专题7.3 热重曲线的相关问题-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义（原卷版）

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专题 7.2 热重曲线的相关问题

【考情分析】

近年来“热重曲线”类试题均以试样热重实验曲线为依据编制。试题以试样质量(剩余固体质量占原试

样质量的百分比)随温度变化的曲线为载体，以图像和文字组合的形式呈现，考查内容以书写方程式、判断

某温度时物质组成为重点，考查方式以填空、计算等形式较为常见，综合考查学生获取信息的能力、处理

据的能力和元素守恒的化学思想等，促使学生对中学化学知识内涵的再次理解和体会，题型旨在考查学生

“接受、吸收、整合化学信息的能力”从而培养学生分析、变形、转换的能力。

【核心知识梳理】

1．测定固体物质组成的热重法

只要物质受热时发生质量变化，都可以用热重法来研究物质的组成。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。

2．热重曲线模型

由热重分析记录的质量变化对温度的关系曲线称热重曲线，曲线的横轴为温度，纵轴为质量。如固

体物质 A热分解反应:A(固体) B(固体)+C(气体)的典型热重曲线如图所示。图中 T1为固体 A开始分

解的温度,T2为质量变化达到最大值时的终止温度。若试样初始质量为 W0，失重后试样质量为 W1，则失

重百分数为。

3．热重曲线的分析法的思考路径

坐标曲线体解题时可以拆分为识图、析图、用图三个步骤。其中识图是基础，析图是关键，用图是目的。

(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轴表示的意义），

寻找 X、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。

4．热重分析的一般方法和规律

(1)设晶体为 1 mol。

(2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物。

(3)计算每步的剩余固体质量，×100%＝固体残留率。

(4)晶体中金属质量不减少，仍在m(剩余)中。

(5)失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m(O)，由 n(金属)∶n(O)即可求出失重后物质的化学式。

5．热重分析试题类型

类型 1 热重分析及计算

【例1】(2019·全国卷，Ⅰ27(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。

【解题突破】

第一步根据题给信息，确定硫酸铁铵发生的变化：NH4Fe(SO4)2·xH2O→NH4Fe(SO4)2·(x－1.5)H2O

第二步理解样品失重 5.6%的含义，列出含 x的代数式，求出 x的值，确定硫酸铁铵的化学式

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。

【方法指导】

“两步法”突破热重分析及计算题

突破技法

第一步

读题，找变化

阅读题给信息，找出物质之间发生的变化，一般结晶水合物先失结晶水，后发生分

解，碳酸盐产生 CO2，硫酸盐产生 SO2或SO3，氢氧化物产生 H2O

第二步

列式，求未知根据固体质量变化，列出定量关系式，求出未知数，确定剩余固体的化学式

类型 2 热重曲线及计算

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，一般与

差热曲线结合使用，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。热重曲线分析要抓住“三点”——起点、拐点、终点，根据质量 (或失重质量分数)等随

温度的变化，确定定量关系，列式计算，确定剩余固体的成分。

【例2】(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)。

【解题突破】　

第一步

①图中，A、B、C点固体残留率分别为 75.65%、66.38%、61.74%。

②图中 D点介于 B、C之间

第二步

以1 mol MnCO3(质量为 115 g)为基础，根据固体残留率分别求出 A、B、C三点

残留固体的质量，依据 m(Mn)及n(Mn)不变，确定 n(Mn)∶n(O)的值，继而确定

剩余固体的成分

解析设MnCO3的物质的量为 1 mol，即质量为 115 g。

(1)A 点剩余固体质量为 115 g×75.65%≈87 g，减少的质量为 115 g－87 g＝28 g，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 点剩余固体质量为 115 g×61.74%≈71 g，据锰元素守恒知 m(Mn)＝55 g，则 m(O)＝71 g－55 g＝16

g，则 n(Mn)∶n(O)＝∶＝1∶1，故剩余固体的成分为 MnO ，同理，B点剩余固体质量为 115

g×66.38%＝76.337 g ，因 m(Mn)＝55 g，则 m(O)＝76.337 g－55 g＝21.337 g，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。

【方法指导】

“两步法”突破热重曲线分析及计算题

【精准训练 1】

1．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

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