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(共24张PPT)
第59讲
热重曲线分析
2025：基于主题教学的高考化学专题复习系列讲座
2025
2024江苏省14 确定产物中粒子的比值：根据元素守恒，根据图像，找数据计算
2025年——热重曲线分析考向考点统计
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一、酸、碱、盐的分解
（1）酸 酸性氧化物+水
（2）碱 碱性氧化物+水 如：2Al(OH)3 Al2O3+3H2O↑
（3）盐分解
①含氧酸金属盐 如
盐 碱性氧化物+酸性氧化物
②铵盐
铵盐 氨气+酸
△
△
△
△
上述分解过程中，如果生成的物质不稳定还会继续分解；如果生成的物质具有氧化性、还原性彼此之间还会继续反应生成稳定的物质。
△
△
CuSO4 5H2O CuO+SO3↑+5H2O
2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑
CaC2O4 CaO+CO2↑+CO↑
△
△
△
CaCO3 CaO+CO2↑
△
如：H2SiO3 SiO2+H2O↑
二、热重分析仪及其工作原理
热重分析(TG或TGA)使样品处于一定的温度程序(升降恒温)控制下，观察样品的质量随温度或时间的变化过程，获取失重温度(起始点，峰值，终止点等)、失重量以及分解残留量等相关信息。
横坐标：温度或时间
纵坐标：样品质量或固体残留率或失重率
固体残留率 = ×100%
失重率 = ×100%
惰性氛围（N2氛围）
热重实验的气氛为空气，则加热过程中可能被氧化，而得到稳定的氧化产物。
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例1、(2024江苏14).
（3）净化后的 溶液通过沉钕、焙烧得到 。
②将 (摩尔质量为 )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。 时，所得固体产物可表示为 ，通过以上实验数据确定该产物中 的比值_______(写出计算过程)。
的物质的量为 ，其在氮气氛围中焙烧后，金属元素的质量和化合价均保持不变，因此 = ；
时剩余固体的质量为7.60 mg，固体减少的质量为 ，由于碱式盐在受热分解时易变为正盐，氢氧化物分解得到氧化物和 H2O，碳酸盐分解得到氧化物和 CO2，因此，可以推测固体变为 时失去的质量是生成 H2O和 CO2 的质量；根据H元素守恒可知，固体分解时生成 H2O
的质量为 ，则生成 CO2 的质量为1.24mg
- 0.36mg =0.88mg ，则生成 CO2 的物质的量为 ，由C元素守恒可知，分解后剩余的 CO32-的物质的量为4×10-5mol- 2 × 10-5= 2 × 10-5 ，因此可以确定该产物中 的比值为 。
2:1
①由图可知，升温至过程中，晶体总质量变小的原因是二者失去结晶水；227~566℃质量不变，而后566~600℃质量再次减小，说明此时硫酸铁分解；
②为有效分离铁、钴元素，“焙烧1”的温度应控制为600~630℃，此时硫酸铁已全部分解；
例2（2023福建10）白合金是铜钴矿冶炼过程的中间产物，一种从白合金(主要含及少量)中分离回收金属的流程如下：
(2)“焙烧1”中，晶体 和 总质量随温度升高的变化情况如下：
①升温至过程中，晶体总质量变小的原因是 ；发生分解的物质是
②为有效分离铁、钴元素，“焙烧1”的温度应控制为 。
温度区间/℃
晶体总质量 变小 不变 变小 不变
失去结晶水
Fe2(SO4) 2
600℃ ～ 630 ℃
例3.(2023辽宁18) 硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(1)我国籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有
SO2、 和 (填化学式)。
根据图示的热重曲线所示，在700℃左右会出现两个吸热峰，说明此时CuSO4发生热分解反应，从TG图像可以看出，质量减少量为原CuSO4质量的一半，说明有固体CuO剩余，还有其他气体产出，此时气体产物为SO2、SO3、O2，可能出现的化学方程式为3CuSO4 3CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑，结合反应中产物的固体产物质量和气体产物质量可以确定，该反应的产物为CuO、SO2、SO3、O2，故答案为CuO、SO3。
CuO
SO3
例4.（2023全国乙28）硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：
(1)在N2气氛中, 的脱水热分解过程如图所示：
根据上述实验结果，可知X= ，Y= 。
由图中信息可知，当失重比为19.4%时，
转化为 ，则 ，解之得x=4；
当失重比为38.8%时， 转化为
则 ，解之得y=1。
4
1
例5.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1000 ℃时，剩余固体成分为______
(填化学式，下同)；在A点固体成分 ，B点物质成分为 。
CoO
Co3O4
A点
B点
O2
75
80.65%
93
18
O2
Co2O3
【解析】Co(OH)2的摩尔质量为93 g/mol，设Co(OH)2的物质的量为1 mol，则C点1000 ℃
时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－80.65%)＝18 g，即1 mol H2O，根据质量守恒定律，
化学反应方程式为Co(OH)2 CoO＋H2O。1 000 ℃时剩余固体的成分为CoO。B点
500 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－86.38%)＝12.7 g。已知290 ℃时Co(OH)2已完
全脱水，1 mol Co(OH)2脱水成CoO时应失重的质量为18 g，因为500 ℃时失重的质量不
到18 g，所以一定有氧气进入，使钴元素的化合价发生了变化。进入氧元素的物质的量
为n(O)= mol，即可表述为 ，整理得化学式为Co3O4。
同理，A点290 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－89.25%)＝10 g，进入氧元素的物
质的量为n(O)= 0 mol，即可表述为CoO·O0.5，整理得化学式为Co2O3。
△
例6.（2015年通州模拟，27）将25.0 g胆矾晶体放在坩埚中加热测定晶体中结晶水的含量，固体质量随温度的升高而变化的曲线如图1所示。请认真分析图1，填写以下空白：
（1）30 ℃～110 ℃间所得固体的化学式是 ;
（2）650 ℃～1000 ℃间所得固体的化学式是 ;
（3）温度高于1000 ℃所得固体的化学式是 。
△m=36
CuSO4
△m=8
n(O)=0.5mol
CuO
Cu2O
CuSO4 3H2O
250 160 80
Cu2O
CuO0.5即Cu2O
【解析】根据物质分解模型CuSO4·5H2O CuSO4 CuO
对比题中数据，可知30 ℃、650 ℃、1000 ℃时固体分别为CuSO4·5H2O、CuSO4、
CuO，因此在650 ℃～1000 ℃加热阶段最终所得固体的化学式为CuO。为计算简
单，纵坐标扩大10倍。由于30 ℃~110 ℃时固体失重36g水，则110 ℃固体的化学
式为CuSO4·3H2O。1000 ℃时固体已经是金属氧化物，质量减轻是失氧的过程，
失氧的物质的量为0.5mol，则生成的金属氧化物可写为CuO0.5 整理得化学式为Cu2O，
所以温度高于1000 ℃所得固体的化学式为Cu2O。
√
例7.（2022年全国乙卷改编）化合物(NH4B5O8·4H2O)可用于电讯器材、高级玻璃的
制造。该化合物的热重曲线如图所示，在 不同温度下热分解质量百分数与温度的
对应关系如图，下列叙述正确的是 ( )
A.各元素对应的单质常温下均为气体
B.最高价氧化物的水化物酸性:NC.100~200 ℃阶段热分解失去 4 个 H2O
D.500 ℃热分解后生成固体化合物 B2O3
NH4B5O8·4H2O
NH4B5O8
B2O3
-H2O
-NH3
273 201 175
73.6% 64.1%
-H2O
【解析】单质硼，常温下为固体，A 错误；B的最高价氧化物的水化物为H3BO3， N的最高价氧化物的水化物为HNO3, 酸性:H3BO3的相对分子质量为 273，NH4B5O8 的相对分子质量为201， ≈ 73.6%，不是 80.2%，C 错误；热分解后的最终固体若为 B2O3，根据硼元素守恒可得关系式:2NH4B5O8·4H2O~5B2O3，B2O3 的相对分子质量为 70， ×100%≈64.1%，D 正确。
例8.（2000 年广东卷）下图是100 mg CaC2O4·H2O受热分解时，所得固体质量随温度变化的曲线。试利用图中信息结合所学的知识，回答下列各问题：
(1)温度分别为t1和t2时，固体产物的化学式
A是________，B是：_______。
(2)由CaC2O4·H2O得到A的化学方程式为_______________________。
(3)由A得到B的化学方程式为___________________。
(4)由图计算产物C的分子量，并推断C的合理的化学式。
CaC2O4·H2O
CaC2O4
CaCO3
CaO
146 128 100 56
87.7% 68.5% 38.4%
-H2O
-CO
-CO2
CaCO3
C的相对分子质量为55.48，C的化学式为CaO。
【解析】
（1）由表中数据可知A为CaC2O4、B为CaCO3。故答案为：CaC2O4；CaCO3．
（2）A为CaC2O4，CaC2O4 H2O分解生成CaC2O4与H2O，该温度下，水为气态，反应方程式为CaC2O4 H2O CaC2O4+H2O↑
(3)A为CaC2O4，B为CaCO3，所以CaC2O4分解生成CaCO3与CO，
反应方程式为CaC2O4 CaCO3+CO↑．
(4)通过分解产物分析，C的化学式是CaO
质量分数 87.7%% 68.5% 38.4%
△
△
例9.（2014全国高考）PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如图所示，已知失重曲线上的a点样品失重4.0%(即 ×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n值_________。
PbO2
-O
PbO
239 213
PbOx
-O
失重质量分数即为失去的氧的质量分数
（2-x）x 16
239
=
4%
x = 1.4
根据mPbO2·nPbO，
m＋n
(2m＋n)
＝
1.4
1
n(Pb)
n(O)
＝
n
m
0.4
0.6
3
2
＝
＝
即为：2PbO2·3PbO
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“两步法”突破热重曲线分析及计算题
第一步
依据分解规律
书写分解过程
根据物质分解规律，书写物质分解产物及对应物质的摩
尔质量，或需要时进一步计算不同物质的百分含量。
第二步
分析曲线
分析曲线中不同温度下分解产物的量，对照第一步的数字，进而确定产物。在计算过程中常用的计算方法是质量守恒或者原子守恒。
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R高频考点1 考查热重曲线中物质组成的判断
R高频考点2 考查热重曲线中方程式的书写
R高频考点3 了解物质内部结构作用方式第59讲-热重曲线分析
1.金属及其化合物在生产生活中占有极其重要的地位，请结合金属及其化合物的相关知识回答下列问题：
(1)经检测某酸性废水中所含离子及其浓度如表所示：
离子 Fe3+ Al3+ SO NO H+
浓度(mol/L) 2×10-2 1×10-1 2×10-2 1×10-1
c(Al3+)= mol/L。
(2)已知Fe(NO3)3的高纯度结晶体是一种紫色潮解性固体，适用于制备磁性氧化铁纳米粉末。写出磁性氧化铁与足量稀硝酸反应的离子方程式： 。
(3)8.34 g绿矾(FeSO4·7H2O)晶体样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示：
温度为159 ℃时固体N的化学式为 ，取适量380 ℃时所得的样品P，隔绝空气加热至650 ℃，得到一种红棕色固体物质Q，同时有两种无色气体生成，请写出该反应的化学方程式 。
2．三水合硝酸铜[Cu(NO3)2·3H2O，M=242g/mol]是一种重要的无机试剂，用途广泛。
三水合硝酸铜[Cu(NO3)2·3H2O]的热分解实验。回答下列问题：
将24.2gCu(NO3)2·3H2O样品置于瓷坩埚中缓慢加热，其热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。在过程中有红棕色气体产生，反应的化学方程式为 ，继续升温至时生成的固体产物为 (填化学式)。
3．主要用作颜料、冶金助熔剂、油漆催干剂、橡胶硫化促进剂、杀虫剂等。一种以方铅矿(含及少量等)为原料制备的工艺流程如图：
回答下列问题：
(1)在元素周期表中位于第 周期 族。
(2)“酸浸氧化”过程中与发生反应生成，反应的离子方程式为 。
(3)已知焙烧可制得铅的氧化物，为了研究其产物成分，取进行焙烧，其热重曲线如图所示，请写出时所得铅的氧化物的化学式： 。
4．铁(Fe)是第四周期第Ⅷ族元素，有多种化合价，铁及其化合物在工农业生产中具有重要作用。回答下列问题：
(1)在铁制品上镀银时，铁制品与电源 (填“正极”或“负极”)相连。
(2)将54.0g草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)在氮气的氛围中加热分解，得到分解产物的热重曲线(固体质量随温度的变化情况)如图2所示。
①A点时，固体物质的化学式为 。
②B点时，固体只含有一种铁的氧化物，则AB段反应的化学方程式为 。
5．海水中蕴含着丰富的资源，氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量的工业原料。
(1)海水提溴过程中溴元素的变化如图所示：
过程Ⅱ中，用热空气将溴吹出，再用浓碳酸钠溶液吸收。完成并配平下列化学方程式：
(2)海水中提取镁的传统工艺如下图所示：
①脱水得到的过程中，通入的作用是 。
②工业制备镁的新工艺已经广泛应用，其第一步原理是向含氧化镁的熔浆中添加三氯化铈再通入氯气，生成和无水氯化镁。请写出该反应的化学方程式 。
③某实验小组对进行热重曲线分析：

分析时固体产物的化学式为 。写出从加热到时生成固体产物(一种含镁的碱式盐)的化学方程式 。
6．某废镍催化剂的主要成分是合金，还含有少量及不溶于酸碱的有机物。采用如下工艺流程回收其中的镍制备镍的氧化物：
在空气中煅烧，其热重曲线如图所示。转化为，反应的化学方程式为 ；生成产物的化学式为 。
7.【2011全国卷】0.80g CuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。
请回答下列问题：
(1)试确定200℃时固体物质的化学式______________（要求写出推断过程）；
(2)取270℃所得样品，于570℃灼烧得到的主要产物 。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为 ，其存在的最高温度是_____________；
(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为 ；
(4)在0.10mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH=8时，c（Cu2+）=________________mol·L-1（Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20）。若在0.1mol·L-1 硫酸铜溶液中通入过量 H2S 气体，使Cu2+完全沉淀为CuS，此时溶液中的H+浓度是_______mol·L-1。
8.(2019·全国卷Ⅰ，27(5))硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
9.(2021·湖南衡阳一中模拟，节选)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。
(1)300 ℃时，剩余固体中n(Mn)∶n(O)为 。
(2)图中点D对应固体的成分为 (填化学式)。
10.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在分解过程中下列说法正确的是( )
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
11．在加热固体NH4Al(SO4)2·12H2O时，固体质量随温度的变化曲线如图所示：已知a点物质为NH4Al(SO4)2，b点物质为Al2(SO4)3，下列判断正确的是(　　)
A．0～T ℃的过程变化是物理变化
B．c点物质是工业上冶炼铝的原料
C．a→b反应中生成物只有Al2(SO4)3和NH3两种
D．Al2(SO4)3能够净水，可用离子方程式表示为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3
12．8.34 g FeSO4·7H2O(M=278 g·mol -1)样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示,下列说法正确的是(　　)
A．温度为78 ℃时,固体物质M的化学式为FeSO4·5H2O
B．温度为159 ℃时固体N的化学式为FeSO4·2H2O
C．在隔绝空气条件下,由N得到P的化学方程式为FeSO4·H2OFeSO4+H2O
D．取适量380 ℃时所得的样品P，隔绝空气加热至650 ℃,得到一种固体物质Q，同时有两种无色气体生成，Q的化学式为Fe3O4
13．将草酸锌晶体(ZnC2O4·2H2O)加热分解可得到一种纳米材料。加热过程中固体残留率随温度的变化如图所示，300～460 ℃范围内，发生反应的化学方程式为_______________________________________。
14．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。
温度范围/℃ 固体质量/g
150～210 8.82
290～320 4.82
890～920 4.50
(1)加热到210 ℃时，固体物质的化学式为_______________________________________。
(2)经测定，加热到210～310 ℃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____________________________________。
15．CoC2O4是制备钴的氧化物的重要原料。下图为二水合草酸钴(CoC2O4·2H2O)在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300 ℃及以上所得固体均为钴氧化物。
通过计算确定C点剩余固体的化学成分为________(填化学式)。写出B点对应的物质与O2在225～300 ℃发生反应的化学方程式：____________________________________。
16.碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O]常用作塑料阻燃剂。为确定碱式碳酸铝镁的组成，进行如下实验：
①准确称取3.390 g样品与足量稀盐酸充分反应，生成0.560 L CO2(已换算成标准状况下)。
②另取一定量样品在空气中加热，样品的固体残留率随温度的变化如图所示(样品在270 ℃时已完全失去结晶水，600 ℃以上残留固体为金属氧化物的混合物)。
根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的n(OH－)∶n(CO)＝________。
第59讲-热重曲线分析答案及解析
1．(1)(或0.02) (2)3Fe3O4+28H++NO=9Fe3++NO↑+14H2O
(3) FeSO4·H2O 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑
【详解】（1）设c(Al3+)为x，根据电荷守恒3c(Al3+)+ 3c(Fe3+)+ c(H+)= 2c(SO)+ c(NO)，则3c(Al3+)=2×1×10-1+2×10-2-3×2×10-2-1×10-1=0.06 mol/L，c(Al3+)=0.02mol/L；
（2）磁性氧化铁是Fe3O4，Fe3O4与足量稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮、水，反应的离子方程式为3Fe3O4+28H++NO=9Fe3++NO↑+14H2O。
（3）8.34 g绿矾(FeSO4·7H2O)的物质的量为0.03mol，绿矾完全失去结晶水得0.03mol FeSO4，质量为4.56g。温度为159 ℃时固体质量为5.1g，说明绿矾失去部分结晶水，设N的化学式为FeSO4·xH2O，则0.03mol×(152+18x)g/mol=5.1，x=1，则N的化学式为FeSO4·H2O；取适量380 ℃时所得的样品P为FeSO4，隔绝空气加热至650 ℃，得到一种红棕色固体物质Q，Q中含有0.03mol铁元素，则氧元素的物质的量为，所以Q为Fe2O3，同时有两种无色气体生成，根据得失电子守恒、元素守恒，生成的两种气体是SO2、SO3，该反应的化学方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑。
2.2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑ Cu2O
【详解】24.2gCu(NO3)2 3H2O的物质的量为=0.1mol，完全失去结晶水生成0.1molCu(NO3)2，质量为18.8g，根据铜元素守恒，Cu(NO3)2分解生成0.1mol氧化铜，质量为8g，再加热生成0.05molCu2O，质量为7.2g，T1℃的固体产物是Cu(NO3)2，T2℃的固体产物是CuO，T3℃的固体产物是Cu2O，T1℃～T2℃时固体由Cu(NO3)2转化为CuO，同时观察到有NO2逸出，根据氧化还原反应规律，同时还有氧气生成，因此T1℃～T2℃Cu(NO3)2分解产物为CuO、NO2、O2，反应的化学方程式为2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑，加热到T2℃时CuO又分解，最终生成Cu2O，故答案为：2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑；Cu2O。
3．(1) 六 ⅣA (2) (3)
【详解】（1）在元素周期表中位于第六周期ⅣA族。
（2）“酸浸氧化”过程中与发生反应生成、S、Fe2+，S元素化合价由-2升高为0、铁元素化合价由+3降低为+2，根据得失电子守恒，反应的离子方程式为。
（3）的物质的量为0.02mol，根据Pb元素守恒，4.62g铅的氧化物中含有0.02molPb，即含4.14gPb，则含氧元素0.48g，即0.03mol O元素，所以时所得铅的氧化物的化学式。
4．(1)负极 (2) FeC2O4
【详解】（1）电镀是镀层金属作阳极，镀件作阴极，则铁制品上镀银时，铁制品作阴极，与电源负极相连；
（2）54.0g草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)的物质的量为，其中水的物质的量为0.6mol，含水质量为10.8g，所含FeC2O4质量为43.2g，结合图中信息可知A点时，固体物质的化学式为FeC2O4；由以上数据可知该晶体中Fe元素的质量为16.8g，B点时，固体只含有一种铁的氧化物，其中氧原子的质量为23.2-16.8=6.4g，氧原子的物质的量为0.4mol，则B点时氧化物为；结合电子得失守恒及元素守恒的，AB段反应的化学方程式为。
5．(1)
(2) 抑制与水在加热条件下发生水解反应
【详解】（1）根据反应方程式可知，Br2既是氧化剂又是还原剂，有化合价升高，也有化合价降低，因此还原产物为NaBr，利用化合价升降法以及原子守恒进行配平，化学反应方程式为3Br2+3Na2CO3=NaBrO3+CO2+5NaBr；故答案为3Br2+3Na2CO3=NaBrO3+CO2+5NaBr；
（2）①直接加热MgCl2·6H2O，因Mg2+水解，得到MgO或Mg(OH)Cl，因此为抑制MgCl2水解，需要在HCl氛围中加热；故答案为抑制MgCl2与水在加热条件下发生水解反应；
②根据题中所给信息，该反应方程式为4MgO+2CeCl3+Cl24MgCl2+2CeO2，故答案为4MgO+2CeCl3+Cl24MgCl2+2CeO2；
③0～181℃失去结晶水，发生反应MgCl2·6H2OMgCl2·(6-x)H2O+xH2O，203gMgCl2·6H2O的物质的量为1mol，0～181℃固体质量变化(203-131)g=72g，应是减少水的质量，计算出x=4，181℃时固体产物的化学式为MgCl2·2H2O；181℃加热到300℃得到一种含镁的碱式盐，，其质量为76.5g，203gMgCl2·6H2O的物质的量为1mol，根据原子守恒，含镁的碱式盐中含有1molMg2+、1molCl-和1molOH-，则含镁的碱式盐为Mg(OH)Cl，其反应方程式为MgCl2·2H2OMg(OH)Cl+H2O+HCl↑；
6．
7.答案 (1)CuSO4·H2O
CuSO4·5H2OCuSO4·(5－n)H2O + nH2O
250 18n
0.80g 0.80g－0.57g＝0.23g
n＝4
(2)CuSO4 CuO + SO3↑，CuSO4·5H2O， 102℃
(3)2H2SO4(浓)+ CuCuSO4 +SO2↑+ H2O
(4)2.2×10－8，0.2
【解析】胆矾分解规律：
8.0g胆矾分解生成硫酸铜5.12g、生成氧化铜2.56g，由此确定258℃的固体是硫酸铜。
(1)由图分析可知，CuSO4·5H2O受热到102℃时开始脱水分解，113℃时可得到较稳定的一种中间物，到258℃时才会继续分解。在200℃时失去的水的质量为0.57g，有差量法可以计算。
CuSO4·5H2OCuSO4·(5－n)H2O + nH2O
250 18n
0.80g 0.80g－0.57g ＝ 0.23g
n＝4
(2)根据分析知道270℃样品是硫酸铜，570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，是CuO和SO3。CuO与稀硫酸反应的产物是硫酸铜和水，蒸发浓缩的晶体为CuSO4·5H2O。其存在的最高温度为102℃。
(3)SO3与水反应生成硫酸，与铜加热反应：2H2SO4(浓)+ CuCuSO4 +SO2↑+H2O
(4)根据溶度积的概念可以直接计算。pH＝8时，c(OH－)＝10－6，由c(Cu2+)·c(OH－)2＝Ksp[Cu(OH)2]可得，c(Cu2+)＝(2.2×10－20)/10－12＝2.2×10－8。在0.1mol·L－1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2+完全沉淀为CuS，溶液中溶质为硫酸，c(SO42－)不变，为0.1mol·L－1 ，c(H+)为0.2mol·L－1。
8.【答案】NH4Fe(SO4)2·12H2O
【解析】 样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，发生变化：NH4Fe(SO4)2·xH2O→NH4Fe(SO4)2·(x－1.5)H2O＋1.5H2O。固体失重5.6%，即失去水的质量占样品总质量的5.6%，列出关系式：×100%＝5.6%，解得x＝12，故硫酸铁铵晶体的化学式为NH4Fe(SO4)2·12H2O。
9.【答案 】（1）1∶2 （2）Mn3O4与MnO
【解析】 MnCO3MnO
115 71（61.74%） 说明900℃时的固体是MnO
设MnCO3的物质的量为1 mol，即质量为115 g。
(1)A点失重质量为115 g×（1-75.65%）≈ 28g，可知MnCO3失去的组成为“CO”，故剩余固体的成分为MnO2，n(Mn)∶n(O)为1∶2。
(2)C点剩余固体的成分为MnO，同理，B点教A点失重115 g×（75.65-66.38%）＝10.666g，n（O）=0.67，B点化学式MnO（2-0.67），则n(Mn)∶n(O)＝∶≈3∶4，故剩余固体的成分为Mn3O4，因D点介于B、C之间，故D点对应固体的成分为Mn3O4与MnO的混合物。
10．【答案】 B
(
117
100
（
85
.
47%
）
91
（
77
.
78%
）
确定
A
点是
偏钒酸
，
失去
NH
3
.
点是五氧化二钒
)【解析】NH4VO3 HVO3
B点是五氧化二钒，A到B 是失水的过程。所以B选项正确。
11．【答案】 B
【解析】NH4Al(SO4)2·12H2O → NH4Al(SO4)2→ Al2(SO4)3 → Al2O3
因为a点物质为NH4Al(SO4)2，则0～T ℃的过程变化是失去结晶水生成NH4Al(SO4)2，是化学变化，A项错误；b点物质为硫酸铝，继续加热分解则在c点生成氧化铝，所以c点物质是工业上冶炼铝的原料，B项正确；a→b发生的反应为硫酸铝铵分解生成硫酸铝、氨气和硫酸，C项错误；硫酸铝能够净水，其原理是铝离子水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体具有吸附性可以吸附水中悬浮的杂质，D项错误。
12．【答案】 C
【解析】FeSO4·7H2O → FeSO4 → Fe2O3
278 152 80
为计算简便纵坐标都除以0.03，纵坐标M、N、P、Q的质量依次为224、170、152和80。由此确定P点是硫酸亚铁，Q点是三氧化二铁
M点质量减少54，失去3个结晶水，故78 ℃时,M的化学式为FeSO4·4H2O,故A错误；N点对于M减少54，又失去3个结晶水，则化学式为FeSO4·H2O,故B错误;N点到P点质量减少18，又失去1个结晶水，在隔绝空气条件下由N得到P的化学方程式为FeSO4·H2OFeSO4+H2O，故C正确；Q的化学式为Fe2O3,故D错误。
13．【答案】　ZnC2O4ZnO＋CO↑＋CO2↑
【解析】ZnC2O4·2H2O→ZnC2O4 → ZnCO3 → ZnO
189 153（80.95%） 125 81（42.86%）
由此确定A点是草酸锌，B点是氧化锌，则化学方程式为ZnC2O4ZnO＋CO↑＋CO2↑。
14.【答案】 (1)CoC2O4　(2)3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO2
【解析】CoC2O4·2H2O→ CoC2O4 → CoCO3 → CoO
183 147 119 75
为计算简便所有数字0.06
温度范围/℃ 固体质量/g 固体成分
150～210 147 CoC2O4
290～320 80.33
890～920 75 CoO
（1）即加热到210 ℃时，固体物质是CoC2O4。
（2）Co和O的个数之比为：1: = 3:4，所以290～320℃生成固体成分是Co3O4。依据原子守恒，3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO2。
15．【答案】 Co3O4(写成CoO·Co2O3亦可)　3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO2
【解析】 CoC2O4·2H2O→ CoC2O4 → CoCO3 → CoO
183 147 119 75
为了计算的简便题目中各数字乘以10，则A、B点固体成分是CoC2O4，C点应为钴的氧化，Co的物物质的量为1mol， CoxOy中氧的物质的量为≈0.133 mol，
所以＝≈，其化学式为Co3O4。
(
-
H
2
O
-
CO
2
)16【答案】 3∶5
【解析】MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O→MgaAlb(OH)c(CO3)d aM gO Al2O3
3.390 g样品与足量的稀盐酸充分反应，生成CO2体积为0.560 L(标准状况)。
n(CO2)＝＝0.025 mol。
270 ℃时已完全失去结晶水，600 ℃以上残留固体为金属氧化物的混合物，说明270 ℃到600 ℃是失去水和二氧化碳的过程，失重为3.390 g×(73.45%－37.02%)＝1.235g，失去二氧化碳的质量为：0.025×44=1.1g，说明失去水的物质的量为： =0.0075即n(OH-)=n(H)＝＝0.015 mol。故碱式碳酸铝镁样品中的n(OH－)∶n(CO)＝0.015∶0.025＝3∶5。
(
12
)第59讲-热重曲线分析
知识重构
酸、碱、盐的分解
酸 酸性氧化物+水 如：H2SiO3 SiO2+H2O↑
（2）碱 碱性氧化物+水 如：2Al(OH)3 Al2O3+3H2O↑
（3）盐分解
①含氧酸金属盐
盐 碱性氧化物+酸性氧化物
如
CaCO3 CaO+CO2↑
CuSO4·5H2O CuO+SO3+5H2O
2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑
CaC2O4 CaO+CO2↑+CO↑
②铵盐
铵盐 氨气+酸
如
NH4Cl NH3↑+HCl↑
NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑
NH4NO3 N2O↑+H2O
上述分解过程中，如果生成的物质不稳定还会继续分解；如果生成的物质具有氧化性、还原性彼此之间还会继续反应生成稳定的物质。
上述如果热重实验的气氛为空气，则加热过程中可能被氧化，而得到稳定的氧化产物。
热重分析仪及其工作原理
热重分析(TG或TGA)使样品处于一定的温度程序(升降恒温)控制下，观察样品的质量随温度或时间的变化过程，获取失重温度(起始点，峰值，终止点等)、失重量以及分解残留量等相关信息。
横坐标：温度或时间
纵坐标：样品质量或固体残留率或失重率 Comment by 狗狗:
固体残留率 = ×100%
失重率 = ×100%
二、重温经典
例1.（2024江苏14）回收磁性合金钕铁硼()可制备半导体材料铁酸铋和光学材料氧化钕。
（3）净化后的溶液通过沉钕、焙烧得到。
②将(摩尔质量为)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。时，所得固体产物可表示为，通过以上实验数据确定该产物中的比值_______(写出计算过程)。
【答案】 2:1
【解析】的物质的量为，其在氮气氛围中焙烧后，金属元素的质量和化合价均保持不变，因此，=；时剩余固体的质量为7.60，固体减少的质量为，由于碱式盐在受热分解时易变为正盐，氢氧化物分解得到氧化物和，碳酸盐分解得到氧化物和，因此，可以推测固体变为时失去的质量是生成和的质量；根据H元素守恒可知，固体分解时生成的质量为，则生成的质量为-=，则生成的物质的量为，由C元素守恒可知，分解后剩余的的物质的量为4×10-5mol-=，因此可以确定该产物中的比值为。
例2.（2023福建10）白合金是铜钴矿冶炼过程的中间产物，一种从白合金(主要含及少量)中分离回收金属的流程如下：
(2)“焙烧1”中，晶体 [和]总质量随温度升高的变化情况如下：
温度区间/℃
晶体总质量 变小 不变 变小 不变
①升温至过程中，晶体总质量变小的原因是 ；发生分解的物质是 (填化学式)。
②为有效分离铁、钴元素，“焙烧1”的温度应控制为 ℃。
【答案】 (2) 失去结晶水
【解析】①由图可知，升温至过程中，晶体总质量变小的原因是二者失去结晶水；227~566℃质量不变，而后566~600℃质量再次减小，说明此时硫酸铁分解；
②为有效分离铁、钴元素，“焙烧1”的温度应控制为600~630℃，此时硫酸铁已全部分解；
例3.（2023辽宁18）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、 和 (填化学式)。
【答案】CuO、SO3
【解析】根据图示的热重曲线所示，在700℃左右会出现两个吸热峰，说明此时CuSO4发生热分解反应，从TG图像可以看出，质量减少量为原CuSO4质量的一半，说明有固体CuO剩余，还有其他气体产出，此时气体产物为SO2、SO3、O2，可能出现的化学方程式为3CuSO4 3CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑，结合反应中产物的固体产物质量和气体产物质量可以确定，该反应的产物为CuO、SO2、SO3、O2。
例4.（2023全国乙28）硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：
(1)在气氛中，的脱水热分解过程如图所示：
根据上述实验结果，可知 ， 。
【答案】CuO SO3
【解析】（1）由图中信息可知，当失重比为19.4%时，转化为，则，解之得=4；当失重比为38.8%时，转化为，则，解之得y=1。
（1）根据图示的热重曲线所示，在700℃左右会出现两个吸热峰，说明此时CuSO4发生热分解反应，从TG图像可以看出，质量减少量为原CuSO4质量的一半，说明有固体CuO剩余，还有其他气体产出，此时气体产物为SO2、SO3、O2，可能出现的化学方程式为3CuSO43CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑，结合反应中产物的固体产物质量和气体产物质量可以确定，该反应的产物为CuO、SO2、SO3、O2，故答案为CuO、SO3。
例5.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)；A点固体成分 ，B点固体成分为________。
Co(OH)2的热重曲线
【答案】CoO　Co3O4和Co2O3
【解析】Co(OH)2的摩尔质量为93 g/mol，设Co(OH)2的物质的量为1 mol，则C点1 000 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－80.65%)＝18 g，即1 mol H2O，根据质量守恒定律，化学反应方程式为Co(OH)2CoO＋H2O。1 000 ℃时剩余固体的成分为CoO。B点500 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－86.38%)＝12.7 g。已知290 ℃时Co(OH)2已完全脱水，1 mol Co(OH)2脱水成CoO时应失重的质量为18 g，因为500 ℃时失重的质量不到18 g，所以一定有氧气进入，使钴元素的化合价发生了变化。进入氧元素的物质的量为n(O)＝＝ mol，即可表述为CoO·O，整理得化学式为Co3O4。
同理，A点290 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－89.25%)＝10 g，进入氧元素的物质的量为n(O)＝＝0.5 mol，即可表述为CoO·O0.5，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。
例6.（2015年通州模拟，27）将25.0 g胆矾晶体放在坩埚中加热测定晶体中结晶水的含量，固体质量随温度的升高而变化的曲线如图1所示。请认真分析图1，填写以下空白：
（1）30 ℃～110 ℃间所得固体的化学式是 ;
（2）650 ℃～1000 ℃间所得固体的化学式是 ;
（3）温度高于1000 ℃所得固体的化学式是 。
【答案】（1）CuSO4·3H2O （2）CuO （3）Cu2O
(
250 160 80
)【解析】根据物质分解模型CuSO4·5H2O CuSO4 CuO
对比题中数据，可知30 ℃、650 ℃、1000 ℃时固体分别为CuSO4·5H2O、CuSO4、CuO，因此在650 ℃～1000 ℃加热阶段最终所得固体的化学式为CuO。为计算简单，纵坐标扩大10倍。由于30 ℃~110 ℃时固体失重36g水，则110 ℃固体的化学式为CuSO4·3H2O。1000 ℃时固体已经是金属氧化物，质量减轻是失氧的过程，失氧的物质的量为0.5mol，则生成的金属氧化物可写为CuO0.5 整理得化学式为Cu2O，所以温度高于1000 ℃所得固体的化学式为Cu2O。
例7.（2022年全国乙卷改编）化合物(NH4B5O8·4H2O)可用于电讯器材、高级玻璃的制造。该化合物的热重曲线如图所示，在 不同温度下热分解质量保百分数与温度的对应关系如图，下列叙述正确的是 ( )
A.各元素对应的单质常温下均为气体
B.最高价氧化物的水化物酸性:NC.100~200 ℃阶段热分解失去 4 个 H2O
D.500 ℃热分解后生成固体化合物 B2O3
【答案】D
【解析】单质硼，常温下为固体，A 错误；B的最高价氧化物的水化物为H3BO3， N的最高价氧化物的水化物为HNO3, 酸性:H3BO3例8.（2000 年广东卷）下图是100 mg CaC2O4·H2O受热分解时，所得固体质量随温度变化的曲线。试利用图中信息结合所学的知识，回答下列各问题：
(1)温度分别为t1和t2时，固体产物的化学式A是____________，B是：_____________。
(2)由CaC2O4·H2O得到A的化学方程式为_________________________。
(3)由A得到B的化学方程式为___________________________________。
(4)由图计算产物C的分子量，并推断C的合理的化学式。
【答案】（1）CaC2O4 CaCO3 （2）CaC2O4·H2O CaC2O4+H2O↑
CaC2O4 CaCO3+CO↑ （4）C的相对分子质量为55.48，C的化学式为CaO。
【解析】
（1）由表中数据可知A为CaC2O4、B为CaCO3。故答案为：CaC2O4；CaCO3．
（2）A为CaC2O4，CaC2O4 H2O分解生成CaC2O4与H2O，该温度下，水为气态，反应方程式为CaC2O4·H2O CaC2O4+H2O↑
(3)A为CaC2O4，B为CaCO3，所以CaC2O4分解生成CaCO3与CO
反应方程式为CaC2O4 CaCO3+CO↑
(4)通过分解产物分析，C的化学式是CaO
例9.（2014全国高考）PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如图所示，已知失重曲线上的a点样品失重4.0%(即×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n值_________。
【答案】1.4，2:3
【解析】根据PbO2PbOx＋O2↑(注PbO2相对分子质量为239)，由×32＝239×4.0%，得x＝2－≈1.4，根据mPbO2·nPbO，得＝1.4，＝＝。
三、模型建构
“两步法”突破热重曲线分析及计算题
四、名师导学
热重分析题常出现在高考化学试题中，其解题思路依托于学生的知识迁移和方法积累，综合性高。通常以选择题、实验题或流程题中以填空题的方式出现，主要考查：
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
高频考点3 了解物质内部结构作用方式
做题过程中要结合物质分解规律和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；与图像曲线中的图形与相关点建立联系。
(
9
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