高三化学高考备考一轮复习：热重分析类化学计算题 讲义

热重分析类化学计算题的解题方法

许多物质受热时会发生分解、脱水、氧化等变化而出现质量变化，因而可以利

用物质的热重曲线来研究物质的热变化过程。近年来，热重分析类化学试题频频出

现在各类试题中，很多学生在做此类试题时，由于提取不出曲线中的一些关键信息,

得分率往往不高。因此，总结归纳这类试题的解题方法很有必要。热重分析类化学

计算类化学计算题的解题方法一般有以下6种方法。

一、假设法

例1将胆矶样品用热重仪进行热重分析，热重计录见图1

写出212℃〜250℃温度范围内发生反应的化学方程式：o

分析：样品开始的化学式为CUS0「5H2。，且其质量为375mg,加热会失去结晶

水，一般第一步会失去全部结晶水变为CuS04,再受热变成CuO,再继续加热，最后

可能生成Cu20o但是，有时也要看具体情况，有时第一步失去的是部分结晶水。本

题可用“假设法”来解决。假设CuS04-5H20全部失去结晶水时得到的CuS04质量应

该为：375X160/250=240(mg)0由图可知,248℃时剩余固体的质量恰好为240mg,

所以，248℃残留固体的化学式为CuSO"同时说明248℃之前的质量变化是由于逐步

失去结晶水而引起的。

要写出212℃〜250℃温度范围内发生反应的化学方程式，由于248℃~250℃内物

1

质的质量不变，说明此时的质不会分解了，剩余物质组成不变。因此，只要能写出

212℃时的化学式即可解决问题。

设212℃时固体的化学式为CuS04-XH2O,其中CuS04为240mg,水为

267mg"240mg=27mgo1：x=n(CuS04)：n(H20)=^：—=1:1,x=lo所以，212°。时

16018

固体的化学式为CuS04-H20O因此，212℃~250℃温度范围内发生反应的化学方程式

为：CuS04•H20===CUS04+H20

二、摩尔质量法

例2将25.0g胆帆晶体放在用士禺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2o

周体质餐/6

O

25.4

21R

4

0

殳0

2

O

请认真分析上图，填写下列空白：

(1)30℃~110℃间所得固体的化学式是,650℃~1000℃间所得固

体的化学式是。温度高于1000℃后所得固体的化学式是

(2)常温下无水酸铜(选填“可以”或“不可以”)用作干燥剂,

进行硫酸铜晶体结晶水含量测定实验时，温度应控制在范围内。

分析：(1)样品开始的化学式为CUS0「5H20,其质量为25.0g,在温度30℃~110

℃内损失的质量为25.0g—21.4g=3.6g,即25.0g原样品损失3.6g转变为110°。时

2

的固体。从化学式看，原样品对应的化学式为CuS04・5乩0,其摩尔质量为250g/mol,

我们可以假设当温度升高为HOC时，化学式为CuS04-5H20的晶体失去水的总相对

分子质量为x,则根据比例关系25.0:3.6=250:x=36,即失去了2个乩0,所以，110

℃时晶体的化学式CuS04-3H20O

另外，结合上面的假设法，质量为25.0g的CuS04•5乩0,如果失去全部结晶水

变成CuSC)4的质量为25.0X160/250=16.0g,所以，650℃固体的化学式为CuSO,。由

此可知，650℃~1000℃范围内，16.0g的固体质量中受热损失了16.0g-8.0g=8.0g,

我们可观设从化学式CuSCh中失去的总相对分子质量为y,根据比例关系有：

16.0:8.0=160:y,y=80,,说明CuStX中失去了SO3变为CuO,所以，650℃~1000℃间

所得固体的化学式是CuOo

当温度高于1000℃时，固体的质量由开始的8.0g又损失了8.Og-7.2g=0.8g,

我们可以设从化学式CuO中失去的总相对分子质量为z,根据比例关系有：

8.0:0.8=80:z,z=8,即从CuO中又失去了1/2个0,变为CuCU，所以,温度高于1000

℃后所得固体的化学式是Cu20o

(2)CuSCU・5乩0可以受热失去结晶水变成CuSO”反过来CuS04也可以与水结合

成CUSO「5H2。，所以，无水硫酸铜可以用作干燥剂。在进行硫酸铜晶体结晶水含量

测定实验时，一方面要使其中的结晶水昼全部失掉，即温度要超过260℃,但是温度

升高的最高温度要保证不能使CuS()4分解，即最高温度不能超650℃,因此，进行硫

酸铜晶体结晶水含量测定实验时，温度应控制在260℃~650℃的范围内。

3

三、物质的量之比法

例3已知Co(OH)2在空气中加热时其固体残留率随温度的变化如图3所示。

已知钻的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，贝U：1000℃时，剩余固体的成分为.

o(填化学式)。

■

rtg

lg

及

M

若

幺

图3

分析：设初始Co(0H)2的物质的量为Imol,质量为93g,其中Co质量为59g,1000

℃时，剩余固体为93gx80.65%=75g。由于在加热失重过程中金属元素一般都留在剩

余固体中，根据元素守恒知，金属元素的质量在剩余固体中保持不变，所以，75g剩

余固体中Co质量为59g,则氧元素为16g,则n(Co)：n(0)=-：-=1:1,所以，

5916

1000℃时，剩余固体的成分为CoO。

四、界限法

例3中，如何确定350℃~400℃时剩余固体的成分？

解析：虽然350℃~400℃时剩余固体的组成没有提供，但是根据图示我们可以看

出该温度段的组成介于A点和B点之间，所以，我们可以分别求出A点和B点的组

成，这样350℃~400℃时剩余固体的组成就包括A点和B点的组成，因为A点的组成

正在向B点的组成转化，但还没有完全被转化，所以，两者都应该包含。

设初始Co(OH)2的物质的量为Imol,质量为93g,其中Co质量为59g。A点，

剩余固体为93gX89.25%=83g,83g剩余固体中Co质量为59g,则氧元素为24g。n

4

(Co)：n(0)=一:一=2:3,所以，A点剩余固体的成分为C02O3。B点，剩余固体为

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93gX86.38%=80.3g,80.3g剩余固体中Co质量为59g,则氧元素为21.3g。n(Co)：

n(0)=经出=3：4,所以，B点剩余固体的成分为CW),。因此，350°400℃时剩

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余固体的组成为C02O3、Co304o

五、元素守恒法

例5某化学小组为了测定生石膏的组成(CaSCh・XH2O),即测x值，做了如下

实验：将含结晶水的硫酸钙放在用士禺中加热，加热前和加热后都进行称量。随着实

验次数的增加，加热的时间不断延长。他们在实验中将数据整理如表1(CaSOi受热

不分解)：

表1含结晶水的硫酸钙受热时前后质量变化情况

实验顺序固体质量/g

(按序延长加热时间)加热前加热后

13.443.26

23.443.12

33.442.90

43.442.90

53.442.80

63.442.78

73.442.72

83.442.72

5

利用数据可绘制成图象，见图4：

同体质*/克

0时同

图4

利用实验数据，通过计算推断生石膏的化学式。

分析（1）由于CaS04受热不分解，所以，最后质量不再变化的2.72g即为CaS04

的质量。2.72gCaS04中Ca元素质量=2.72X9=0.8g,x=2。因此，生石膏的化学式

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为CaS04•XH20O

六、顺势探因法

例6：（2016江苏18题）为确定碱式碳酸镁铝[MgaAh（OH）0（C03）a-xH20]

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CO?。

0.560L（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（黯黑鬻4°%）随温度的变化如图5所示（样品在27。℃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

2

式碳酸镁铝样品中n）:n（C03~）（写出计算过程）。

0200400600800

温度/C

图S

分析：顺势探因法就是指根据提供的曲线变化图，逐步分析样品受热失重的原因。

2-

在本题中,由实验步骤①易知3.390g样品中含n（C03）=n（C02）=0.56/22.4=2.50

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X10-2(mol),再通过热重分析图可知，270〜600℃之间失去的是C(V一和01分解而

产生的CO?和H20,CO2和H20质量共为3.390gX(73.45%-37.02%)=1.235g,而

-2

m(C02)=2.50X10molX44g/mol=l.10g,则由