【备战2023高考】化学总复习——专题讲座（三）《热重分析中的物质成分的判断》讲义

专题讲座（三） 热重分析中的物质成分的判断

目录

第一部分：网络构建（总览全局）

第二部分：知识点精准记忆

第三部分：典型例题剖析

高频考点1 考查热重曲线中物质组成的判断

高频考点2 考查热重曲线中方程式的书写

正文

第一部分：网络构建（总览全局）

第二部分：知识点精准记忆

1. 结晶水合盐受热分解步骤

加热结晶水合盐反应可分三步进行：第一步是脱去部分水，第二步是生成羟基盐或含水盐，第三步是生成金属氧化物；如果热重实验的气氛为空气，则加热过程中可能被氧化，反应将变得更复杂一些。

2.热重曲线试题分类

（1）从失重的方式来分，热重曲线类试题可分为两类：第一类，试样发生分解反应，以脱水、分解等方式失重，气氛物质不参加反应；第二类，试样发生氧化、还原等反应，以氧化、还原等方式失重。当然也有试题形式上是两者的结合，但本质上可以分步处理，故仍属于上述类型。

（2）根据热重实验所选试样是否已知，热重曲线类试题可分为两类：第一类以已知试样确定产物组成的目标思维法试题；第二类以未知试样需要确定组成的逆向思维法试题。

3.热重曲线图的分析方法

坐标曲线题解题时可以拆分为识图、析图、用图三个步骤。其中识图是基础，析图是关键，用图是目的。

(1)识图。识图的关键是三看：一看轴即横、纵坐标所表示的化学含义(自变量X轴和函数Y轴表示的意义)，寻找X、Y轴之间的关系，因为这是理解题意和进行正确思维的前提；二看点即曲线中的特殊点(顶点、始点、终点、拐点、交叉点)；三看线即曲线的走势(变化趋势是上升、下降、波动、正态、偏态等变化)。

(2)析图。分析图中为什么会出现这些特殊点，曲线为什么有这样的变化趋势和走向，分析曲线变化的因果关系；通过联想，把课本内的有关化学概念、原理、规律等与图中的曲线和相关点建立联系。

(3)用图。将相关的化学知识与图中曲线紧密结合，在头脑中构建新的曲线——知识体系，然后运用新的曲线——知识体系揭示问题的实质，解决实际问题。

4.解题的方法思路

(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。

(6)根据失重后物质的化学式，写出相应的化学方程式。

第三部分：典型例题剖析

高频考点1 考查热重曲线中物质组成的判断

例1.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

例2.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，固体质量的减少值(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

例3.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

【变式训练】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__________，900 ℃时残留固体的成分为__________。 

(2)通过计算求出500 ℃时固体的成分及质量(写出计算过程)。

高频考点2 考查热重曲线中方程式的书写

例4.在空气中加热10.98 g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)样品，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如表。

(1)加热到210 ℃时，固体物质的化学式为__________。 

(2)经测定，加热到210～320℃过程中的生成物只有CO2和钴的氧化物，此过程发生反应的化学方程式为____ _______________________。 

【变式训练1】下图是1.00g 晶体放在坩埚里从25℃徐徐加热至700℃分解时，所得固体产物的质量（m）随温度（t）变化的关系曲线。(已知100℃以上才会逐渐失去结晶水，并约在230℃时完全失去结晶水) 

试回答下列问题：

(1)中=_____。

(2) 通过计算确定C点固体物质的化学式______________(要求写出推断过程)；

(3) 通过计算确定从E点到F点过程中的化学方程式                                    

                              (要求写出推断过程)。

【变式训练2】称取3.60 g草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O，相对分子质量是180)用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示，请分析图并回答下列问题：

①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为_______________________________________。

②300 ℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物，试通过计算确定该氧化物的化学式________________。