熱重分析計算-備戰(zhàn)2025年高考《化學》一輪復習講義（新教材新高考）

第第頁備戰(zhàn)2025年高考化學【一輪·考點精講精練】復習講義考點07熱重分析計算知識精講熱重分析計算課后精練選擇題：8題非選擇題：7題建議時長：60分鐘

實際時長：分鐘（1）分析方法熱重法是在控制溫度的條件下，測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的方法，通過分析熱重曲線，我們可以知道樣品及其可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的組成、熱穩(wěn)定性、熱分解情況及生成產(chǎn)物等與質(zhì)量相聯(lián)系的信息。金屬化合物的熱重分析研究對象一般為各種金屬含氧酸鹽、金屬氫氧化物、金屬氧化物的熱分解過程，一般為先失水、再分解、后氧化。例如CoC2O4·2H2O在空氣中加熱時，受熱分解過程分為三個階段：第一階段，失去結(jié)晶水生成鹽：CoC2O4·2H2O→CoC2O4。第二階段，鹽受熱分解生成氧化物：CoC2O4→CoO。第三階段，低價態(tài)氧化物與空氣中的氧氣反應生成高價態(tài)氧化物：CoO→Co2O3(或Co3O4)。注意：①每個階段有可能還分為不同步驟，如第一階段中可能分步失去不同的結(jié)晶水，而不是一步失去所有的結(jié)晶水。②如果是變價金屬元素，則在空氣中加熱產(chǎn)物可能為多種價態(tài)的金屬氧化物。（2）基本方法和思路①設晶體(金屬化合物)為1mol，其質(zhì)量為m。②失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。③計算每步固體剩余的質(zhì)量m(余)，eq\f(m剩余,m1mol晶體質(zhì)量)×100%＝固體殘留率。④晶體中金屬質(zhì)量不再減少，仍在m(余)中。⑤失重最后一般為金屬氧化物，由質(zhì)量守恒得m(氧元素)，由n(金屬)∶n(氧元素)，即可求出失重后物質(zhì)的化學式。例如：“煅燒”NiSO4·6H2O晶體時剩余固體質(zhì)量與溫度變化曲線如圖，該曲線中B段所表示氧化物的名稱為______。解題思路：n(NiSO4·6H2O)＝＝0.1mol，含有m(H2O)＝0.1mol×6×18g·mol－1＝10.8g，根據(jù)26.3g－15.5g=10.8g，恰好說明280℃以前失去的結(jié)晶水；所以A段對應的物質(zhì)就是0.1mol的NiSO4；溫度到600℃，固體的質(zhì)量再次下降，得到最終的鎳的氧化物；根據(jù)原子守恒，8.3g氧化物中Ni的質(zhì)量為5.9g，那么O的質(zhì)量為2.4g即0.15mol，所以固體氧化物中n(Ni)∶n(O)＝2∶3，所以固體氧化物即三氧化二鎳。（3）熱重分析曲線基本圖示一般以橫坐標為溫度，縱坐標為固體質(zhì)量(或質(zhì)量分數(shù)等)建立平面直角坐標。如固體物質(zhì)A受熱分解：A(s)B(s)＋C(g)，固體A熱分解反應的熱重曲線如圖所示：試樣初始質(zhì)量為m0，失重后試樣質(zhì)量為m1，由T1升高到T2過程，失重質(zhì)量為Δm＝m0－m1，失重質(zhì)量百分數(shù)為eq\f(m0－m1,m0)×100%。①識圖。識圖的關(guān)鍵是三看：一看軸即橫、縱坐標所表示的化學含義(自變量x軸和函數(shù)y軸表示的意義)，尋找x、y軸之間的關(guān)系，因為這是理解題意和進行正確思維的前提；二看點即曲線中的特殊點(頂點、始點、終點、拐點、交叉點)；三看線即曲線的走勢(變化趨勢是上升、下降、波動、正態(tài)、偏態(tài)等變化)。②析圖。分析圖中為什么會出現(xiàn)這些特殊點，曲線為什么有這樣的變化趨勢和走向，分析曲線變化的因果關(guān)系，通過聯(lián)想，把課本內(nèi)的有關(guān)化學概念、原理、規(guī)律等與圖像曲線中的圖形與相關(guān)點建立聯(lián)系。③用圖。將相關(guān)的化學知識與圖像曲線緊密結(jié)合，在頭腦中構(gòu)建新的曲線——知識體系，然后運用新的曲線——知識體系揭示問題的實質(zhì)，解決實際問題。1．（2024·廣西北海·一模）樣品受熱分解過程的熱重曲線(固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示。下列說法正確的是A．屬于混合物 B．結(jié)晶水在第一個失重臺階并未全部失去C．第二個失重臺階得到的固體為 D．第三個失重臺階得到的固體為【答案】C【詳解】A．有固定組成，屬于純凈物，A錯誤；B．的摩爾質(zhì)量為的物質(zhì)的量為，其中結(jié)晶水的質(zhì)量為，若失去全部結(jié)晶水，固體質(zhì)量應減少到，由圖可知，結(jié)晶水在第一個失重臺階已全部失去，B錯誤；C．第二個失重臺階得到的固體若為，則根據(jù)錳元素守恒，的物質(zhì)的量的質(zhì)量為，與圖相符，C正確；D．第三個失重臺階得到的固體若為，則根據(jù)錳元素守恒，的物質(zhì)的量的質(zhì)量為，與圖不符，D錯誤；故答案為：C。2．（2023·吉林長春·一模）摩爾鹽是分析化學中重要的基準物質(zhì)，其化學式可表示為(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O。為測定其結(jié)晶水含量并進一步探究其在惰性氣體氛圍中的熱分解反應過程，現(xiàn)取一定質(zhì)量的摩爾鹽晶體做熱重分析，繪制出如圖的熱重曲線【已知：(NH4)2SO4分解有N2生成】：已知：①②摩爾鹽在580℃下完全分解、得到紅棕色固體下列說法錯誤的是A．可用K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液檢驗摩爾鹽中的金屬陽離子B．C．摩爾鹽在580℃下完全分解后的氣體產(chǎn)物是：N2、SO2、SO3、H2OD．摩爾鹽可作為基準物質(zhì)用于標定高錳酸鉀是因為其性質(zhì)穩(wěn)定且摩爾質(zhì)量大【答案】C【詳解】A．摩爾鹽中鐵元素化合價+2價，F(xiàn)e2+與K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀溶液)反應生成藍色的鐵氰化亞鐵沉淀，可用K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液檢驗摩爾鹽中的金屬陽離子Fe2+，A正確；B．摩爾鹽在580℃下完全分解，得到的紅棕色固體為Fe2O3，設((NH4)2Fe(SO4)2?xH2O)為1mol，則根據(jù)鐵元素守恒可知，摩爾鹽在580℃下完全分解，得到的Fe2O3為0.5mol，質(zhì)量為80g，由圖可知，最終TG=100%-9.2%-9.2%-9.2%-52.0%=20.4%，則最初1mol摩爾鹽的質(zhì)量為≈392g，即摩爾鹽的相對分子質(zhì)量為392，故18×2+56+96×2+18x=392，解得x=6，B正確；C．摩爾鹽在580℃下完全分解后有Fe2O3，F(xiàn)e2O3中鐵元素是+3價，氣體中SO2中硫元素是+4價，SO3中硫元素是+4價，N2氮元素還是-0價，化合價有升高也有降低，但根據(jù)摩爾鹽的化學式，化合價升高的總數(shù)不可能等于化合價降低的總數(shù)，C錯誤；D．摩爾鹽較穩(wěn)定，且摩爾質(zhì)量大配制標準液時誤差小，更適合作標準液，F(xiàn)e2+能夠被酸性高錳酸鉀溶液氧化，D正確，故答案為：C。3．（24-25高三上·遼寧遼陽·階段練習）將26.3g樣品在900℃下煅燒，樣品受熱過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示。已知：L→N時失掉全部的結(jié)晶水。下列說法錯誤的是A．B．固體M的化學式為C．生成固體P時，樣品的失重率約為71.5%D．固體Q的化學式為NiO【答案】D【詳解】A．L→N時失掉全部的結(jié)晶水，則分解反應為=+，根據(jù)圖像可知，L→N剩余固體質(zhì)量是15.5，失去結(jié)晶水的質(zhì)量是26.3-15.5=10.8，則根據(jù)～建立等式，，解得n=6，A項正確；B．L→M時失掉結(jié)晶水的質(zhì)量是3.6g，則失去2個結(jié)晶水，則固體M的化學式為，B項正確；C．失重率等于固體失去的質(zhì)量與原固體質(zhì)量的比值，則生成固體P時，樣品的失重率=×100%≈71.5%，C項正確；D．N→P失重后，根據(jù)質(zhì)量比例，可知發(fā)生的反應是=NiO+SO3↑，的摩爾質(zhì)量是155，NiO的摩爾質(zhì)量是75，所以P→Q固體質(zhì)量上升，應該是NiO被氧化得到NiO2，D項錯誤。故答案選D。4．(2024·山東濰坊高三檢測)8.34g綠礬晶體(FeSO4·7H2O)樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示，下列說法正確的是A．溫度為78℃時固體物質(zhì)M的化學式為FeSO4·5H2OB．溫度為159℃時固體物質(zhì)N的化學式為FeSO4·2H2OC．在隔絕空氣條件下，N得到P的化學方程式為FeSO4·2H2Oeq\o(=,\s\up9(高溫))FeSO4＋2H2OD．取適量380℃時所得的樣品P，隔絕空氣加熱至650℃得到一種固體物質(zhì)Q，同時有兩種無色氣體生成，Q的化學式為Fe2O3【答案】D【解析】n(FeSO4)＝eq\f(8.34g,278g·mol－1)＝0.03mol，溫度為78℃時，固體質(zhì)量為6.72g，其中m(FeSO4)＝0.03mol×152g·mol－1＝4.56g，m(H2O)＝6.72g－4.56g＝2.16g，n(H2O)＝0.12mol，則n(H2O)∶n(FeSO4)＝0.12mol∶0.03mol＝4∶1，則化學式為FeSO4·4H2O，故78℃時，M的化學式為FeSO4·4H2O，A錯誤；溫度為159℃時，固體質(zhì)量為5.10g，其中m(FeSO4)＝0.03mol×152g·mol－1＝4.56g，m(H2O)＝5.10g－4.56g＝0.54g，n(H2O)＝0.03mol，則n(H2O)∶n(FeSO4)＝0.03mol∶0.03mol＝1∶1，則化學式為FeSO4·H2O，B錯誤；由B項分析知N的化學式為FeSO4·H2O，且P的化學式為FeSO4，在隔絕空氣條件下由N得到P的化學方程式為FeSO4·H2Oeq\o(=,\s\up9(高溫))FeSO4＋H2O，C錯誤；P的化學式為FeSO4，若Q的化學式為Fe2O3，鐵的化合價升高，必有硫的化合價降低，即有二氧化硫生成，設SO2、SO3的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＋y＝0.03,64x＋80y＝4.56－2.40))，解得x＝y(tǒng)＝0.015，則化學方程式為2FeSO4eq\o(=,\s\up9(高溫))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，Q的化學式為Fe2O3，D正確。5．(2023·蚌埠教學質(zhì)檢)采用熱重分析法測定FeS2/C復合材料中各組分的含量。FeS2/C樣品在空氣中的熱重曲線如圖所示。[注：殘留率(%)＝剩余固體質(zhì)量÷樣品質(zhì)量×100%]。下列說法中不正確的是()(雙選)A.300～400℃之間發(fā)生的主要反應為C＋O2CO2B.800℃時殘留的固體是Fe3O4C.復合材料中FeS2的質(zhì)量分數(shù)為90.9%D.復合材料中FeS2與C的物質(zhì)的量之比約為2∶1【答案】BD【解析】A.300～400℃之間發(fā)生的主要反應為C受熱生成CO2，A正確；B.550～700℃之間的失重反應方程式為4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，故800℃時殘留的固體是Fe2O3，B錯誤；C.由圖中數(shù)據(jù)可知，復合材料中碳完全反應失重9.1%，可知碳的質(zhì)量分數(shù)為9.1%，F(xiàn)eS2的質(zhì)量分數(shù)為90.9%，C正確；D.FeS2與C的物質(zhì)的量之比為eq\f(90.9%,120)∶eq\f(9.1%,12)≈1∶1，D錯誤。6．(2024·江西九江七校聯(lián)考)將5.00g膽礬(無其他雜質(zhì))置于氮氣氣氛中，然后對其進行加熱，逐漸升高溫度使其分解，分解過程中的熱重曲線如圖所示。下列說法錯誤的是A．a(chǎn)點對應的物質(zhì)中，氧元素的質(zhì)量分數(shù)約為52.3%B．c點對應的固體物質(zhì)只有CuSO4C．將c→d產(chǎn)生的氣體全部通入BaCl2溶液中，無沉淀產(chǎn)生D．d→e的過程中，生成的某種物質(zhì)可使帶火星的小木條復燃【答案】C【解析】膽礬失去部分結(jié)晶水得到a，a點對應的物質(zhì)化學式為CuSO4·xH2O，則有5.00×eq\f(MCuSO4·xH2O,MCuSO4·5H2O)＝4.28，解得x＝3，故氧元素的質(zhì)量分數(shù)約為eq\f(7×16,160＋18×3)×100%≈52.3%，A正確；膽礬的化學式為CuSO4·5H2O,5.00g膽礬為0.02mol，加熱完全失去結(jié)晶水，得到0.02molCuSO4，其質(zhì)量為3.20g，故c點對應物質(zhì)是CuSO4，B正確；c→d為CuSO4分解為CuO，產(chǎn)生的氣體可能全部為SO3或SO2和O2或SO3、SO2和O2的混合氣體，通入BaCl2溶液中，生成BaSO4沉淀，C錯誤；d→e的過程中，化學方程式為4CuO2Cu2O＋O2↑，有氧氣生成，氧氣可使帶火星的小木條復燃，D正確。7．取26.90gZnSO4·6H2O加熱，剩余固體的質(zhì)量隨溫度的變化如圖所示。750℃時所得固體的化學式為A.ZnO B.ZnSO4C.Zn3O(SO4)2 D.ZnSO4·H2O【答案】C【解析】750℃時剩余固體與680℃時一樣，剩下13.43g，質(zhì)量減少了26.90-13.43＝13.47(g)，26.90gZnSO4·6H2O中水的質(zhì)量26.9×eq\f(108,269)＝10.8(g)，則還有S元素質(zhì)量減少13.47-10.8＝2.67(g)，26.90gZnSO4·6H2O中S元素的質(zhì)量26.9×eq\f(32,269)＝3.2(g)，則S元素還有剩余，故答案選擇C。8．(2022·全國乙卷，11)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素，原子序數(shù)依次增加，且加和為21。YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù)，常溫下為氣體。該化合物的熱重曲線如圖所示，在200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是A．W、X、Y、Z的單質(zhì)常溫下均為氣體B．最高價氧化物的水化物的酸性：Y<XC．100～200℃階段熱分解失去4個W2ZD．500℃熱分解后生成固體化合物X2Z3【答案】D【解析】本題考查原子結(jié)構(gòu)、元素周期表、元素周期律以及元素化合物的性質(zhì)等相關(guān)知識。由“YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù)，常溫下為氣體”可知，Y的原子序數(shù)為奇數(shù)，因其常溫下為氣體，所以YZ2為NO2，N和O的原子序數(shù)之和為15；由化合物分子式Y(jié)W4X5Z8·4W2Z及“W、X、Y、Z為短周期元素，原子序數(shù)依次增加，且加和為21”可知，另外兩種元素的原子序數(shù)之和為6，由此可推出W為H(原子序數(shù)為1)，X為B(原子序數(shù)為5)。X的單質(zhì)為B，常溫下為固體，A項敘述錯誤；X的最高價氧化物的水化物為H3BO3，Y的最高價氧化物的水化物為HNO3，酸性：H3BO3<HNO3，B項敘述錯誤；NH4B5O8·4H2O的相對分子質(zhì)量為273，NH4B5O8的相對分子質(zhì)量為201，eq\f(201,273)×100%≈73.6%，不是80.2%，C項敘述錯誤；熱分解后的最終固體為B2O3，B2O3的相對分子質(zhì)量為70,70×eq\f(2.5,273)×100%＝64.1%，D項敘述正確。9．（2024·湖北·三模節(jié)選）Ⅱ．三水合硝酸銅[Cu(NO3)2·3H2O]的熱分解實驗。(4)將24.2gCu(NO3)2·3H2O樣品置于瓷坩堝中緩慢加熱，其熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示。在過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生，反應的化學方程式為，繼續(xù)升溫至時生成的固體產(chǎn)物為(填化學式)?！敬鸢浮?4)2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑Cu2O【詳解】（4）24.2gCu(NO3)2?3H2O的物質(zhì)的量為=0.1mol，完全失去結(jié)晶水生成0.1molCu(NO3)2，質(zhì)量為18.8g，根據(jù)銅元素守恒，Cu(NO3)2分解生成0.1mol氧化銅，質(zhì)量為8g，再加熱生成0.05molCu2O，質(zhì)量為7.2g，T1℃的固體產(chǎn)物是Cu(NO3)2，T2℃的固體產(chǎn)物是CuO，T3℃的固體產(chǎn)物是Cu2O，T1℃～T2℃時固體由Cu(NO3)2轉(zhuǎn)化為CuO，同時觀察到有NO2逸出，根據(jù)氧化還原反應規(guī)律，同時還有氧氣生成，因此T1℃～T2℃Cu(NO3)2分解產(chǎn)物為CuO、NO2、O2，反應的化學方程式為2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑，加熱到T2℃時CuO又分解，最終生成Cu2O，故答案為：2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑；Cu2O。10．(1)MnCO3可用作電訊器材元件材料，還可用作瓷釉、顏料及制造錳鹽的原料。它在空氣中加熱易轉(zhuǎn)化為不同價態(tài)錳的氧化物，其固體殘留率隨溫度的變化，如圖所示。則300℃時，剩余固體中n(Mn)∶n(O)為________；圖中C點對應固體的成分為________(填化學式)。(2)某工廠用m1kg鉻鐵礦粉(含Cr2O340%)制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品m2kg，產(chǎn)率為________?！敬鸢浮?1)1∶2Mn3O4與MnO(2)eq\f(190m2,147m1)×100%【解析】(1)MnCO3的摩爾質(zhì)量為115g·mol-1，設MnCO3的物質(zhì)的量為1mol，則A點300℃時失重的質(zhì)量為1mol×115g·mol-1×(1-75.65%)＝28g。已知CO的摩爾質(zhì)量是28g·mol-1，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，分解化學方程式為MnCO3MnO2＋CO↑，所以A點300℃時固體成分的化學式為MnO2，則n(Mn)∶n(O)為1∶2。B點770℃時失重的質(zhì)量為1mol×115g·mol-1×(1-66.38%)＝38.7g。由于300℃時固體的成分為MnO2，再加熱造成失重的原因只能是氧元素以O2的形式逸散失去，隨著氧元素的失去，錳的化合價也發(fā)生了變化。因此失去氧原子的物質(zhì)的量為n(O)＝eq\f(38.7g－28g,16g·mol－1)＝eq\f(2,3)mol，可表示為MnO(2-eq\f(2,3))，整理得化學式為Mn3O4。D點900℃時失重的質(zhì)量為1mol×115g·mol-1×(1-61.74%)＝44g，失去的n(O)＝eq\f(44g－28g,16g·mol－1)＝1mol，可表示為MnO(2-1)，整理得化學式為MnO。所以C點時固體物質(zhì)仍從Mn3O4轉(zhuǎn)化為MnO，此時為Mn3O4與MnO的混合物。(2)由Cr原子守恒可知：Cr2O3～K2Cr2O7，則理論產(chǎn)生K2Cr2O7的質(zhì)量為eq\f(m1×1000×40%,152)×294g，而實際產(chǎn)量為1000m2g，則產(chǎn)率＝eq\f(實際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%＝eq\f(190m2,147m1)×100%。11．將Ce(SO4)2·4H2O(摩爾質(zhì)量為404g·mol－1)在空氣中加熱，樣品的固體殘留率(eq\f(固體樣品的剩余質(zhì)量,固體樣品的起始質(zhì)量)×100%)隨溫度的變化如下圖所示。當固體殘留率為70.3%時，所得固體可能為______(填字母)。A．Ce(SO4)2B．Ce2(SO4)3C．CeOSO4【答案】B【解析】404×70.3%≈284，A的相對分子質(zhì)量為332，B的相對分子質(zhì)量為568，C的相對分子質(zhì)量為252；根據(jù)質(zhì)量守恒，808×70.3%≈568。12．[2019·江蘇，20(1)]CaC2O4·H2O熱分解可制備CaO，CaC2O4·H2O加熱升溫過程中固體的質(zhì)量變化如圖。①寫出400～600℃范圍內(nèi)分解反應的化學方程式：________________________________。②與CaCO3熱分解制備的CaO相比，CaC2O4·H2O熱分解制備的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是__________________________________________________________________?！敬鸢浮竣貱aC2O4eq\o(=,\s\up7(400～600℃))CaCO3＋CO↑②CaC2O4·H2O熱分解放出更多的氣體，制得的CaO更加疏松多孔【解析】①M(CaC2O4·H2O)＝146g·mol－1，取1molCaC2O4·H2O，質(zhì)量為146g，當剩余質(zhì)量為128g時，質(zhì)量減少了18g，即減少1molH2O，結(jié)合題圖知，在400℃時，固體的化學式為CaC2O4；當剩余質(zhì)量為100g時，質(zhì)量又減少了28g，即減少1molCO，CaC2O4失去1個CO后變成CaCO3，所以在400℃至600℃時發(fā)生的反應為CaC2O4eq\o(=,\s\up7(400～600℃))CaCO3＋CO↑。13．[2019·全國卷Ⅰ，27(5)]采用熱重分析法測定硫酸鐵銨晶體樣品所含結(jié)晶水數(shù)，將樣品加熱到150℃時失掉1.5個結(jié)晶水，失重5.6%。硫酸鐵銨晶體的化學式為________?！敬鸢浮縉H4Fe(SO4)2·12H2O【解析】失重5.6%是質(zhì)量分數(shù)，設結(jié)晶水合物的化學式為NH4Fe(SO4)2·xH2O，由題意知eq\f(1.5×18,266＋18x)＝eq\f(5.6,100)，解得x≈12。14．[2022·江蘇，14(3)]FeS2、FeS在空氣中易被氧化，將FeS2