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专题讲座（三） 热重分析中的物质成分的判断（精讲）-2022年高考化学一轮复习讲练测
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这是一份专题讲座（三） 热重分析中的物质成分的判断（精讲）-2022年高考化学一轮复习讲练测，文件包含专题讲座三热重分析中的物质成分的判断精讲-2022年一轮复习讲练测原卷版docx、专题讲座三热重分析中的物质成分的判断精讲-2022年一轮复习讲练测解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共14页， 欢迎下载使用。
【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。
【核心素养分析】
宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观相结合的视角分析“热重曲线”并解决实际问题。
证据推理与模型认知：知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型解释热重曲线的变化，揭示变化的本质和规律。
变化观念与平衡思想：能从质量守恒的角度分析热重曲线，能多角度、动态地分析化学反应的重量变化，运用质量守恒的化学思想解决实际问题。
【知识梳理】
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 ml，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 QUOTE 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。
【典例剖析】
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LiCO2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。C(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________。
C(OH)2的热重曲线
【解析】C(OH)2的摩尔质量为93 g/ml，设C(OH)2的物质的量为1 ml，则C点1 000 ℃时失重的质量为1 ml×93 g/ml×(1－80.65%)＝18 g，即1 ml H2O，根据质量守恒定律，化学反应方程式为C(OH)2CO＋H2O。1 000 ℃时剩余固体的成分为CO。B点500 ℃时失重的质量为1 ml×93 g/ml×(1－86.38%)＝12.7 g。已知290 ℃时C(OH)2已完全脱水，1 ml C(OH)2脱水成CO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)＝eq \f(18 g－12.7 g,16 g/ml)＝eq \f(1,3) ml，即可表述为CO·Oeq \f(1,3)，整理得化学式为C3O4。
同理，A点290 ℃时失重的质量为1 ml×93 g/ml×(1－89.25%)＝10 g，进入氧元素的物质的量为n(O)＝eq \f(18 g－10 g,16 g/ml)＝0.5 ml，即可表述为CO·O0.5，整理得化学式为C2O3。
所以在350～400 ℃范围剩余固体是C3O4和C2O3的混合物。
【答案】CO C3O4和C2O3
【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/ml，设NH4VO3物质的物质的量为1 ml，则210℃时失重的质量为1 ml×117 g/ml×(1－85.47%)＝17 g。NH3的摩尔质量为17 g/ml，所以先分解失去NH3。根据质量守恒定律，化学方程式为NH4VO3eq \(=====,\s\up7(210℃))HVO3＋NH3↑。即可确定选B。380 ℃时失重的质量为1 ml×117 g/ml×(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/ml，所以再分解失去0.5 ml H2O。根据质量定律守恒，化学方程式为2HVO3eq \(=====,\s\up7(380 ℃))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________；图中C点对应固体的成分为________(填化学式)。
MnCO3的热重曲线
【解析】MnCO3的摩尔质量为115 g/ml，设MnCO3的物质的量为1 ml，则A点300 ℃时失重的质量为1 ml×115 g/ml×(1－75.65%)＝28 g。已知CO的摩尔质量是28 g/ml，根据质量守恒定律，分解化学方程式为MnCO3MnO2＋CO↑。所以A点300 ℃时固体成分的化学式为MnO2。则n(Mn)∶n(O)为1∶2。B点770 ℃时失重的质量为1 ml×115 g/ml×(1－66.38%)＝38.7 g。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，锰的化合价也发生了变化。因此失去氧元素的物质的量为n(O)＝eq \f(38.7 g－28 g,16 g/ml)＝eq \f(2,3) ml，可表示为MnO(2－eq \f(2,3))，整理得化学式为Mn3O4。D点900 ℃时失重的质量为1 ml×115 g/ml×(1－61.74%)＝44 g。失去的n(O)＝eq \f(44 g－28 g,16 g/ml)＝1 ml，可表示为MnO(2－1)，整理得化学式为MnO。所以C点时固体物质正从Mn3O4转化为MnO，此时为Mn3O4与MnO的混合物。
【答案】1∶2 Mn3O4与MnO
【名师点睛】本题是固体试样先以脱水、分解等方式失重后，又以氧化、还原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，分析时要注意分析以分解方式失重与氧化、还原等方式失重的区别，采用不同方法进行分析解决问题。
【变式训练】为研究一水草酸钙(CaC2O4·H2O)的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50 g样品加热，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×100%)随温度的变化如图所示。
(1)300 ℃时残留固体的成分为__________，900 ℃时残留固体的成分为__________。
(2)通过计算求出500 ℃时固体的成分及质量(写出计算过程)。
【解析】(1)n(CaC2O4·H2O)=36.50 g146 g·ml-1=0.25 ml，含有m(H2O)=0.25 ml×18 g·ml-1=4.50 g，在300 ℃时，m(剩余)m(起始)×100%=87.67%，m(剩余)=36.50 g×87.67%≈32 g，减少的质量为36.50 g-32 g=4.50 g，故此时失去全部的结晶水，残留固体为CaC2O4；在900 ℃时，m(剩余)m(起始)×100%=38.36%，m(剩余) =36.50 g×38.36%≈14 g，其中Ca的质量没有损失，含m(Ca)=0.25 ml×40 g·ml-1=10 g，另外还含有m(O)=14 g-10 g=4 g，n(O)=4 g16 g·ml-1=0.25 ml，则n(Ca)∶n(O)=1∶1，化学式为CaO。
(2)在600 ℃时，m(剩余)m(起始)×100%=68.49%，m(剩余)=36.50 g×68.49%≈25 g，从300 ℃至600 ℃时，失去的总质量为32 g-25 g=7 g，失去物质的摩尔质量为7 g÷0.25 ml=28 g·ml-1，所以600 ℃时残留固体成分为CaCO3，则500 ℃时残留固体的成分为CaC2O4和CaCO3的混合物，样品中CaC2O4·H2O的物质的量n(CaC2O4·H2O)=36.50 g146 g·ml-1=0.25 ml，设混合物中CaC2O4和CaCO3的物质的量分别为x ml和y ml，根据500 ℃时固体总质量可得128x+100y=36.50 g×76.16%，根据钙元素守恒可得x+y=0.25，解得x≈0.10，y≈0.15，m(CaC2O4)=0.10 ml ×128 g·ml-1=12.80 g，m(CaCO3)=0.15 ml×100 g·ml-1=15.0 g，500 ℃时固体的成分为12.8 g CaC2O4和15.0 g CaCO3。
答案：(1)CaC2O4 CaO(2)12.8 g CaC2O4和15.0 g CaCO3。
高频考点2 考查热重曲线中方程式的书写
例4.在空气中加热10.98 g草酸钴晶体(CC2O4·2H2O)样品，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如表。
(1)加热到210 ℃时，固体物质的化学式为__________。
(2)经测定，加热到210～320℃过程中的生成物只有CO2和钴的氧化物，此过程发生反应的化学方程式为____ _______________________。
【解析】(1)CC2O4·2H2O失去全部结晶水的质量为10.98×147183 g=8.82 g，即加热到210 ℃时，固体物质是CC2O4。(2)根据元素守恒，n(CO2)=(8.82147×2) ml=0.12 ml，质量为0.12 ml×44 g·ml-1=5.28 g，固体质量减少(8.82-4.82) g =4.00 g，说明有气体参加反应，即氧气参加，氧气的质量为(5.28-4.00) g=1.28 g，其物质的量为1.2832 ml=0.04 ml，n(CC2O4)∶n(O2)∶n(CO2)=8.82147∶0.04∶0.12=0.06∶0.04∶0.12=3∶2∶6，依据原子守恒，3CC2O4+2O2C3O4+6CO2。
【答案】(1)CC2O4 (2)3CC2O4+2O2C3O4+6CO2
【名师点睛】本题是固体试样先以脱水、分解等方式失重后，又以氧化、还原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，分析时要注意分析以分解方式失重与氧化方式失重的区别，采用不同方法进行分析解决问题。150～210℃为脱水失重，得到的固体产物为CC2O4；290～320℃为氧化、分解失重，得到的固体产物为C3O4；890～920℃为分解失重，得到的固体产物为CO。
【变式训练1】下图是1.00g 晶体放在坩埚里从25℃徐徐加热至700℃分解时，所得固体产物的质量（m）随温度（t）变化的关系曲线。(已知100℃以上才会逐渐失去结晶水，并约在230℃时完全失去结晶水)
试回答下列问题：
(1)中=_____。
(2) 通过计算确定C点固体物质的化学式______________(要求写出推断过程)；
(3) 通过计算确定从E点到F点过程中的化学方程式
(要求写出推断过程)。
解析：（1）+
144+18ng
1.00g (1.00-0.76) g
= =2
(2) 解法一：+
148g
1.00g (1.00-0.88) g
= B点固体的化学式为（没有推断过程，答案正确也不给分）
解法二：+
112
0.76g (0.88-0.76) g
= B点固体的化学式为（没有推断过程，答案正确也不给分）
（3）X(s)+Y↑+ Z↑
应为Mg之元素的或其他元素组成化合物，利用Mg的原子守恒。
== =40
可推测出X即为MgO，而完整的化学方程式为MgO+CO↑+ CO2↑(没有推断过程，答案正确也不给分)
【答案】（1）2
(2)
（3）MgO+CO↑+ CO2↑
【变式训练2】称取3.60 g草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O，相对分子质量是180)用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示，请分析图并回答下列问题：
①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________。
②300 ℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物，试通过计算确定该氧化物的化学式________________。
【解析】
①通过剩余固体的质量可知，过程Ⅰ发生的反应是草酸亚铁晶体受热失去结晶水，反应的化学方程式为FeC2O4·2H2OFeC2O4＋2H2O。
②草酸亚铁晶体中的铁元素质量为3.6 g× eq \f(56,180) ×100%≈1.12 g，草酸亚铁晶体中的铁元素完全转化到氧化物中，氧化物中氧元素的质量为1.60 g－1.12 g＝0.48 g，铁元素和氧元素的质量比为1.12 g∶0.48 g＝7∶3，设铁的氧化物的化学式为FexOy，则有56x∶16y＝7∶3，x∶y＝2∶3，铁的氧化物的化学式为Fe2O3。
【答案】①FeC2O4·2H2OFeC2O4＋2H2O ②Fe2O3
温度范围/℃
固体质量/g
150～210
8.82
290～320
4.82
890～920
4.50
【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。
【核心素养分析】
宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观相结合的视角分析“热重曲线”并解决实际问题。
证据推理与模型认知：知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型解释热重曲线的变化，揭示变化的本质和规律。
变化观念与平衡思想：能从质量守恒的角度分析热重曲线，能多角度、动态地分析化学反应的重量变化，运用质量守恒的化学思想解决实际问题。
【知识梳理】
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 ml，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 QUOTE 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。
【典例剖析】
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LiCO2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。C(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________。
C(OH)2的热重曲线
【解析】C(OH)2的摩尔质量为93 g/ml，设C(OH)2的物质的量为1 ml，则C点1 000 ℃时失重的质量为1 ml×93 g/ml×(1－80.65%)＝18 g，即1 ml H2O，根据质量守恒定律，化学反应方程式为C(OH)2CO＋H2O。1 000 ℃时剩余固体的成分为CO。B点500 ℃时失重的质量为1 ml×93 g/ml×(1－86.38%)＝12.7 g。已知290 ℃时C(OH)2已完全脱水，1 ml C(OH)2脱水成CO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)＝eq \f(18 g－12.7 g,16 g/ml)＝eq \f(1,3) ml，即可表述为CO·Oeq \f(1,3)，整理得化学式为C3O4。
同理，A点290 ℃时失重的质量为1 ml×93 g/ml×(1－89.25%)＝10 g，进入氧元素的物质的量为n(O)＝eq \f(18 g－10 g,16 g/ml)＝0.5 ml，即可表述为CO·O0.5，整理得化学式为C2O3。
所以在350～400 ℃范围剩余固体是C3O4和C2O3的混合物。
【答案】CO C3O4和C2O3
【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/ml，设NH4VO3物质的物质的量为1 ml，则210℃时失重的质量为1 ml×117 g/ml×(1－85.47%)＝17 g。NH3的摩尔质量为17 g/ml，所以先分解失去NH3。根据质量守恒定律，化学方程式为NH4VO3eq \(=====,\s\up7(210℃))HVO3＋NH3↑。即可确定选B。380 ℃时失重的质量为1 ml×117 g/ml×(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/ml，所以再分解失去0.5 ml H2O。根据质量定律守恒，化学方程式为2HVO3eq \(=====,\s\up7(380 ℃))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________；图中C点对应固体的成分为________(填化学式)。
MnCO3的热重曲线
【解析】MnCO3的摩尔质量为115 g/ml，设MnCO3的物质的量为1 ml，则A点300 ℃时失重的质量为1 ml×115 g/ml×(1－75.65%)＝28 g。已知CO的摩尔质量是28 g/ml，根据质量守恒定律，分解化学方程式为MnCO3MnO2＋CO↑。所以A点300 ℃时固体成分的化学式为MnO2。则n(Mn)∶n(O)为1∶2。B点770 ℃时失重的质量为1 ml×115 g/ml×(1－66.38%)＝38.7 g。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，锰的化合价也发生了变化。因此失去氧元素的物质的量为n(O)＝eq \f(38.7 g－28 g,16 g/ml)＝eq \f(2,3) ml，可表示为MnO(2－eq \f(2,3))，整理得化学式为Mn3O4。D点900 ℃时失重的质量为1 ml×115 g/ml×(1－61.74%)＝44 g。失去的n(O)＝eq \f(44 g－28 g,16 g/ml)＝1 ml，可表示为MnO(2－1)，整理得化学式为MnO。所以C点时固体物质正从Mn3O4转化为MnO，此时为Mn3O4与MnO的混合物。
【答案】1∶2 Mn3O4与MnO
【名师点睛】本题是固体试样先以脱水、分解等方式失重后，又以氧化、还原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，分析时要注意分析以分解方式失重与氧化、还原等方式失重的区别，采用不同方法进行分析解决问题。
【变式训练】为研究一水草酸钙(CaC2O4·H2O)的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50 g样品加热，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×100%)随温度的变化如图所示。
(1)300 ℃时残留固体的成分为__________，900 ℃时残留固体的成分为__________。
(2)通过计算求出500 ℃时固体的成分及质量(写出计算过程)。
【解析】(1)n(CaC2O4·H2O)=36.50 g146 g·ml-1=0.25 ml，含有m(H2O)=0.25 ml×18 g·ml-1=4.50 g，在300 ℃时，m(剩余)m(起始)×100%=87.67%，m(剩余)=36.50 g×87.67%≈32 g，减少的质量为36.50 g-32 g=4.50 g，故此时失去全部的结晶水，残留固体为CaC2O4；在900 ℃时，m(剩余)m(起始)×100%=38.36%，m(剩余) =36.50 g×38.36%≈14 g，其中Ca的质量没有损失，含m(Ca)=0.25 ml×40 g·ml-1=10 g，另外还含有m(O)=14 g-10 g=4 g，n(O)=4 g16 g·ml-1=0.25 ml，则n(Ca)∶n(O)=1∶1，化学式为CaO。
(2)在600 ℃时，m(剩余)m(起始)×100%=68.49%，m(剩余)=36.50 g×68.49%≈25 g，从300 ℃至600 ℃时，失去的总质量为32 g-25 g=7 g，失去物质的摩尔质量为7 g÷0.25 ml=28 g·ml-1，所以600 ℃时残留固体成分为CaCO3，则500 ℃时残留固体的成分为CaC2O4和CaCO3的混合物，样品中CaC2O4·H2O的物质的量n(CaC2O4·H2O)=36.50 g146 g·ml-1=0.25 ml，设混合物中CaC2O4和CaCO3的物质的量分别为x ml和y ml，根据500 ℃时固体总质量可得128x+100y=36.50 g×76.16%，根据钙元素守恒可得x+y=0.25，解得x≈0.10，y≈0.15，m(CaC2O4)=0.10 ml ×128 g·ml-1=12.80 g，m(CaCO3)=0.15 ml×100 g·ml-1=15.0 g，500 ℃时固体的成分为12.8 g CaC2O4和15.0 g CaCO3。
答案：(1)CaC2O4 CaO(2)12.8 g CaC2O4和15.0 g CaCO3。
高频考点2 考查热重曲线中方程式的书写
例4.在空气中加热10.98 g草酸钴晶体(CC2O4·2H2O)样品，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如表。
(1)加热到210 ℃时，固体物质的化学式为__________。
(2)经测定，加热到210～320℃过程中的生成物只有CO2和钴的氧化物，此过程发生反应的化学方程式为____ _______________________。
【解析】(1)CC2O4·2H2O失去全部结晶水的质量为10.98×147183 g=8.82 g，即加热到210 ℃时，固体物质是CC2O4。(2)根据元素守恒，n(CO2)=(8.82147×2) ml=0.12 ml，质量为0.12 ml×44 g·ml-1=5.28 g，固体质量减少(8.82-4.82) g =4.00 g，说明有气体参加反应，即氧气参加，氧气的质量为(5.28-4.00) g=1.28 g，其物质的量为1.2832 ml=0.04 ml，n(CC2O4)∶n(O2)∶n(CO2)=8.82147∶0.04∶0.12=0.06∶0.04∶0.12=3∶2∶6，依据原子守恒，3CC2O4+2O2C3O4+6CO2。
【答案】(1)CC2O4 (2)3CC2O4+2O2C3O4+6CO2
【名师点睛】本题是固体试样先以脱水、分解等方式失重后，又以氧化、还原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，分析时要注意分析以分解方式失重与氧化方式失重的区别，采用不同方法进行分析解决问题。150～210℃为脱水失重，得到的固体产物为CC2O4；290～320℃为氧化、分解失重，得到的固体产物为C3O4；890～920℃为分解失重，得到的固体产物为CO。
【变式训练1】下图是1.00g 晶体放在坩埚里从25℃徐徐加热至700℃分解时，所得固体产物的质量（m）随温度（t）变化的关系曲线。(已知100℃以上才会逐渐失去结晶水，并约在230℃时完全失去结晶水)
试回答下列问题：
(1)中=_____。
(2) 通过计算确定C点固体物质的化学式______________(要求写出推断过程)；
(3) 通过计算确定从E点到F点过程中的化学方程式
(要求写出推断过程)。
解析：（1）+
144+18ng
1.00g (1.00-0.76) g
= =2
(2) 解法一：+
148g
1.00g (1.00-0.88) g
= B点固体的化学式为（没有推断过程，答案正确也不给分）
解法二：+
112
0.76g (0.88-0.76) g
= B点固体的化学式为（没有推断过程，答案正确也不给分）
（3）X(s)+Y↑+ Z↑
应为Mg之元素的或其他元素组成化合物，利用Mg的原子守恒。
== =40
可推测出X即为MgO，而完整的化学方程式为MgO+CO↑+ CO2↑(没有推断过程，答案正确也不给分)
【答案】（1）2
(2)
（3）MgO+CO↑+ CO2↑
【变式训练2】称取3.60 g草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O，相对分子质量是180)用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示，请分析图并回答下列问题：
①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________。
②300 ℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物，试通过计算确定该氧化物的化学式________________。
【解析】
①通过剩余固体的质量可知，过程Ⅰ发生的反应是草酸亚铁晶体受热失去结晶水，反应的化学方程式为FeC2O4·2H2OFeC2O4＋2H2O。
②草酸亚铁晶体中的铁元素质量为3.6 g× eq \f(56,180) ×100%≈1.12 g，草酸亚铁晶体中的铁元素完全转化到氧化物中，氧化物中氧元素的质量为1.60 g－1.12 g＝0.48 g，铁元素和氧元素的质量比为1.12 g∶0.48 g＝7∶3，设铁的氧化物的化学式为FexOy，则有56x∶16y＝7∶3，x∶y＝2∶3，铁的氧化物的化学式为Fe2O3。
【答案】①FeC2O4·2H2OFeC2O4＋2H2O ②Fe2O3
温度范围/℃
固体质量/g
150～210
8.82
290～320
4.82
890～920
4.50
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