热重分析计算-2025年高考化学一轮复习讲义（新教材新高考）

备战2025年高考化学【一轮•考点精讲精练】复习讲义

考点07热重分析计算

疆本讲•讲义概要

知识精讲热重分析计算

选择题：____8____题建议时长：60分钟

课后精练

非选择题：__7_题实际时长：_______分钟

%夯基•知识精讲________________________________________________

(1)分析方法

热重法是在控制温度的条件下，测量物质的质量与温度关系的方法，通过分析热重曲线，我们可以知

道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。金属

化合物的热重分析研究对象一般为各种金属含氧酸盐、金属氢氧化物、金属氧化物的热分解过程，一般为

先失水、再分解、后氧化。

例如COC2O4-2H2O在空气中加热时，受热分解过程分为三个阶段：

第一阶段，失去结晶水生成盐：COC2O42H2O-C0C2CU。

第二阶段，盐受热分解生成氧化物：COC2O4-CoO。

第三阶段，低价态氧化物与空气中的氧气反应生成高价态氧化物：COO-CO2C)3(或CO3O4)。

注意：

①每个阶段有可能还分为不同步骤，如第一阶段中可能分步失去不同的结晶水，而不是一步失去所有

的结晶水。

②如果是变价金属元素，则在空气中加热产物可能为多种价态的金属氧化物。

(2)基本方法和思路

①设晶体(金属化合物)为1mol,其质量为m.

②失重一般是先失水，再失非金属氧化物。

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③计算每步固体剩余的质量双余)，皿。］晶&质量、1余％=固体残留率。

④晶体中金属质量不再减少，仍在租(余)中。

⑤失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得加(氧元素)，由〃(金属)：〃(氧元素)，即可求出失重后物

质的化学式。

例如：“煨烧”NiSCUflhO晶体时剩余固体质量与温度变化曲线如图，该曲线中B段所表示氧化物的名称

为。

26

解题思路：n(NiSO4-6H2O)=—3g7=0.1mol,含有加320)=0.1molx6xl8g-mor^lO.8g,根据

263g•mol

26.3g-15.5g=10.8g,恰好说明280℃以前失去的结晶水；所以A段对应的物质就是0.1mol的NiSCU;温

度到600°C,固体的质量再次下降，得到最终的锲的氧化物；根据原子守恒，8.3g氧化物中Ni的质量为

5.9g,那么O的质量为2.4g即0.15mol,所以固体氧化物中”(Ni)："(0)=2：3,所以固体氧化物即三氧化

二锲。

(3)热重分析曲线基本图示

一般以横坐标为温度，纵坐标为固体质量(或质量分数等)建立平面直角坐标。如固体物质A受热分解:

△一

A(s)=B(s)+C(g),固体A热分解反应的热重曲线如图所示：

试样初始质量为相o，失重后试样质量为"小由Ti升高到过程，失重质量为△m=m0一如,失重质

量百分数为场守x100%。

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

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义），寻找尤、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、规律等与图像曲线中的图形与相关点建立联系。

③用图。将相关的化学知识与图像曲线紧密结合，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。

遍提能•课后精练_________________________________________________

1.（2024・广西北海.一模）50.70gMnSO「H。样品受热分解过程的热重曲线（固体质量随温度变化的曲线）

如图所示。下列说法正确的是

A.MnSO/H?。属于混合物B.结晶水在第一个失重台阶并未全部失去

C.第二个失重台阶得到的固体为MnO?D.第三个失重台阶得到的固体为MnO

【答案】C

【详解】A.MnSO/H?。有固定组成，属于纯净物，A错误；

B.MnSO4H2O的摩尔质量为169g-molT,50.70gMnSC）4-凡。的物质的量为0.3mol,其中结晶水的质量为

5.4g,若50.70gMnSO-Ha失去全部结晶水，固体质量应减少到45.3g,由图可知，结晶水在第一个失重台

阶已全部失去，B错误；

C.第二个失重台阶得到的固体若为MnO?,则根据铸元素守恒，MnO2的物质的量。.3mol,MnO2的质量为

0.3molx87gmor1=26.1g,与图相符，C正确；

D.第三个失重台阶得到的固体若为MnO,则根据锦元素守恒，MnO的物质的量0.3mol,MnO的质量为

0.3molx71g-mol-1=21.3g,与图不符，D错误；

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故答案为：Co

2.(2023・吉林长春•一模)摩尔盐是分析化学中重要的基准物质，其化学式可表示为(NH4)2Fe(SO4)2・6H2。。

为测定其结晶水含量并进一步探究其在惰性气体氛围中的热分解反应过程，现取一定质量的摩尔盐晶体做

热重分析，绘制出如图的热重曲线【已知：(NH4)2SC>4分解有N2生成】：

剩余固体质量

已知:①TG=xlOO%

原样品质量

②摩尔盐在580℃下完全分解、得到红棕色固体

下列说法错误的是

A.可用K3[Fe(CN)6](铁氟化钾)溶液检验摩尔盐中的金属阳离子

B.x=6

C.摩尔盐在580℃下完全分解后的气体产物是：N2、SO2、SO3、H2O

D.摩尔盐可作为基准物质用于标定高镒酸钾是因为其性质稳定且摩尔质量大

【答案】C

【详解】A.摩尔盐中铁元素化合价+2价，Fe2+与K3[Fe(CN)6](铁氧化钾溶液)反应生成蓝色的铁氟化亚铁沉

淀，可用K3[Fe(CN)6](铁氟化钾)溶液检验摩尔盐中的金属阳离子Fe2+,A正确；

B.摩尔盐在580℃下完全分解，得到的红棕色固体为FezCh,设((NH4)2Fe(SO4)2・xH2。)为Imol,则根据铁

元素守恒可知，摩尔盐在580C下完全分解，得到的FezCh为0.5mol,质量为80g,由图可知，最终

TG=100%-9.2%-9.2%-9.2%-52.0%=20.4%,则最初Imol摩尔盐的质量为总度-=392g,即摩尔盐的相对分子

20.4%

质量为392,故18x2+56+96x2+18x=392,解得x=6,B正确；

C.摩尔盐在580℃下完全分解后有FezCh,FezCh中铁元素是+3价，气体中SCh中硫元素是+4价，SO3中

硫元素是+4价，N2氮元素还是-0价，化合价有升高也有降低，但根据摩尔盐的化学式，化合价升高的总数

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不可能等于化合价降低的总数，c错误;

D.摩尔盐较稳定，且摩尔质量大配制标准液时误差小，更适合作标准液，Fe2+能够被酸性高锯酸钾溶液氧

化，D正确,

故答案为：Co

3.（24-25高三上•辽宁辽阳•阶段练习）将26.3gNiSO「〃Hq样品在900℃下煨烧，样品受热过程的热重曲

线（样品质量随温度变化的曲线）如图所示。己知：L-N时失掉全部的结晶水。下列说法错误的是

A.n=6

B.固体M的化学式为NiSO,ZH?。

C.生成固体P时，样品的失重率约为71.5%

D.固体Q的化学式为NiO

【答案】D

【详解】A.L-N时失掉全部的结晶水，则分解反应为NiSOjHzOnNiSO,+wHQ,根据图像可知，L-N

剩余固体NISO,质量是15.5,失去结晶水的质量是26.3-15.5=10.8,则根据NiSO,〜，犯。建立等式,

詈黑,解得n=6,A项正确;

15.510.0

B.L-M时失掉结晶水的质量是3.6g,则失去2个结晶水，则固体M的化学式为NiSO/4HQ,B项正确;

C.失重率等于固体失去的质量与原固体质量的比值，则生成固体P时，样品的失重率=26：二;

26.3

xl00%~71.5%,C项正确;

D.N—P失重后，根据质量比例，可知发生的反应是NiSC）4=NiO+SO3T，NiSC）4的摩尔质量是155,NiO的

摩尔质量是75,所以P—Q固体质量上升，应该是NiO被氧化得到NiCh,D项错误。

故答案选D。

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4.(2024•山东潍坊高三检测)8.34g绿矶晶体(FeSCUIH?。)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℃时固体物质N的化学式为FeSO4-2H2O

C.在隔绝空气条件下，N得到P的化学方程式为FeSO4-2H2O^^FeSO4+2H2O

D.取适量380℃时所得的样品P,隔绝空气加热至650°C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FezCh

【答案】D

8342

[ml«(FeS04)=2780.03mol,温度为78℃时，固体质量为6.72g,其中m(FeS04)=0.03molxl52

1

g-mor=4.56g,m(H2O)=6.72g-4.56g=2.16g,w(H2O)=0.12mol,则n(H2O)：«(FeSO4)=0.12mol：0.03

mol=4：l,则化学式为FeSO4-4H2。，故78℃时，M的化学式为FeSCUdlO,A错误；温度为159℃时,

固体质量为5.10g,其中zn(FeSC)4)=0.03molxl52g.m0尸=4.56g,m(H7O)=5.10g—4.56g=0.54g,〃(七。)

=0.03mol,则n(H2O)：n(FeS04)=0.03mol:0.03mol=l：1,则化学式为FeSO4H2O,B错误；由B项分

析知N的化学式为FeSO4H2O,且P的化学式为FeSO4,在隔绝空气条件下由N得到P的化学方程式为

FeSO4H2O=^FeSO4+H2O,C错误；P的化学式为FeSO4,若Q的化学式为Fe2O3,铁的化合价升高，

必有硫的化合价降低，即有二氧化硫生成，设SO2、SO3的物质的量分别为xmokymol,则

[x+y=0.03IWJ温

，解得x=y=0.015,则化学方程式为2FeSCU-FezCh+SChT+SChT，Q的化学

〔64x+80y=4.56—2.40

式为FezCh，D正确。

5.(2023•蚌埠教学质检)采用热重分析法测定FeS2/C复合材料中各组分的含量。FeSz/C样品在空气中的热重

曲线如图所示。[注：残留率(％)=剩余固体质量+样品质量X100%]。下列说法中不正确的是()(双选)

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9o

8o

7o

6O

0200400600800

温度/t

A

A.300-400℃之间发生的主要反应为C+Ch=CO2

B.800℃时残留的固体是Fe3O4

C.复合材料中FeS2的质量分数为90.9%

D.复合材料中FeS2与C的物质的量之比约为2：1

【答案】BD

【解析】A.300〜400℃之间发生的主要反应为C受热生成CO2，A正确；B.550〜700℃之间的失重反应方

A

程式为4FeS2+llO22Fe2O3+8SO2，故800℃时残留的固体是FezCh，B错误；C.由图中数据可知，

复合材料中碳完全反应失重9.1%,可知碳的质量分数为9.1%,FeS2的质量分数为90.9%,C正确；D.FeS2

与C的物质的量之比9为09端%:391券%1：1,D错误。

6.（2024•江西九江七校联考）将5.00g胆帆（无其他杂质）置于氮气气氛中，然后对其进行加热，逐渐升高温

度使其分解，分解过程中的热重曲线如图所示。下列说法错误的是

01022586801000

温度/七

A.a点对应的物质中，氧元素的质量分数约为52.3%

B.c点对应的固体物质只有CuSCU

C.将c—d产生的气体全部通入BaCb溶液中，无沉淀产生

D.d-e的过程中，生成的某种物质可使带火星的小木条复燃

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【答案】c

A/CuSCUxHzO

【解析】胆矶失去部分结晶水得到a,a点对应的物质化学式为CUSO4A-H2O,则有5.00x俄零号汽=4.28,

解得x=3,故氧元素的质量分数约为i」jlSsX100%752.3%,A正确；胆矶的化学式为CuSO#5H2O,5.00g

胆帆为0.02mol,加热完全失去结晶水，得至I]0.02moicuSO4,其质量为3.20g,故c点对应物质是CuSCU,

B正确；c—d为CuSO4分解为CuO,产生的气体可能全部为SO3或SC>2和。2或SO3>SO2和02的混合气

A

体，通入BaCL溶液中，生成BaSCU沉淀，C错误；d—e的过程中，化学方程式为4CuO=2Cu2O+O2T，

有氧气生成，氧气可使带火星的小木条复燃，D正确。

7.取26.90gZnSO4-6H2。加热，剩余固体的质量随温度的变化如图所示。750℃时所得固体的化学式为

(10017.90g)

V._(680t：,13.43g)

(250t,16.10g)

(930t：,8.10g)

200400600800

温度/(

A.ZnOB.ZnSO4

C.Zn3O(SO4)2D.ZnSO4H2O

【答案】C

【解析】750℃时剩余固体与680℃时一样，剩下13.43g,质量减少了26.90-13.43=13.47(g),26.90g

1no

ZnSO4-6H2O中水的质量26.9><荻=10.8(g),贝I]还有S元素质量减少13.47-10.8=2.67(g),26.90gZnSO4-6H2O

中S元素的质量26.9义3猛2=3.2(g),则S元素还有剩余，故答案选择C。

8.(2022•全国乙卷，11)化合物(YW4X5Z84W2Z)可用于电讯器材、高级玻璃的制造。W、X、Y、Z为短周期

元素，原子序数依次增加，且加和为21。YZ2分子的总电子数为奇数，常温下为气体。该化合物的热重曲

线如图所示，在200℃以下热分解时无刺激性气体逸出。下列叙述正确的是

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90

85

80

75

70

65

60

O4%5678

)()20)())()00)()1)()

/

A.W、X、Y、Z的单质常温下均为气体

B.最高价氧化物的水化物的酸性：Y<X

C.100~200℃阶段热分解失去4个W2Z

D.500℃热分解后生成固体化合物X2Z3

【答案】D

【解析】本题考查原子结构、元素周期表、元素周期律以及元素化合物的性质等相关知识。由“YZ2分子的

总电子数为奇数，常温下为气体”可知，Y的原子序数为奇数，因其常温下为气体，所以YZ2为NO?,N和

。的原子序数之和为15；由化合物分子式YW4X5Z84W2Z及“W、X、Y、Z为短周期元素，原子序数依次

增加，且加和为21”可知，另外两种元素的原子序数之和为6,由此可推出W为H（原子序数为1）,X为B（原

子序数为5）o

X的单质为B,常温下为固体，A项叙述错误；X的最高价氧化物的水化物为H3BO3,Y的最高价氧化物的

水化物为HNO3，酸性：H3BO3<HNO3,B项叙述错误；NH4B5O8-4H2O的相对分子质量为273,NH4B5O8

的相对分子质量为201,翳!'100%刈3.6%,不是80.2%,C项叙述错误；热分解后的最终固体为B2O3,B2O3

25

的相对分子质量为70,70x病xl00%=64.1%,D项叙述正确。

9.（2024・湖北・三模节选）II.三水合硝酸铜［Cu（NO3）2-3H2O］的热分解实验。

（4）将24.2gCu（NO3）2-3H2O样品置于瓷珀烟中缓慢加热，其热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如图所示。

在1~T2c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T3c时生成的固体产物为_

（填化学式）。

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A

【答案】(4)2CU(NO3)2=2CUO+4NO2T+O2TCU2O

242g

【详解】(4)24.2gCu(NO3)2.3H2O的物质的量为行前R.lmol,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O.lmol氧化铜，质量为8g,再加热生成0.05molCu2。,

质量为7.2g,TJC的固体产物是CU(NO3)2,T2℃的固体产物是CUO,13℃的固体产物是C112O,TrC-T2℃

时固体由CU(NO3)2转化为Cut),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

A

此T1℃〜T2℃Cu(NO3)2分解产物为CuO、NO2、O2,反应的化学方程式为2CU(NC)3)2=2CUO+4NO2T+O2T，

A

加热到T2℃时CuO又分解，最终生成CU2O,故答案为：2Cu(NO3)2=2CuO+4NO2T+O2f；Cu2Oo

10.(l)MnCC>3可用作电讯器材元件材料，还可用作瓷釉、颜料及制造镒盐的原料。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。则300°C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)。

1o

51

。0(

嘲

啕8(6

胆

胆o

£5

及1g

及

B圆o

<毂

O

熏

瓯

20040060080()1()00

温度/七

MnCO”的热重曲线

(2)某工厂用mikg铭铁矿粉(含CnCMO%)制备K2Cr2O7,最终得到产品m2kg,产率为。

190^729

【答案】(1)1:2MmCU与MnO(2)j^^xl00%

【解析】(DM11CO3的摩尔质量为115g设MnCO3的物质的量为1mol,则A点300℃时失重的质

量为1molxll52^01-^(1-75.65%)=28go已知CO的摩尔质量是28gmol",根据质量守恒定律，分解化

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学方程式为MnCO3=MnCh+COf,所以A点300℃时固体成分的化学式为MnO2,则"(Mn)：”(O)为

1：2。B点770℃时失重的质量为1molxll5g-mol」x(l-66.38%)=38.7g0由于300℃时固体的成分为

MnO2,再加热造成失重的原因只能是氧元素以O2的形式逸散失去，随着氧元素的失去，镒的化合价也发生

了变化。因此失去氧原子的物质的量为〃(0)=3：：焉8/=|mol,可表示为MnO(2-|),整理得化学式为

点℃时失重的质量为失去的)

Mn3O4oD9001molxllSg-mol"x(l-6L74%)=44g,»(O=16lmor7=1

mol,可表示为MnO(2-i),整理得化学式为MnO。所以C点时固体物质仍从MgCU转化为MnO,此时为

MmCU与MnO的混合物。⑵由Cr原子守恒可知：5。3〜LCnCh，则理论产生K2Cr2O7的质量为

预xl/x.^g,而实际产量为1000^2g，则产率=禁兽xl00%=器詈xl00%。

匕厂里.14-/mj

11.将Ce(SO4)2-4H2O(摩尔质量为404g皿0「)在空气中加热，样品的固体残留率

固体样品的剩余质量

(固体样品的起始质量义100%)随温度的变化如下图所示。

当固体残留率为70.3%时，所得固体可能为(填字母)。

A.Ce(SC)4)2B.Ce2(SC)4)3C.CeOSC)4

【答案】B

【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%~568o

12.[2019•江苏，20(l)]CaC2O4-H2。热分解可制备CaO,CaCzO^H?。加热升温过程中固体的质量变化如图。

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剩余固体的质量的片

原始固体的质量”

温度/(

①写出400-600℃范围内分解反应的化学方程式：o

②与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是

【答案】

①CaCzO盘〜直00CaCO3+COT

②CaC2O#H2。热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔

【解析】①M(CaC2O4・H2O)=146g皿0「，1molCaC2O4-H2O,质量为146g,当剩余质量为128g时，质

量减少了18g,即减少ImolEhO,结合题图知，在400℃时，固体的化学式为CaCzCU;当剩余质量为100

g时，质量又减少了28g,即减少1molCO,CaCzCU失去1个CO后变成CaCCh，所以在400℃至600℃

时发生的反应为CaCzCU乜望CaCO3+COt»

13.[2019•全国卷I,27(5)]采用热重分析法测定硫酸铁锈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%。硫酸铁镀晶体的化学式为。