专题讲座（三） 热重分析中的物质成分的判断（讲）-2023年高考化学一轮复习讲练测（全国通用）（解析版）

3.0 cande 2025-05-12 16 4 522.44KB 10 页 3知币
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专题讲座（三） 热重分析中的物质成分的判断
目录
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
第三部分：典型例题剖析
高频考点 1 考查热重曲线中物质组成的判断
高频考点 2 考查热重曲线中方程式的书写
正文
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
1. 结晶水合盐受热分解步骤
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。
2.热重曲线试题分类
（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）根据热重实验所选试样是否已知，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。
3.热重曲线图的分析方法
坐标曲线题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、规律等与图中的曲线和相关点建立联系。
(3)用图。将相关的化学知识与图中曲线紧密结合，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.解题的方法思路
(1)设晶体为 1 mol，其质量为 m。
(2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物。
(3)计算每步固体剩余的质量(m 余)
m余
m
×100%=固体残留率。
(4)晶体中金属质量不再减少，仍在 m余中。
(5)失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m氧，由 n金属 ∶n氧，即可求出失重后物质的化学式。
(6)根据失重后物质的化学式，写出相应的化学方程式。
第三部分：典型例题剖析
高频考点 1 考查热重曲线中物质组成的判断
例1.正极材料为LiCoO2的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴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。已知钴的氢氧化物加热至290 ℃时已
完全脱水，则 1 000 ℃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________。
Co(OH)2的热重曲线
【解析】Co(OH)2的摩尔质量为 93 g/mol，设 Co(OH)2的物质的量为 1 mol，则 C点1 000 ℃时失重的质量
为1 mol×93 g/mol×(1－80.65%)＝18 g，即 1 mol H2O，根据质量守恒定律，化学反应方程式为 Co(OH)2
CoO＋H2O。1 000 ℃时剩余固体的成分为 CoO。B点500 ℃时失重的质量为 1 mol×93 g/mol×(1－86.38%)
＝12.7 g。已知 290 ℃时Co(OH)2已完全脱水，1 mol Co(OH)2脱水成 CoO 时应失重的质量为 18 g，因为
500 ℃时失重的质量不到18 g，所以一定有氧气进入，使钴元素的化合价发生了变化。进入氧元素的物质
的量为 n(O)＝＝ mol，即可表述为 CoO·O，整理得化学式为 Co3O4。
同理，A点290 ℃时失重的质量为 1 mol×93 g/mol×(1－89.25%)＝10 g，进入氧元素的物质的量为 n(O)＝＝
0.5 mol，即可表述为 CoO·O0.5，整理得化学式为 Co2O3。
所以在 350～400 ℃范围剩余固体是 Co3O4和Co2O3的混合物。
【答案】CoO　Co3O4和Co2O3
【名师点睛】本题是固体试样以氧化、还原等方式失重的热重曲线试题考查某温度时物质组成的判断，分
析时要注意空气中的氧气参与反应，不完全是分解反应的结果。
例2.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
过热重分析测得：NH4VO3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
NH4VO3在分解过程中________。
A．先分解失去 H2O，再分解失去 NH3
B．先分解失去 NH3，再分解失去 H2O
C．同时分解失去 H2O和NH3
D．同时分解失去 H2、N2和H2O
【解析】[NH4VO3的摩尔质量为 117 g/mol，设 NH4VO3物质的物质的量为 1 mol，则 210℃时失重的质量为
1 mol×117 g/mol×(1－85.47%)＝17 g。NH3的摩尔质量为 17 g/mol，所以先分解失去 NH3。根据质量守恒定
律，化学方程式为 NH4VO3=====HVO3＋NH3↑。即可确定选 B。380 ℃时失重的质量为 1 mol×117 g/mol×(1
－77.78%)＝26 g。在第一次失重的基础上，第二次又失去的质量为 26 g－17 g＝9 g。H2O的摩尔质量为 18
g/mol，所以再分解失去 0.5 mol H2O。根据质量定律守恒，化学方程式为 2HVO3=====V2O5＋H2O↑。确定
B选项正确。
【答案】B
【名师点睛】本题是固体试样以脱水、分解等方式失重的热重曲线试题考查某温度时分解产物组成的判断，
分析时要注意空气中的氧气并未参与反应，完全是分解反应的结果。
例3.MnCO3可用作电讯器材元件材料，还可用作瓷釉、颜料及制造锰盐的原料。它在空气中加热易转化为
不同价态锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化，如图所示。则 300 ℃时，剩余固体中 n(Mn)∶n(O)为_
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