高考化学一轮复习讲练测（三）热重分析中的物质成分的判断（讲）（原卷版+答案解析）

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）

看轴即横、纵坐标所表示的化学含义

看点即曲线中的特殊点（15点、始第f脱去腌水

点、终点、拐点、交叉点）

第二步：生成羟基盐或含水盐

热结晶水合盐受

看线即曲线的走势使化趋势是上升、

热分解步骤

下降、波动、正态、偏态等变化）重第三步：生成金属氧化物

分

析试样发生分解反应，以脱水、分解

等方式失重，『物质不参加反应

及

试样发生氧化、还原等反应,

计

热重曲线试题解题的方法思路以氧化、还原等方式失重

算

热重曲线以新试样需要确定组

试题分类成的逆向思维法试题

热重实验所选试样是否改

以式样确定产物组

成的目标思维法试题

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、¥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

线一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1mol,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金)

NxlOO%=固体残留率。

m

(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。但钻的资源匮乏限制了其进一步发展。

Co(OH”在空气中加热时，固体残留率随温度的变化曲线如图所示。已知钻的氢氧化物加热至290℃时已完

全脱水，贝IJIOOOC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

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Co(OH)2的热重曲线

例2.随着材料科学的发展，金属帆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：NH4VCh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o

*

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200400600T/X.

NH4VO3的热重曲线

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H2。

C.同时分解失去H2O和NH3

D.同时分解失去H2、N2和H2。

例3.MnCO3可用作电讯器材元件材料,还可用作瓷釉、颜料及制造锦盐的原料。它在空气中加热易转化为

不同价态锦的氧化物，其固体残留率随温度的变化，如图所示。贝U300℃时，剩余固体中w(Mn):“(O)为

;图中C点对应固体的成分为(填化学式)。

1

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02004006008001000

温度

MnCCh的热重曲线

【变式训练】为研究一水草酸钙(CaC2O‘H2O)的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50g样品加热,

样品的固体残留率黑黑窝和。。％)随温度的变化如图所示。

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(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10.98g草酸钻晶体(COC2O42H2O)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。

温度范围/℃固体质量/g

150〜2108.82

290〜3204.82

890〜9204.50

(1)加热到210℃时，固体物质的化学式为o

(2)经测定，加热到210〜320℃过程中的生成物只有CO2和钻的氧化物，此过程发生反应的化学方程式为

【变式训练1】下图是1.00g吸晶体放在生烟里从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)

质量(g)

试回答下列问题：

(1)MgC2O4-nH.O中n=。

(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3.60g草酸亚铁晶体(FeCzCUOHzO,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：

剩余固体的质量/g

①过程［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

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）

看轴即横、纵坐标所表示的化学含义

看点即曲线中的特殊点痛点、始

第T：脱去睑水

点、终点、拐点、3^^）

结晶水合盐受第二步：生成羟基盐或含水盐

第，：讯±®氧瞰

雌解四UlflfcK、分解

等方式失重，质物质不参加反应

试样发生氧化、还原等反应,

以氧化、还原等方式失重

以新试样需要确定组

试题分类成的逆向思维法试题

热重实脸所选试样是否已知

以已知试样确定产物组

目标去i罐

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。

⑶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一知识体系，

然后运用新的曲线一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

⑴设晶体为1moL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)

TYlz.

ixl00%=固体残留率。

m

(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LiCoCh的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钻的资源匮乏限制了其

进一步发展。Co(OH”在空气中加热时，固体残留率随温度的变化曲线如图所示。已知钻的

氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃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o

0

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80\B(500七,86.38%)

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画■A(290七,89.25%)\

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2004006008001000

温度/七

Co(OH)2的热重曲线

【解析】CO(OH)2的摩尔质量为93g/mol,设Co(OH)2的物质的量为1mol,则C点1000℃

时失重的质量为lmolx93g/molx(l-80.65%)=18g,即ImoltfeO,根据质量守恒定律，化

学反应方程式为Co(OH)24coO+H2O。1000℃时剩余固体的成分为CoO。B点500℃时失

重的质量为1molx93g/molx(1-86.38%)=12.7g„已知290℃时Co(OH)2已完全脱水，1mol

Co(OH)2脱水成CoO时应失重的质量为18g,因为500°C时失重的质量不到18g,所以一

18g-12.7g

定有氧气进入，使钻元素的化合价发生了变化。进入氧元素的物质的量为«(O)=16g/mol

11

=3mol,即可表述为CoOO§,整理得化学式为C03CU。

同理，A点290℃时失重的质量为1molx93g/molx(1—89.25%)=10g,进入氧元素的物质

18g—10g

的量为w(O)=16g/mol=05mol,即可表述为CoOOo.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】CoOCO3O4和Co2O3

【名师点睛】本题是固体试样以氧化、还原等方式失重的热重曲线试题考查某温度时物质组

成的判断，分析时要注意空气中的氧气参与反应，不完全是分解反应的结果。

例2.随着材料科学的发展，金属铀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：NH4VCh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NH4V03在分解过程中=

00

90

A(210t,85.47%)

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B(380^,77.78%)-*----------------------

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200400600T/V.

NH4VO3的热重曲线

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

【解析】［NH4V03的摩尔质量为117g/mol,设NH4VO3物质的物质的量为1mol,则210℃

时失重的质量为1molxll7g/molx(l-85.47%)=17g。NH3的摩尔质量为17g/mol,所以先

分解失去NE。根据质量守恒定律，化学方程式为NH4V03型整HVO3+NH3T。即可确定

选B。380℃时失重的质量为1molxll7g/molx(l-77.78%)=26go在第一次失重的基础上,

第二次又失去的质量为26g—：17g=9g。H2O的摩尔质量为18g/mol,所以再分解失去0.5

molH2OO根据质量定律守恒，化学方程式为2HVO3^=V2O5+H2OT。确定B选项正确。

【答案】B

【名师点睛】本题是固体试样以脱水、分解等方式失重的热重曲线试题考查某温度时分解产

物组成的判断，分析时要注意空气中的氧气并未参与反应，完全是分解反应的结果。

例3.MnCO3可用作电讯器材元件材料，还可用作瓷釉、颜料及制造锦盐的原料。它在空气

中加热易转化为不同价态铳的氧化物，其固体残留率随温度的变化，如图所示。则3003时,

剩余固体中〃(Mn):"(O)为；图中C点对应固体的成分为(填化学式)。

1

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温度/七

MnCCh的热重曲线

【解析】MnCO3的摩尔质量为115g/mol,设MnCO3的物质的量为1mol,则A点300℃时

失重的质量为1molxll5g/molx(l-75.65%)=28g。已知CO的摩尔质量是28g/mol,根据

质量守恒定律，分解化学方程式为MnCChAMnCh+COb所以A点300℃时固体成分的化

学式为MnO2o则n(Mn):“(O)为1：2。B点770℃时失重的质量为1molxll5g/molx(l-

66.38%)=38.7g。由于300℃时固体的成分为MnCh,再加热造成失重的原因只能是氧元素

以02的形式逸散失去，随着氧元素的失去，锦的化合价也发生了变化。因此失去氧元素的

38.7g—28g22

物质的量为"(O)=16g/mol=3mol,可表示为MnO(2—Q),整理得化学式为M113O4。D

44g—28g

点900℃时失重的质量为1molxll5g/molx(l-61.74%)=44go失去的n(O)=16g/mol=1

mol,可表示为MnO(2.i),整理得化学式为MnO。所以C点时固体物质正从M113O4转化为

MnO,此时为Mn3O4与MnO的混合物。

【答案】1：2MmCU与MnO

【名师点睛】本题是固体试样先以脱水、分解等方式失重后，又以氧化、还原等方式失重的

热重曲线试题考查某温度时分解产物组成的判断，分析时要注意分析以分解方式失重与氧

化、还原等方式失重的区别，采用不同方法进行分析解决问题。

【变式训练】为研究一水草酸钙(CaCzO’HzO)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(黑靠嚣器X100%)随温度的变化如图所示。

求

、

翱

副

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母

国

(1)300℃时残留固体的成分为，900℃时残留固体的成分为o

(2)通过计算求出500℃时固体的成分及质量(写出计算过程)。

；：：：

【解析】(l)n(CaC2C)4-H2O)=i46H=0.25mol,含有m(H2O)=0.25molxl8g.moH=4.50g,

在300℃时，㈣J工xl00%=87.67%,m(剩余)=36.50gx87.67%~32g,减少的质量为36.50g-32

g=4.50g,故此时失去全部的结晶水，残留固体为CaC2O4；在900℃时，空警xl00%=38.36%,

m(剩余)=36.50gx38.36%~14g,其中Ca的质量没有损失，含m(Ca)=0.25molx40gmol^lO

g,另外还含有m(O)=14g-10g=4g,MO)[：：。9=。25mol,则n(Ca)：n(O)=l：1,化学

式为CaOo

(2)在600℃时，空空xl00%=68.49%,m(剩余)=36.50gx68.49%u25g,从300℃至600℃

m(起里)

时，失去的总质量为32g-25g=7g,失去物质的摩尔质量为7g+0.25moi=28g-mol",所以

600℃时残留固体成分为CaCCh，则500℃时残留固体的成分为CaCzCU和CaCO3的混合物,

3650g

样品中CaC2O4H2O的物质的量n(CaC2O4-H2O)=,=0.25mol,设混合物中CaC2O4和

CaCO3的物质的量分别为xmol和ymol,根据500℃时固体总质量可得128x+100y=36.50

gx76.16%,根据钙元素守恒可得x+y=0.25,解得xHMO,产0.15,m(CaC204)=0.10molX128

g-mo「i=12.80g,m(CaCO3)=0.15molxlOOg-mol'^15.0g,500℃时固体的成分为12.8g

CaCzCU和15.0gCaCCh。

答案：(DCaCzCUCaO(2)12.8gCaC2O4fl15.0gCaCO3。

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10.98g草酸钻晶体(COC2O42H2O)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。

温度范围/℃固体质量/g

150〜2108.82

290〜3204.82

890〜9204.50

(1)加热到210℃时，固体物质的化学式为o

(2)经测定，加热到210〜320℃过程中的生成物只有CO2和钻的氧化物，此过程发生反应的

化学方程式为。

【解析】(DCOC2O42H2O失去全部结晶水的质量为10.98x=g=8.82g,即加热到210℃时，

183

固体物质是C0C2CU。(2)根据元素守恒，n(CO2)=(^|x2)mol=0.12mol,质量为0.12molx44

g-mol-^5.28g,固体质量减少(8.82-4.82)g=4.00g,说明有气体参加反应，即氧气参加，氧

气的质量为(5.28-4.00)g=1.28g,其物质的量为詈mol=0.04mol,n(CoC2O4)：n(O2)：

n(CO)=—:0.04:0.12=0.06:0.04:0.12=3：2：6,依据原子守恒，3CoCO4+2O-

214722

CO3O4+6CO20

△

【答案】(l)CoC2O4(2)3COC2O4+2O2-----Co3O4+6CO2

【名师点睛】本题是固体试样先以脱水、分解等方式失重后，又以氧化、还原等方式失重的

热重曲线试题考查某温度时分解产物组成的判断，分析时要注意分析以分解方式失重与氧化

方式失重的区别，采用不同方法进行分析解决问题。150〜210℃为脱水失重，得到的固体产

物为CoC2O4；290〜320℃为氧化、分解失重，得到的固体产物为Co3O4；890〜920℃为分

解失重，得到的固体产物为CoO。

【变式训练11下图是1.00gA侑。2。4•"“2。晶体放在坦瑞里从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)

质量(g)

试回答下列问题:

⑴陞。2。4“凡。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)。

解析：(1)MgC204nH°。星MgC夕4+nH2。

144+18ng18ng

1.0