第二章　微題型20　熱重分析與結(jié)晶水含量測(cè)定

微題型20熱重分析與結(jié)晶水含量測(cè)定1．(2022·上海高三模擬)高中階段，不使用電子天平能完成的實(shí)驗(yàn)是()A．配制一定物質(zhì)的量濃度的硫酸B．測(cè)定硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量C．氣體摩爾體積的測(cè)定D．小蘇打中NaHCO3百分含量的測(cè)定答案A解析配制一定物質(zhì)的量濃度的硫酸，需要使用濃硫酸進(jìn)行稀釋，由于溶質(zhì)為液體，因此需要用量筒量取濃硫酸，不需要使用電子天平，A符合題意；測(cè)定硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量時(shí)，需要用電子天平稱量加熱前后固體物質(zhì)的質(zhì)量，B不符合題意；在測(cè)定氣體摩爾體積時(shí)，需要使用電子天平稱量容器的質(zhì)量及容器與氣體的質(zhì)量和，據(jù)此計(jì)算氣體的質(zhì)量，然后根據(jù)一定質(zhì)量的氣體所占的體積計(jì)算氣體摩爾體積，C不符合題意；在測(cè)定小蘇打中NaHCO3百分含量時(shí)，需要稱量加熱前后固體的質(zhì)量，因此需要使用電子天平，D不符合題意。2．隨著材料科學(xué)的發(fā)展，金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并被譽(yù)為“合金的維生素”。經(jīng)過熱重分析測(cè)得：NH4VO3在焙燒過程中，固體質(zhì)量的減少值(縱坐標(biāo))隨溫度變化的曲線如圖所示。則NH4VO3在分解過程中()A．先分解失去H2O，再分解失去NH3B．先分解失去NH3，再分解失去H2OC．同時(shí)分解失去H2O和NH3D．同時(shí)分解失去H2、N2和H2O答案B解析NH4VO3的摩爾質(zhì)量為117g·mol－1，設(shè)NH4VO3物質(zhì)的量為1mol，則210℃時(shí)失重的質(zhì)量為1mol×117g·mol－1×(1－85.47%)≈17g，NH3的摩爾質(zhì)量為17g·mol－1，所以先分解失去1molNH3，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)方程式為NH4VO3eq\o(=,\s\up7(210℃))HVO3＋NH3↑。380℃時(shí)失重的質(zhì)量為1mol×117g·mol－1×(1－77.78%)≈26g。在第一次失重的基礎(chǔ)上，第二次又失去的質(zhì)量為26g－17g＝9g，H2O的摩爾質(zhì)量為18g·mol－1，所以再分解失去0.5molH2O，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)方程式為2HVO3eq\o(=,\s\up7(380℃))V2O5＋H2O↑，B正確。3．8.34gFeSO4·7H2O(M＝278g·mol－1)樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示，下列說法正確的是()A．溫度為78℃時(shí)，固體物質(zhì)M的化學(xué)式為FeSO4·5H2OB．溫度為159℃時(shí)固體N的化學(xué)式為FeSO4·2H2OC．在隔絕空氣條件下，由N得到P的化學(xué)方程式為FeSO4·H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))FeSO4＋H2O↑D．取適量380℃時(shí)所得的樣品P，隔絕空氣加熱至650℃，得到一種固體物質(zhì)Q，同時(shí)有兩種無色氣體生成，Q的化學(xué)式為Fe3O4答案Cg·mol－1＝3.78g，如晶體全部失去結(jié)晶水，固體的質(zhì)量應(yīng)為8.34g－3.78g＝4.56g，可知在加熱到373℃時(shí)，晶體失去全部結(jié)晶水，加熱至635℃時(shí)，固體的質(zhì)量為2.40g，應(yīng)g，mol＝2∶3，則固體物質(zhì)Q的化學(xué)式為Fe2O3。溫度為78℃時(shí)，固體質(zhì)量為6.72g，其中m(FeSO4)＝0.03mol×152g·mol－1＝4.56g，m(H2O)＝6.72g－4.56g＝2.16g，n(H2O)＝0.12mol，則n(H2O)∶n(FeSO4)＝0.12mol∶0.03mol＝4∶1，則化學(xué)式為FeSO4·4H2O，故A錯(cuò)誤；溫度為159℃時(shí)，固體質(zhì)量為5.10g，其中m(FeSO4)＝4.56g，m(H2O)＝5.10g－4.56g＝0.54g，n(H2O)＝0.03mol，則n(H2O)∶n(FeSO4)＝0.03mol∶0.03mol＝1∶1，則化學(xué)式為FeSO4·H2O，故B錯(cuò)誤；N的化學(xué)式為FeSO4·H2O，P化學(xué)式為FeSO4，在隔絕空氣條件下由N得到P的化學(xué)方程式為FeSO4·H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))FeSO4＋H2O↑，故C正確；由上述分析可知，P的化學(xué)式為FeSO4，Q的化學(xué)式為Fe2O3，鐵的化合價(jià)升高，必有硫的化合價(jià)降低，即有二氧化硫生成，設(shè)SO2、SO3的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＋y＝0.03,64x＋80y＝4.56－2.4))，解得x＝y(tǒng)＝0.015，所以方程式為2FeSO4eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，Q的化學(xué)式為Fe2O3，故D錯(cuò)誤。4．取3.92g摩爾鹽產(chǎn)品[(NH4)2SO4·FeSO4·xH2O]，在隔絕空氣的條件下加熱至135℃時(shí)完全失去結(jié)晶水，此時(shí)固體質(zhì)量為2.84g，則該摩爾鹽結(jié)晶水個(gè)數(shù)x＝________。答案6解析m[(NH4)2SO4·FeSO4]＝2.84g，n[(NH4)2SO4·FeSO4]＝eq\f(2.84g,284g·mol－1)＝0.01mol，m(H2O)＝3.92g－2.84g＝1.08g，n(H2O)＝eq\f(1.08g,18g·mol－1)＝0.06mol，則該摩爾鹽結(jié)晶水個(gè)數(shù)x＝eq\f(0.06mol,0.01mol)＝6。5．葡萄糖酸亞鐵(C6H11O7)2Fe(M＝446g·mol－1)易溶于水，幾乎不溶于乙醇，是常用的補(bǔ)鐵劑。工業(yè)上制備葡萄糖酸亞鐵的方法之一是用新制的碳酸亞鐵與葡萄糖酸反應(yīng)，其流程如圖所示：完成下列問題：為測(cè)定(C6H11O7)2Fe·nH2O的結(jié)晶水?dāng)?shù)目，稱取1.205g晶體，在氫氣流中加熱至600℃使其完全分解，最終得到0.140g鐵單質(zhì)。晶體中結(jié)晶水的數(shù)目n＝______。若最終得到固體中含有少量Fe3＋，則n的值______(填“偏大”“偏小”或“不變”)。答案2偏小解析0.140g鐵單質(zhì)的物質(zhì)的量為eq\f(0.140g,56g·mol－1)＝0.0025mol，則(C6H11O7)2Fe·nH2O的物質(zhì)的量為0.0025mol，根據(jù)晶體質(zhì)量為1.205g可得M＝eq\f(m,n)＝eq\f(1.205g,0.0025mol)＝[(12×6＋1×11＋16×7)×2＋56＋n×18]g·mol－1，解得n＝2；若最終得到固體中含有少量Fe3＋，會(huì)消耗部分鐵單質(zhì)，則n的值偏小。6．堿式碳酸鋁鎂[MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O]常用作塑料阻燃劑。為確定堿式碳酸鋁鎂的組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①準(zhǔn)確稱取3.390g樣品與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，生成0.560LCO2(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。②另取一定量樣品在空氣中加熱，樣品的固體殘留率(eq\f(固體樣品的剩余質(zhì)量,固體樣品的起始質(zhì)量)×100%)隨溫度的變化如圖所示(樣品在270℃時(shí)已完全失去結(jié)晶水，600℃以上殘留固體為金屬氧化物的混合物)。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算堿式碳酸鋁鎂樣品中的n(OH－)∶n(COeq\o\al(2－,3))＝________。答案3∶5mol,3.390g樣品與足量的稀鹽酸充分反應(yīng)，生成CO2體積為0.560L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則n(CO2)＝eq\f(0.560L,22.4L·mol－1)＝0.025mol，根據(jù)C元素守恒，即可確定d為0.025。270℃時(shí)已完全失去結(jié)晶水，失去結(jié)晶水的質(zhì)量為3.390g×(1－73.45%)≈0.9g,600℃以上殘留固體為金屬氧化物的混合物，說明又失去了除結(jié)晶水外的氫元素，600℃時(shí)失重的質(zhì)量為3.390g×(1－37.02%)≈2.135g，除結(jié)晶水以外的氫元素生成水的質(zhì)量為2.135g－0.025mol×44g·mol－1－0.9g＝0.135g，n(H)＝－)∶n(COeq\o\al(2－,3))＝0.015∶0.025＝3∶5。7．2.76gCaO2·8H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線，140℃時(shí)完全脫水，雜質(zhì)受熱不分解)如圖所示。(1)試確定60℃時(shí)CaO2·xH2O中x＝________。(2)該樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。答案(1)2(2)26.09%mol，則CaO2·8H2O的物質(zhì)的量為0.01mol，由圖知，60～140℃失去的結(jié)晶水的質(zhì)量為1.68g－1.32g＝0.36g，物質(zhì)的量為0.02mol，則n(CaO2)∶n(H2O)＝0.01∶0.02＝1∶x，x＝2。(2)CaO2的質(zhì)量為72g·mol－1×0.01mol＝0.72g，則該樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝eq\f(0.72g,2.76g)×100%≈26.09%。8．如圖是1.00gMgC2O4·nH2O晶體放在坩堝里從25℃逐漸加熱至700℃分解時(shí)，所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量(m)隨溫度(t)變化的關(guān)系曲線(已知100℃以上才會(huì)逐漸失去結(jié)晶水，并約在230℃時(shí)完全失去結(jié)晶水)。試回答下列問題：(1)MgC2O4·nH2O中n＝________。(2)通過計(jì)算確定C點(diǎn)固體物質(zhì)的化學(xué)式：_____________________________________________________________________________________________________(要求寫出推斷過程)。(3)通過計(jì)算確定從E點(diǎn)到F點(diǎn)過程中的化學(xué)方程式：_______________________________(要求寫出推斷過程)。答案(1)2(2)解法一：MgC2O4·2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))MgC2O4·xH2O＋(2－x)H2O148g(2－x)18g1.00g(1.00－0.88)geq\f(148,2－x18)＝eq\f(1.00g,1.00－0.88g)，解得x≈1C點(diǎn)固體的化學(xué)式為MgC2O4·H2O解法二：MgC2O4·xH2Oeq\o(=,\s\up7(△))MgC2O4＋xH2O11218x0.76g(0.88－0.76)geq\f(112,18x)＝eq\f(0.76g,0.88－0.76g)，解得x≈1C點(diǎn)固體的化學(xué)式為MgC2O4·H2O(3)設(shè)F點(diǎn)鎂元素與其他元素組成的化合物為X，利用Mg原子守恒有n(MgC2O4)∶n(X)＝eq\f(0.76g,112g·mol－1)∶eq\f(0.27g,MX)＝1∶1，M(X)≈40g·mol－1；可推測(cè)出X