2022年高考化学一轮复习核心素养提升(三)　热重分析判断物质成分

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热重曲线试题的类型

这类试题大多依据结晶水合盐试样热重法实验图像而编制。一般认为加

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。热重曲线试题

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，气氛物质可参加反应，如氧气氧化等。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。

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二热重曲线试题的解题模型

（一）加热的物质都有固定的化学式

1.固体试样以脱水、分解等方式失重

［典例1］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”o经过热重分析测得：NH4V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NH4V在分解过程中（）

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副

左100

90

微

盘

E

A.先分解失去H2O,再分解失去NH38()

B.先分解失去NH3,再分解失去H2O0

20040060077t

C.同时分解失去Hz。和NH3

NH4VO3的热重曲线

D.同时分解失去H2、N和HzO

3

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［解析］NH4VO3的摩尔质量为117g/mol,设NH4V。3物质的量为1mol,

则2100c时失重的质量为1molx117gfmolX(l-85.47%)^17g。

N%的摩尔质量为17g/mol,所以先分解失去NH3。根据质量守恒定律,

210℃

化学方程式为NH4VO3^=HVO3+NH31o

380℃时失重的质量为1molXH7g/molX(1-77.78%)^26go

在第一次失重的基础上，第二次又失去的质量为26g-17g=9go

4

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%。的摩尔质量为18g/mol,所以再分解失去0.5mol%。。根据质量定

3«n℃

律守恒，化学方程式为2HVO3-V2O5+H2Ot。确定B选项正确。

［答案］B

5

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2.固体试样以氧化、还原等方式失重

［典例2］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)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。已知钻的氢氧化物加热至290℃时

已完全脱水，贝!|1000C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

?100厂

屈

眼8(500七，86.38%)

SI

母

医4(29()笃,89.25%)\

冬

熏80-C(10000霓^,8800..665%?/

1'1I111」11

02004006008001000

油度/七

6Co(OH)2的热重曲线

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［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1molx93JmolX(1-80.65%户18g,

即1molm0,根据质量守恒定律，化学反应方程式为CO(OH)2^=COO

+H2OO1000°C时剩余固体的成分为CoO。8点500°C时失重的质量为

ImolX93g/molX(l-86.38%)^12.7go已知290℃时，Co(OH)2已完全

脱水，1molCo(OH)2脱水成CoO时应失重的质量为18g,因为500℃

时失重的质量不到18g,所以一定有氧气进入，使钻元素的化合价发生

7

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18g—12.7g

了变化。进入氧元素的物质的量为〃即可表

(O)=16g/molmob

述为CoS•(牛，整理得化学式为C03O4。

同理，A点290℃时失重的质量为1molX93g/mol义(1-89.25%)=10g,

18g-10g

进入氧元素的物质的量为〃(O)==0.5mol,即可表述为

16g/mol

CoO・Oo.5，整理得化学式为C02O3。

所以在350〜400℃范围剩余固体是C03O4和CO2O3的混合物。

［答案JCoOC03O4和CO2（）3

8

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3.固体试样先后以两种不同的方式失重

[典例3]M11CO3在空气中加热易转化为不同价态的铳的氧化物，其固

体残留率随温度的变化如图所示。则

咽

唱

逗

超

岳

将

被

过

苑

展

一

杂

委

禀

国

(1)300℃时，剩余固体中〃(Mn):%(O)为O

(2)图中点与对应固体的成分为(填化学式)o

9

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［解析］设MnCCh的物质的量为1mol,即质量为115g。（1）4点剩余

体质量为115gx75.65%487g。减少的质量为115g-87g=28g,可知

MnCC>3失去的组成为“CO”，故剩余固体的成分为MnOz。（2）C点剩余

固体质量为115gX61.74%^71g,据镒元素守恒知，〃(Mn)=55g,则m(O)

=71g—55g=16g,则〃(Mn)：/i(O)=§：||=1：1,故剩余固体的成

一)471VF

分为MnO,同理，8点剩余固体质量为115gx66.38%^76g,因砥Mn）

10

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=55g,贝(J/〃(O)=76g—55g=21g,贝！I/t(Mn):〃(O)=哉：”=3:4,

故剩余固体的成分为M113O4,因0点介于6、。之间，故。点对应固体

的成分为M113O4与MnO的混合物。

［答案］(1)1：2(2)Mii3O4和MnO

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（二）加热的物质没有固定的化学式

［典例4］碱式碳酸铝镁|M&Al〃（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3.390g样品与足量稀盐酸充分反应，生成0.560LCOX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

固体样品的弱I伞后g-

（露蠲皤畲疆X100%）随温度的变化如图所示（样品在270℃时已

完全失去结晶水，600c以上残留固体为金属氧化物的混合物）。

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(

*

)

<

研

襟73.45

母

也

37.02

0200270400600800

温度/七

碱式碳酸铝镁的热重曲线

根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的/>(OH)：n(COr)=

o

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［解析］碱式碳酸铝镁的化学式不确定，题中只表示为

MgaAU(OH)t(CO3)fZxH2O,无法求得摩尔质量。试题中以3390g样品为

研究对象，不妨暂定3.390g样品为1mol。3.390g样品与足量的稀盐酸

充分反应，生成CO2体积为0.560L(标准状况)。

〃(CO2)=言黑匕|=0.025moL根据C守恒，即可确定为d为0.025。

//•一LJ/ill01

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270℃时已完全失去结晶水，失去结晶水的质量为3.390gX(l-

73・45%)比0.9g,600℃以上残体为金属氧化物的混合物，说明又失去

了除结晶水外的氢元素。失去的氢元素只能再结合样品中的氧元素生成

水。600℃时失重的质量为3.390gX(l-37.02%)=2.135g,失去氢元素

再生成水的质量为2.135g-(0.025molX44g/mol)-0.9g=0.135go

0.135gX2

〃间=西就of=0.015mol,根据氢元素守恒，c=0.015。故碱式碳酸

铝镁样品中的〃(Oir)：n(COr)=0.015：0.025=3：5。

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通过上述例题分析发现，解决热重曲线问题，应以1mol物质为研究对

象，抓住失重时减少的质量，结合摩尔质量，即可快速求解，化繁为简。

「答案J3：5

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「素养专项

1.PbOz受热会随温度升高逐步分解。称取23.9gPbO2,将其加热分解,

受热分解过程中固体质量随温度的变化如图所示。

力点与。点对应物质的化学式分别为

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23.9g

解析：n(PbO)==0.1mol,其中n(O)=0.2moLA点，减少

2239g-mol1

AQ

的固体质量为23.9g—23.1g=0.8g,即减少的〃(O)=/•=0.05(mol),则

剩余的n(O)=0.2-0.05=0.15(mol),则剩余的n(Pb)：/i(O)=0.1：0.15

=2：3o则力点的物质是PbzOs，同理可得C点物质是PbO。

答案：Pb2O3PbO

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2.将Ce（SO4）2・4H2O（摩尔质量为404g・moL）在空气中加热，样品的固

体残留率端工暴北患胃当工:x100%）随温度的变化如图所示o

O

81ZO2

763

4Z6

0200400600800

温度凡

当固体残留率为70.3%时，所得固体可能为（填字母）。

A.Ce(SO4)2B.Ce2(SO4)3C.CeOSO4

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解析：404X70.3%-284,A的相对分子质量为332,B的相对分子质量

为568,C的相对分子质量为252,根据质量守恒808X70.3%Q568,应

选B。

答案：B

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3.为研究一水草酸钙的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50g

样品加热，样品的固体残留率（雅需器100%）随温度的变

化如图所示。

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(1)300℃时残留S体的成分为,900℃时残留固体的成分为

(2)通过计算求出500C时固体的成分及质量(写出计算过程)o

答案：(l)CaC2O4CaO

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(2)500C时残留固体的成分为C1C2O4和CaCCh的混合物，样品中

36.50g

CaCOHO的物质的量n(CaCOHO)==0.25mob设混

242242146g-mol1

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128x4-100^=36.50gX76.16%,根据钙元素守恒可得

-1

M+J=0.25,解得x=0.Ly=0.15,/n(CaC2O4)=0.1molX128g-mol

=12.8g,m(CaCO3)=0.15molX100gmoI^lS.Og,500℃时固体的成

分为12.8gCaC2O4和15.0gCaCO3o

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4.C0C2O4是制备钻的氧化物的重要原料。如图为二水合草酸钻

(CoCzO/HzO)在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300℃及以上所

得固体均为钻的氧化物。

*

蜩

2眼

西

型

E型

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通过计算确定。点剩余S体的化学成分为（填化学式）。写出5点

对应的物质与。2在225〜300°C发生反应的化学方程式:

O

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解析：COC2O4-2H2O——CoC204——CovOv,。点应为钻的氧化物，18.3g

晶体中钻的物质的量为0.1mol,质量为5.9g,8.03gCOxOj,中氧的物质的

量为北维吉川33m°L所以：=盘黑，其化学式为CsO,。

22s〜300℃

答案:C03Oj（写成C0OC02O3亦可）3CoC204+202=^=—Co3O4

+6CO2

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网络构建与新素材命题（三）

01知识体系及重要化学方程式再书写

1.钠及其重要化合物

⑴知识网络构建

co2

co2

co

2-Na2cO3^^NaHCO3

Ca(OH)2~

HC1

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一轮•化学

(2)重要反应必练

写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式。

①Na和Hz。的反应：

②Na在空气中燃烧:

③m2。2和H2。的反应:

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答案：(2)①2Na+2H2O=2Na+2OH-+H2f

点燃

(2)2Na+O2=^B=Na2O2

(3)2Na2O2+2H2O=4Na+4OH+O2t

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一轮•化学

④Na2。?和CO?的反应:

⑤向NaOH溶液中通入过量CO2：

⑥将Na2cO3溶液与石灰乳混合:

⑦向Na2cO3稀溶液中通入过量CO2：

30

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答案：④2Na2O2+2CO2=2Na2co3+O2

⑤OH-+CO2=HCO；

©CO]"+Ca(OH)2=CaCO3+2OH-

⑦CO『+CO2+H2O=2HCO；

31

一轮•化学

⑧将NaHCO3溶液和NaOH溶液等物质的量混合:

⑨将NaHCOs溶液与澄清石灰水等物质的量混合:

⑩将NaHCC>3溶液与少量澄清石灰水混合:

答案：@HCO；+OH==COr+H2O

2

@HCO；+Ca+OH=CaCO31+H2O

24

@2HCO；+Ca+2OH=CaCO3I+COf+2H2O

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2.铝及其重要化合物

⑴知识网络构建

33

一轮•化学

(2)重要反应必练

写出下列反应的离子方程式。

①A1和NaOH溶液的反应：

②A1(OH)3和NaOH溶液的反应：

③A1(OH)3和盐酸的反应:

一轮•化学

答案：(2)①2A1+2OH+2H2O=2AlOf+3H2t

(2)AI(OH)3+OH==AIOr+2H2O

③A1(OH)3+3H+=A13++3H2O

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④AI2O3和NaOH的反应:

⑤AI2O3和盐酸的反应:

⑥NaAlO2和过量盐酸的反应：

⑦向NaAlO2溶液中通入过量CO2气体:

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答案：@AI2O3+2OH=2AIOr+H2O

3

⑤AI2O3+6H'=2A1+3H2O

+3

(6)AIOr+4H=A1+2H2O

@AlOr+CO2+2H2O=Al(OH)3I+HCO；

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⑧将NaAlO2溶液与NaHCO3溶液混合:

⑨将NaAlO2溶液与AlCb溶液混合:

⑩将AlCk溶液与NaHCOs溶液混合：

答案：®AlOr+HCO；+H2O=Al(OH)3l+COf

31

@3AlOr+AI+6H2O=4AI(OH)31

⑩AP+SHCOI-AHOHbI+3CO2t

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3.铁及其化合物

⑴知识网络构建

显色反应

FexOy02,Fe2O3>Fe3O4>

KSCNCO|AIFeO

苯酚H

2Ch%FeCL、FeBi\、

Fe2O3^-Fe(OH)3w上FeC^^-------Fe

k、S*FeI2.FeS

H++NO；冷浓硫酸.

冷浓硝酸钝化

Cl2

HO+O

22Br2

H++MnO；H++NO；Fe2\Fe3+

v,

隔绝空气-N02.NO

FeO<Fe(OH)^FeCl

加热22

H+、Fe3+、Cu2+，Fe2+

也以Fe3O4

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一轮•化学

(2)重要反应必练

写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。

①Fe和过量稀HNO3的反应：

②Fe高温下和水蒸气的反应:

③铝与氧化铁的铝热反应:

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一轮•化学

答案：(2)①Fe+4H+NO；=F++NOt+2H2。

高温

②3Fe+4H2O(g)=—Fe3O4+4H2

③院2。3+2Al奥逞=2Fe+A12O3

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一轮•化学

④用赤铁矿冶炼铁的原理:

⑤Fe(OH)2长时间露置于空气中:

⑥FeO和稀HNO3的反应：

⑦Fe(OH)3和HI的反应:

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一轮•化学

高温

答案：@Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

(5)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

+3

@3FeO+10H+NO；=3Fe+NOt+5H2O

⑦2Fe(OH)3+6H++2「=2F』++12+6H2O

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一轮•化学

⑧FeB、溶液和少量Cl?的反应:

⑨FeB、溶液和等物质的量的Cl2反应:

⑩FeB、溶液和过量Cl?的反应：

答案：⑧2Fe2++C12==2Fe3++2Cl-

3+

⑨2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe+Br2+4C1-

3+

⑩2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe+2Br2+6Cl-

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