《2023年高考化学热点专项导航与精练（新高考专用）》专项56 热重过程分析与计算（原卷版）

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第八篇化学实验

专项 56 热重分析与计算

热重曲线题是实验和计算的有机融合，久考不衰。热重曲线是指在热分析过程中通过热天平而得到的试

样在加热过程中质量随温度变化的曲线。通过热重曲线的分析计算，可以了解样品在某一温度下的反应程

度及相应的物质含量等信息，是一种常用的热分析方法。热重曲线试题主要以下类型：

(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)从选试样是否已知，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。

1．(2022•全国乙卷)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)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，在以下热分解时无刺激性气体逸出。下列叙述正确的是( )

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酸性：

C．阶段热分解失去 4个W2Z

D．热分解后生成固体化合物 X2Y3

【答案】D

【解析】化合物(YW4X5Z8·4W2Z)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。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，

则说明失去的是水，即 W为H，Z为O，YZ2分子的总电子数为奇数，常温下为气体，则 Y为N，原子序

数依次增加，且加和为 21，则 X为B。A项，X(B)的单质常温下为固体，故 A错误；B项，根据非金属性

越强，其最高价氧化物的水化物酸性越强，则最高价氧化物的水化物酸性：X(H3BO3)＜Y(HNO3)，故 B错

误；C项，根据前面已知 200℃以下热分解时无刺激性气体逸出，则说明失去的是水，若 100～200℃阶段

热分解失去 4个H2O，则质量分数，则说明不是失去去 4个

H2O，故 C错误；D项，化合物(NH4B5O8·4H2O)在500℃热分解后若生成固体化合物 X2Z3(B2O3)，根据硼元

素守恒，则得到关系式 2NH4B5O8·4H2O～5B2O3，则固体化合物 B2O3质量分数为

，说明假设正确，故 D正确。故选 D。

2．(2022•全国甲卷)胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水，难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的 CuO (杂

质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾，并测定其结晶水的含量。回答下列问题：

(1)制备胆矾时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有_______(填

标号)。

A．烧杯 B．容量瓶 C．蒸发皿 D．移液管

(2)将CuO 加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为_______，与直接用废铜和浓硫

酸反应相比，该方法的优点是_______。

(3)待CuO 完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量H2O2，冷却后用 NH3·H2O调pH 为3.5～4，再煮

沸10min，冷却后过滤。滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、_______、乙醇洗涤、_______，得

到胆矾。其中，控制溶液pH 为3.5～4的目的是_______，煮沸 10min 的作用是_______。

(4)结晶水测定：称量干燥坩埚的质量为 m1，加入胆矾后总质量为 m2，将坩埚加热至胆矾全部变为白

色，置于干燥器中冷至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为 m3。根据实验数据，胆矾分子中结

晶水的个数为_______(写表达式)。

(5)下列操作中，会导致结晶水数目测定值偏高的是_______(填标号)。

①胆矾未充分干燥 ②坩埚未置于干燥器中冷却 ③加热时有少胆矾迸溅出来

【答案】(1)A、C

(2)CuO+H2SO4CuSO4+H2O 不会产生二氧化硫且产生等量胆矾消耗硫酸少(硫酸利用率高)

(3)过滤干燥除尽铁，抑制硫酸铜水解破坏氢氧化铁胶体，易于过滤

(4) (5)①③

【解析】(1)制备胆矾时，根据题干信息可知，需进行溶解、过滤、结晶操作，用到的实验仪器除量筒、

酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有烧杯和蒸发皿，A、C符合题意；(2)将CuO 加入到适量的

稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为 CuO+H2SO4CuSO4+H2O；直接用废铜和浓硫酸反应生成硫

酸铜与二氧化硫和水，与这种方法相比，将CuO 加入到适量的稀硫酸中，加热制备胆矾的实验方案具有的

优点是：不会产生二氧化硫且产生等量胆矾消耗硫酸少(硫酸利用率高)；(3) 硫酸铜溶液制硫酸铜晶体，操

作步骤有加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥；CuO 中含氧化铁杂质，溶于硫酸后会形成铁离子，

为使铁元素以氢氧化铁形成沉淀完全，需控制溶液pH 为3.5～4，酸性环境同时还可抑制铜离子发生水解；

操作过程中可能会生成氢氧化铁胶体，所以煮沸 10min，目的是破坏氢氧化铁胶体，使其沉淀，易于过滤；

(4) 称量干燥坩埚的质量为 m1，加入胆矾后总质量为 m2，将坩埚加热至胆矾全部变为白色，置于干燥器中

冷至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为 m3。则水的质量是(m2－m3)g，所以胆矾

(CuSO4•nH2O)中n值的表达式为 =n:1，解得 n＝；(5) ①胆矾未充分干

燥，捯饬所测 m2偏大，根据 n= 可知，最终会导致结晶水数目定值偏高，符合题意；②坩埚

未置于干燥器中冷却，部分白色硫酸铜会与空气中水蒸气结合重新生成胆矾，导致所测 m3偏大，根据 n=

可知，最终会导致结晶水数目定值偏低，不符合题意；③加热胆矾晶体时有晶体从坩埚中溅

出，会使 m3数值偏小，根据 n= 可知，最终会导致结晶水数目定值偏高，符合题意；故①③

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