1、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 将胆矾样品用热重仪进行热重分析，热重计录见图1写出212250温度范围内发生反应的化学方程式：。分析: 样品开始的化学式为CuSO45H2O，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CuSO
2、4，再受热变成CuO，再继续加热，最后可能生成Cu2O。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CuSO45H2O全部失去结晶水时得到的CuSO4质量应该为：375160/250=240(mg)。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CuSO4，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212250温度范围内发生反应的化学方程式，由于248250内物质的质量不变，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CuSO4x
3、H2O，其中CuSO4为240mg，水为267mg240mg=27mg。1：x=n（CuSO4）：n（H2O）=，x=1。所以，212时固体的化学式为CuSO4H2O。因此，212250温度范围内发生反应的化学方程式为：CuSO4H2O=CuSO4+H2O二、 摩尔质量法例2 将25.0g胆矾晶体放在坩埚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2。 请认真分析上图，填写下列空白：（1）30110间所得固体的化学式是，6501000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
4、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CuSO45H2O，其质量为25.0g，在温度30110内损失的质量为25.0g21.4g=3.6g，即25.0g原样品损失3.6g转变为110时的固体。从化学式看，原样品对应的化学式为CuSO45H2O，其摩尔质量为250g/mol，我们可以假设当温度升高为110时，化学式为CuSO45H2O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H2O，所以，110时晶体的化学式CuSO43H2O。另外，结合上面的假设法，质量为25.0g的CuSO45H2O，如果失去全部结晶水变成Cu
5、SO4的质量为25.0160/250=16.0g，所以，650固体 的化学式为CuSO4。由此可知，6501000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CuSO4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CuSO4中失去了SO3变为CuO，所以，6501000间所得固体的化学式是CuO。当温度高于1000时，固体的质量由开始的8.0g又损失了8.0g-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/
6、2个O，变为CuO1/2，所以，温度高于1000后所得固体的化学式是Cu2O。（2）CuSO45H2O可以受热失去结晶水变成CuSO4，反过来CuSO4也可以与水结合成CuSO45H2O，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CuSO4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260650的范围内。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。已知钴的氢氧化物加热至290时已完全脱水，则：
7、1000时，剩余固体的成分为。（填化学式）。分析：设初始Co（OH）2的物质的量为1mol，质量为93g，其中Co质量为59g，1000时，剩余固体为93g80.65%=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（O）=，所以，1000时，剩余固体的成分为CoO。四、界限法例3中，如何确定350400时剩余固体的成分？解析：虽然350400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
8、的组成，这样350400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1mol，质量为93g，其中Co质量为59g。A点，剩余固体为93g89.25%=83g，83g剩余固体中Co质量为59g，则氧元素为24g。n（Co）：n（O）=，所以，A点剩余固体的成分为Co2O3。B点，剩余固体为93g86.38%=80.3g，80.3g剩余固体中Co质量为59g，则氧元素为21.3g。n（Co）：n（O）=，所以，B点剩余固体的成分为Co3O4。因此，350400时剩余固体的组成为Co2O3、Co
9、3O4。五、元素守恒法例5 某化学小组为了测定生石膏的组成（CaSO4xH2O），即测x值，做了如下实验：将含结晶水的硫酸钙放在坩埚中加热，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（CaSO4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（按序延长加热时间）固体质量/g加热前加热后13.443.2623.443.1233.442.9043.442.9053.442.8063.442.7873.442.7283.442.72利用数据可绘制成图象，见图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CaSO4受热
10、不分解，所以，最后质量不再变化的2.72g即为CaSO4的质量。2.72gCaSO4中Ca元素质量=2.72=0.8g，x=2。因此，生石膏的化学式为CaSO4xH2O。六、顺势探因法例6 ：（2016江苏18题）为确定碱式碳酸镁铝MgaAlb（OH）c（CO3）dxH2O的组成，进行如下实验：准确称取3.390g样品与足量稀盐酸充分反应，生成CO2O 0.560L（已换算成标准状况下）。另取一定量样品在空气中加热，样品的固体残留率（）随温度的变化如图5所示（样品在270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式碳酸镁铝样品中n（OH）:n(CO32
11、)（写出计算过程）。 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。在本题中，由实验步骤易知3.390g样品中含n（CO32）=n（CO2）=0.56/22.4=2.50102（mol），再通过热重分析图可知，270600之间失去的是CO32和OH分解而产生的CO2和H2O，CO2和H2O质量共为3.390g(73.45%-37.02%)=1.235g，而m(CO2)=2.50102mol44g/mol=1.10g，则由OH分解产生的水的质量=1.235g-1.10g=0.135g，即7.50103mol。OH与由它分解产生的水之间有怎样的关系呢？很多同学误认为二者之间物质的量之比为1：1从而导致计算结果错误。我们不妨写出氢氧化物的分解方程式：Mg（OH）2 MgO+H2O；2Al（OH）3 Al2O3+3H2O。由化学方程式知：2OHH2O，所以，n（OH）=7.50103mol2=1.50102mol。因此，碱式碳酸镁铝样品中n（OH）：n（CO32）=1.50102： 2.50102=3：5。总之，抓住“加热过程中分解出气体或失去结晶水时质量会引起变化，而金属元素一般留在剩余固体中质量始终不变”这一核心思想，并结合此6种方法就能快速而准确地解决热重分析类化学试题。
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