47%，符合，所以210 ℃时，剩余固体物质的化学式为HVO3。 阶段精准补漏(二) (考查范围：对应学案5～7　分值：60分) 1．(2025·广东卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 (　　) A．1 mol 18O2的中子数比1 mol 16O2的多2NA B．1 mol Fe与水蒸气完全反应，生成H2的数目为2NA C．在1 L 0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液中的数目为0.1NA D．标准状况下的22.4 L Cl2与足量H2反应，形成的共价键数目为2NA √ D　[1分子18O2含有的中子数为20，1分子16O2含有的中子数为16，故的中子数比的多4NA，A错误；Fe与水蒸气发生反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，则1 mol Fe与水蒸气完全反应，生成H2的数目为，B错误；在1 L 0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液中，由于会发生水解，故的数目小于0.1NA，C错误；Cl2和H2发生反应：Cl2＋H22HCl，标准状况下22.4 L(1 mol)Cl2与足量H2反应，形成的共价键数目为2NA，D正确。] 2．(2025·湖南卷)加热时，浓硫酸与木炭发生反应：2H2SO4(浓)＋CCO2↑＋2SO2↑＋2H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A．12 g12C含质子数为6NA B．常温常压下，6.72 L CO2含σ键数目为0.6NA C．1.0 L pH＝1的稀硫酸中含H＋数目为0.2NA D．64 g SO2与16 g O2充分反应得到SO3的分子数为NA √ 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 A　[12 g的12C的物质的量为1 mol，每个12C原子含有6个质子，因此总质子数为6NA，A正确；常温常压下，6.72 L CO2的物质的量小于0.3 mol，每个CO2分子含2个σ键，总σ键数小于0.6NA，B错误；pH＝1的稀硫酸中，H＋浓度为0.1 mol·L-1，1 L溶液中H＋数目为0.1NA，而非0.2NA，C错误；SO2与O2生成SO3的反应为可逆反应，无法完全转化，实际生成的SO3分子数小于NA，D错误。] 3．(2025·河北卷)设NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 (　　) A．18 g H2O晶体内氢键的数目为2NA B．1 L 1 mol·L-1的NaF溶液中阳离子总数为NA C．28 g环己烷和戊烯的混合物中碳原子的数目为2NA D．铅酸蓄电池负极增重96 g，理论上转移电子数为2NA √ 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 B　[18 g H2O的物质的量为1 mol，1个H2O分子平均能形成2个氢键，故1 mol H2O晶体内氢键数目为2NA，A正确；NaF溶液中阳离子有Na＋、H＋(由水电离产生)，则1 L 1 mol·L-1 NaF溶液中阳离子总数大于NA，B错误；环己烷与戊烯的最简式均为CH2，故28 g环己烷与戊烯的混合物中碳原子的物质的量为＝2 mol，碳原子的数目为2NA，C正确；放电时，铅酸蓄电池负极的电极反应式为－2e－===PbSO4，电池负极增加的质量为的质量，＝＝1 mol，结合负极的电极反应式可知，增加时，转移2 mol电子，即转移电子数为2NA，D正确。] 4．(2024·黑吉辽卷)硫及其化合物部分转化关系如图。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　) A．标准状况下，11.2 L SO2中原子总数 为0.5NA B．100 mL 0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液中 数目为0.01NA C．反应①每消耗3.4 g H2S，生成物中硫原子数目为0.1NA D．反应②每生成1 mol还原产物，转移电子数目为2NA √ 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 D　[标准状况下SO2为气体，11.2 L SO2的物质的量为0.5 mol，其含有 1.5 mol原子，原子数目为1.5NA，A错误；为弱酸阴离子，其在水中易发生水解，因此，100 mL 0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液中数目小于0.01NA，B错误；反应①的化学方程式为SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O，反应中每生成3 mol S消耗2 mol H2S，3.4 g H2S的物质的量为0.1 mol，故可以生成0.15 mol S，生成硫原子的数目为，C错误；反应②的离子方程式为===＋2S2-＋3H2O，反应的还原产物为S2-，每生成2 mol S2-共转移4 mol电子，因此，每生成1 mol S2-，转移2 mol电子，数目为2NA，D正确。] 5．(2024·河北卷)超氧化钾(KO2)可用作潜水或宇航装置的CO2吸收剂和供氧剂，反应为 4KO2＋2CO2===2K2CO3＋3O2 NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A．44 g CO2中σ键的数目为2NA B．1 mol KO2晶体中离子的数目为3NA C．1 L 1 mol·L-1 K2CO3溶液中的数目为NA D．该反应中每转移1 mol电子生成O2的数目为1.5NA √ 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 A　[44 g(即1 mol)CO2中σ键的数目为2NA，A正确；KO2由K＋和构成，1 mol KO2晶体中离子的数目为2NA，B错误；在水溶液中会发生水解：＋OH－，故1 L 1 mol·L-1 K2CO3溶液中的数目小于NA，C错误；该反应中部分氧元素化合价由－0.5价升至0价，部分氧元素化合价由－0.5价降至－2价，则每4 mol KO2参加反应转移3 mol电子，每转移1 mol电子生成O2的数目为NA，D错误。] 6．(2024·安徽卷)地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质，转化关系之一如图所示(X、Y均为氮氧化物)，羟胺(NH2OH)以中间产物的形式参与循环。常温常压下，羟胺易潮解，水溶液显碱性，与盐酸反应的产物盐酸羟胺([NH3OH]Cl)广泛用于药品、香料等的合成。 已知25 ℃时，Ka(HNO2)＝7.2×10-4，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10-5，Kb(NH2OH)＝8.7×10-9。 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A．标准状况下，2.24 L X和Y混合气体中氧原子数为0.1NA B．1 L 0.1 mol·L-1 NaNO2溶液中Na＋和数均为0.1NA C．3.3 g NH2OH完全转化为时，转移的电子数为0.6NA D．2.8 g N2中含有的价电子总数为0.6NA √ 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 A　中N为＋3价，由题图可知经三步转化为N2，其中在亚硝酸盐还原酶的作用下转化为X，X在X还原酶的作用下转化为Y，X、Y均为氮氧化物，即X为NO，Y为N2O。标准状况下，2.24 L NO和N2O混合气体的物质的量为0.1 mol，所含氧原子数为0.1NA，故A正确；HNO2为弱酸，因此能够水解为HNO2，1 L 0.1 mol·L-1 NaNO2溶液中数目小于，故B错误；NH2OH完全转化为时，N元素的化合价由－1价升高到＋3价，3.3 g NH2OH的物质的量为0.1 mol，转移的电子数为0.4NA，故C错误；1个N2分子中含有10个价电子，2.8 g N2的物质的量为0.1 mol，含有的价电子总数为NA，故D错误。] 7．(2024·广东卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 (　　) A．26 g H—C≡C—H中含有σ键的数目为3NA B．1 L 1 mol·L-1 NH4NO3溶液中含的数目为NA C．1 mol CO和H2的混合气体含有的分子数目为3NA D．Na与H2O反应生成11.2 L H2，转移电子数目为NA √ 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 A　[26 g C2H2的物质的量为1 mol，一个C2H2分子中含有3个σ键，故26 g C2H2中含有σ键的数目为3NA，A正确；在水溶液中发生水解，故1 L 1 mol·L-1 NH4NO3溶液中含的数目小于NA，B错误；CO和H2均由分子构成，1 mol CO和H2的混合气体含有的分子数目为NA，C错误；Na与H2O反应生成11.2 L H2，由于未给出气体所处的状态，无法求出生成气体的物质的量，也无法求出转移电子数目，D错误。] 8．(2023·全国甲卷)NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 (　　) A．0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA B．标准状况下，2.24 L SO3中电子的数目为 C．1.0 L pH＝2的H2SO4溶液中H＋的数目为0.02NA D．1.0 L 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液中的数目为1.0NA √ 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 A　[每个异丁烷分子中含有10个C—H、3个C—C，则0.50 mol 异丁烷分子中含有6.5 mol共价键，数目为6.5NA，A正确；标准状况下，SO3为固体，2.24 L SO3的物质的量大于0.1 mol，电子数目大于4.00NA，B错误；1 L pH＝2的H2SO4溶液中H＋浓度为0.01 mol·L-1，则H＋数目为，C错误；在水溶液中会发生水解，故1.0 L 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液中的数目小于1.0NA，D错误。] 9．(2023·全国甲卷)实验室将粗盐提纯并配制的NaCl溶液。下列仪器中，本实验必须用到的有(　　) ①天平 ②温度计 ③坩埚 ④分液漏斗 ⑤容量瓶 ⑥烧杯 ⑦滴定管 ⑧酒精灯 A．①②④⑥ B．①④⑤⑥ C．②③⑦⑧ D．①⑤⑥⑧ √ D　[配制NaCl溶液用到天平、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管，粗盐提纯用到蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等，D正确。] 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 10.(2022·山东卷，改编)实验室用基准Na2CO3配制标准溶液并标定盐酸浓度，应选甲基橙为指示剂，并以盐酸滴定Na2CO3标准溶液。下列说法错误的是(　　) A．可用量筒量取25.00 mL Na2CO3标准溶液置于锥形瓶中 B．应选用带塑料塞的容量瓶配制Na2CO3标准溶液 C．配制Na2CO3标准溶液时，若定容时仰视刻度线，则所配浓度偏小 D．达到滴定终点时溶液显橙色 √ 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 A　[A项，量筒不能准确量取25.00 mL溶液，错误；B项，Na2CO3溶液呈碱性，应用带塑料塞的容量瓶，正确；C项，仰视刻度线，所配溶液体积偏大，浓度偏小，正确；D项，达到滴定终点时溶液由黄色变为橙色，正确。] 11．(10分)(2023·湖北卷，节选)已知实验：向含Cu片的过量30% H2O2溶液中滴加稀硫酸，铜片溶解，溶液变蓝，有少量无色气体产生。 (1)用足量NaOH处理实验中新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰性氛围下加热，m g X完全分解为n g黑色氧化物Y，＝。X的化学式为________。(4分) CuO2 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 (2)取含X粗品0.050 0 g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂，用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定，滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00 mL。(已知：======)标志滴定终点的现象是________________________________________________________________________________________，粗品中X的相对含量为________。(6分) 当滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时，溶液蓝 色刚好褪去，且半分钟内不恢复原来的颜色 96% 阶段精准补漏 微专题4　热重分析法确定物质的成分 [解析]　(1)X为铜的氧化物，设X的化学式为CuOx，其在惰性氛围下分解生成黑色氧化物(CuO)，则： CuOxCuO＋O2↑ 64＋16x 80 m n 则＝，又＝，解得x＝2，则X的化学式为CuO2。(2)CuO2在酸性条件下生成Cu2+，Cu2+与KI反应生成I2，淀粉遇I2变蓝色，用Na2S2O3标准溶液滴定I2，当滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时，溶液的蓝色褪去，且半分钟内不恢复原来的颜色时，表明I2已完全反应，达到滴定终点。CuO2中Cu为＋2价，O为－1价，结合已知反应可知，CuO2在酸性条件下与KI发生反应：2CuO2＋8I－＋8H＋===2CuI↓＋3I2＋4H2O，可得关系式：2CuO2～3I2～6Na2S2O3，则样品中m(CuO2)＝×2×96 g·mol-1＝0.048 g，w(CuO2)＝×100%＝96%。 $