Question

热重分析法是程序控制温度下，测量物质的质量与温度的关系的一种实验技术．现有一CaC₂O₄?nH₂O试样，分别在氮气气氛、氧气气氛中进行热重分析，得到如下热重（TG）曲线．
（1）图中曲线上有三个失重台阶，分别表示加热过程中依次发生了三个反应．根据第1步反应的失重数据计算试样CaC₂O₄?nH₂O中的n值（精确到整数）为    ．
（2）根据第2步反应的失重数据推测第2反应的化学方程式为    ；观察曲线说明氧气存在时有利于第2步反应进行，原因是    ．
（3）第3步反应中释放的气体产物是    ．观察曲线可判断出，氧气存在时不利于第3步反应进行，可能原因是    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）第1步反应为CaC₂O₄?xH₂O失去结晶水生成CaC₂O₄，由图可知，14.6克CaC₂O₄?xH₂O失去水后生成12.8克CaC₂O₄，据此根据关系式CaC₂O₄?xH₂O～CaC₂O₄计算x的值；
（2）第2步反应为CaC₂O₄分解生成CaCO₃与碳的氧化物，根据质量守恒计算生成氧化物的质量，在根据碳原子守恒确定氧化物的物质的量，进而确定该碳的氧化物的相对分子质量，确定分子式，据此书写；
（3）第3步，继续加热固体，碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，第2步时，在氧气氛围内，一氧化碳和氧气反应生成的二氧化碳抑制碳酸钙分解．
解答：解：（1）根据图象可知第1步反应是晶体失去结晶水的过程，14.6克CaC₂O₄?xH₂O失去水后生成12.8克CaC₂O₄，则：
  CaC₂O₄?xH₂O～CaC₂O₄，
  128+18x       128
  14.6g         12.8g
所以：（128+18x）：128=14.6g：12.8g，解得x=1，
故答案为：1；
（2）第2步生成氧化物的质量=12.8g-10g=2.8g，12.8克CaC₂O₄的物质的量==0.1mol，根据钙原子守恒知，生成碳酸钙的物质的量是0.1mol，根据碳原子守恒知，生成氧化物的物质的量是0.1mol，氧化物的相对分子质量==28g/mol，则该氧化物是CO，所以其反应方程式为：CaC₂O₄CaCO₃+CO↑；
草酸钙的分解中生成一氧化碳，一氧化碳和氧气反应生成二氧化碳，从而促使草酸钙的分解向正反应方向移动，
故答案为：CaC₂O₄CaCO₃+CO↑；一氧化碳和氧气反应生成二氧化碳，从而促使草酸钙的分解向正反应方向移动；
（3）第3步，继续加热固体，碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，CaCO₃CaO+CO₂↑，
第2步时，在氧气氛围内，第2步产生的一氧化碳和氧气反应生成的二氧化碳，第2步产生的二氧化碳抑制碳酸钙分解，所以氧气存在时不利于第3步反应进行，
故答案为：CO₂；氧气存在时第2步反应产生二氧化碳会抑制碳酸钙分解反应的进行．
点评：本题考查物质的量的有关计算及物质的确定，明确图象中曲线拐折的含义是解本题的关键，再结合原子守恒、物质之间的关系式来分析解答即可，难度较大．