高三化学高考备考一轮复习：热重分析类化学计算题 讲义.pdf

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 将胆矶样品用热重仪进行热重分析，热重计录见图1写出2 1 2 2 5 0 温度范围内发生反应的化学方程式：o分析：样品开始的化学式为CUS05H2且其质量为3 7 5 m g,加热会失去结晶水，一般第一步会失去全部结晶水变为C u S04,再受热变成C u O,再继续加热，最后可能生成C u20 o 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C u S04-5 H20全部失去结晶水时得到的C u S0 4 质量应该为：3 7 5 X1 6 0/2 5 0=2 4 0(m g)0由图可知,2 4 8 时剩余固体的质量恰好为2 4 0 m g,所以，2 4 8 残留固体的化学式为C u SO 同时说明2 4 8 之前的质量变化是由于逐步失去结晶水而引起的。

要写出2 1 2 2 5 0 温度范围内发生反应的化学方程式，由于2 4 8 2 5 0 内物1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2 1 2 时的化学式即可解决问题设 2 1 2 时 固 体 的 化 学 式 为 C u S04-XH2O ,其 中 C u S0 4 为 2 4 0 m g,水为2 6 7 m g 2 4 0 m g=2 7 m go 1：x=n (C u S04)：n (H20)=：=1:1,x=lo 所以，2 1 2 时1 6 0 1 8固体的化学式为C u S04-H20O因此，2 1 2 2 5 0 温度范围内发生反应的化学方程式为：C u S04 H20=CUS04+H20二、摩尔质量法例2将 2 5.0 g胆帆晶体放在用士禺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 oO44002O25.21R殳周体质餐/6请认真分析上图，填写下列空白：(1)3 0 1 1 0 间 所 得 固 体 的 化 学 式 是,6 5 0 1 0 0 0 间所得固体的化学式是温度高于1 0 0 0 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CUS05 H 2 0,其质量为2 5.0 g,在温度3 0 1 1 0内损失的质量为2 5.0 g2 1.4 g=3.6 g,即 2 5.0 g原样品损失3.6 g转变为1 1 0 时2的固体从化学式看，原样品对应的化学式为C u S0 4 5 乩 0,其摩尔质量为2 5 0 g/m o l,我们可以假设当温度升高为HOC时，化学式为C u S04-5 H20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=25 0:x=36,即失去了 2 个乩0,所以，1 1 0时晶体的化学式C u S 04-3H20O另外，结合上面的假设法，质量为25.0 g 的 C u S 0 4 5 乩 0,如果失去全部结晶水变成C u S C)4 的质量为25.0 X 1 6 0/25 0=1 6.0 g,所以，6 5 0 固体 的化学式为C u S O,由此可知，6 5 0 1 0 0 0 范围内，1 6.0 g 的固体质量中受热损失了 1 6.0 g-8.0 g=8.0 g,我们可观设从化学式C u S C h 中失去的总相对分子质量为y,根据比例关系有：1 6.0:8.0=1 6 0:y,y=8 0,说明 C u S t X 中失去了 S O 3变为 C u O,所以，6 5 0 1 0 0 0 间所得固体的化学式是C u O o当温度高于1 0 0 0 时，固体的质量由开始的8.0 g 又损失了 8.O g-7.2g=0.8 g,我们可以设从化学式C u O 中失去的总相对分子质量为z,根据比例关系有：8.0:0.8=8 0:z,z=8,即从C u O 中又失去了 1/2个 0,变为C u C U，所以,温度高于1 0 0 0后所得固体的化学式是C u20 o(2)C u S C U 5 乩 0 可以受热失去结晶水变成C u S O”反过来C u S 0 4 也可以与水结合成 CUSO5H2。

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26 0,但是温度升高的最高温度要保证不能使C u S()4 分解，即最高温度不能超6 5 0,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26 0 6 5 0 的范围内3三、物质的量之比法例 3已知C o (O H)2在空气中加热时其固体残留率随温度的变化如图3 所示已知钻的氢氧化物加热至29 0 时已完全脱水，贝 U：1 0 0 0 时，剩余固体的成分为.rtglg及M若幺o (填化学式)图 3分析：设初始C o (0 H)2的物质的量为I mo l,质量为9 3g,其中C o 质量为5 9 g,1 0 0 0时，剩余固体为9 3g x 8 0.6 5%=7 5 g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，7 5 g 剩余固体中C o 质量为5 9 g,则氧元素为1 6 g,则 n(C o)：n(0)=-：-=1:1,所以，5 9 1 61 0 0 0 时，剩余固体的成分为C o O四、界限法例 3 中，如何确定35 0 4 0 0 时剩余固体的成分？解析：虽然35 0 4 0 0 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点的组成，这样35 0 4 0 0 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C o (O H)2的物质的量为I mo l,质量为9 3g,其中C o 质量为5 9 gA点，剩余固体为9 3g X 8 9.25%=8 3g,8 3g 剩余固体中C o 质量为5 9 g,则氧元素为24 gn4(Co)：n(0)=一:一=2:3,所以，A点剩余固体的成分为C02O3B 点，剩余固体为59 1693gX 86.38%=80.3g,80.3g 剩余固体中 Co 质量为 5 9 g,则氧元素为 21.3gn(Co)：n(0)=经 出=3：4,所以，B点剩余固体的成分为CW),因此，3 5 0 400时剩59 16余固体的组成为C02O3、Co304o五、元素守恒法例 5某化学小组为了测定生石膏的组成(CaSCh XH2O),即 测 x 值，做了如下实验：将含结晶水的硫酸钙放在用士禺中加热，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(CaSOi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13.443.2623.443.1233.442.9043.442.9053.442.8063.442.7873.442.7283.442.725利用数据可绘制成图象，见图4：同体质*/克0时同图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C aS04 受热不分解，所以，最后质量不再变化的2.7 2 g 即为C aS04的质量2.7 2 g C aS04 中C a元素质量=2.7 2 X 9=0.8 g,x=2因此，生石膏的化学式1 3 6为 C aS04 XH20O六、顺势探因法例 6 ：（2 01 6 江 苏 1 8 题）为确定碱式碳酸镁铝Mg aA h （O H）0（C 03）a-x H20的组成，进行如下实验：准确称取3.3 9 0g 样品与足量稀盐酸充分反应，生成C O?0.5 6 0L （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（黯黑鬻4%）随温度的变化如图5 所 示（样品在2 7时已完全失去结晶水，6 00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 ）:n（C 032）（写出计算过程）0 200 400 600 800温度/C图S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3.3 9 0g 样品中含n （C 032-）=n （C 02）=0.5 6/2 2.4=2.5 06X10-2(m o l),再通过热重分析图可知，270600之间失去的是C(V一和0 1分解而产生的 CO?和 H20,C O 2 和 H20 质量共为 3.390gX(73.45%-37.02%)=1.2 3 5 g,而m(C02)=2.50 X 10-2mol X 44g/mol=l.10g,则由 O H 一 分 解 产 生 的 水 的 质 量=1.235g-l.10g=0.1 3 5 g,即7.50X10-3molo 0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L 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：M g(OH)2=JMg0+H20；2A1(OH)3 4A1203+3H20O由化学方程式知:20一 町 所 以,n(0 0)=7.50 X lOmol X 2=1.50 X 10-2mol 0 因此，碱式碳酸镁铝样品中 n(0H-)：n(C032-)=1.50X 102：2.50X10 2=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。