微专题4 热重曲线分析及其应用
INCLUDEPICTURE "核心精讲.tif"
热重曲线分析的思维步骤
1．解题思路
(1)设晶体的物质的量为1 mol，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）
样品的固体残留率＝×100%。
(4)晶体中金属元素质量不会减少，仍在m余中。
(5)失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒可得m氧，由n金属∶n氧，即可求出失重后物质的化学式。
2．实例分析
CaC2O4·H2O在氮气氛围中的热重曲线示意图如下：
INCLUDEPICTURE "GDP12A.TIF"
INCLUDEPICTURE "即时巩固.tif"
【练真题】
1．（2024·新高考江苏卷）将8.84 mg Nd（OH）CO3（摩尔质量为221 g·mol－1）在氮气氛围中焙烧，剩余固体质量随温度变化曲线如下图所示。550～600 ℃时，所得固体产物可表示为NdaOb（CO3）c，通过以上实验数据确定该产物中n（Nd3＋）∶n（CO）的比值：_____________________________
____________________________________________________
____________________________________________________（写出计算过程）。
INCLUDEPICTURE "26X18.TIF"
解析：n[Nd（OH）CO3]＝＝4×10－5mol，其中n（OH－）＝4×10－5mol，550～600 ℃时，Nd（OH）CO3分解生成NdaOb（CO3）c，质量减少8.84 mg－7.60 mg＝1.24 mg，焙烧固体产物中不含H元素，根据2OH－～H2O，焙烧过程中生成的H2O的质量为×4×10－5 mol×18 g·mol－1×103 mg·g－1＝0.36 mg，生成的CO2的质量为1.24 mg－0.36 mg＝0.88 mg，根据CO～CO2，发生反应的CO的物质的量为＝2×10－5mol，起始固体中含有的CO的物质的量＝n[Nd（OH）CO3]＝4×10－5mol，剩余固体中CO的物质的量为4×10－5mol－2×10－5mol＝2×10－5 mol，焙烧过程中，Nd不会减少，故剩余固体中Nd3＋的物质的量为4×10－5 mol，故产物中n（Nd3＋）∶n（CO）＝（4×10－5mol）∶（2×10－5mol）＝2∶1。
答案：2∶1；8.84 mg Nd（OH）CO3的物质的量为4×10－5 mol，550～600 ℃时，固体分解产生H2O与CO2，质量共减少1.24 mg，其中n（H2O）＝2×10－5mol，m（H2O）＝0.36 mg，m（CO2）＝1.24 mg－0.36 mg＝0.88 mg，n（CO2）＝2×10－5 mol，故剩余固体中n（CO）＝4×10－5 mol－2×10－5 mol＝2×10－5 mol，n（Nd3＋）∶n（CO）＝2∶1
2．（2023·新高考辽宁卷）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆（CuSO4·5H2O）取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线（热重）及DSC曲线（反映体系热量变化情况，数值已省略）如下图所示。700 ℃左右有两个吸热峰，此时分解生成的氧化物有SO2、____________________________________________________
和________（填化学式）。
INCLUDEPICTURE "23HBH32.TIF"
解析：由题图可知，起始时有2.5 mg CuSO4·5H2O，其物质的量是0.01 mmol，所含结晶水的质量为0.9 mg，因此固体质量剩余1.6 mg时所得固体为CuSO4；加热过程中Cu元素的质量不变，因此固体质量剩余0.8 mg时所得固体是CuO；结合题图DSC曲线有两个吸热峰可知，700 ℃发生的反应为CuSO4―→CuO＋SO3、SO3―→SO2＋O2，即生成的氧化物除SO2外，还有CuO、SO3。
答案：SO3 CuO
【练模拟】
3．（2025·汕头质检）碳酸锰在空气中加热可以生成相应的氧化物，称取115 mg碳酸锰（摩尔质量为115 g/mol）加热，固体物质的质量随温度的变化如下图所示。
INCLUDEPICTURE "GHH28.TIF"
527．4 ℃时，MnCO3生成相应固体物质的化学方程式为____________________________________________________
___________________________________________________。
解析：n（MnCO3）＝＝0.001 mol，故n（Mn）＝0.001 mol，m（Mn）＝0.001 mol×55 g/mol＝0.055 g；527.4 ℃时，m（O）＝（0.079－0.055） g＝0.024 g，n（O）＝＝0.001 5 mol，n（Mn）∶n（O）＝0.001 mol∶0.001 5 mol＝2∶3，此时产物为Mn2O3，反应的化学方程式为4MnCO3＋O22Mn2O3＋4CO2。
答案：4MnCO3＋O22Mn2O3＋4CO2
4．实验测得25.0 g CuSO4·5H2O受热分解过程中的热重曲线如下图所示。
INCLUDEPICTURE "GHH22.TIF"
(1)172 ℃时，剩余固体的化学式为__________________________________________________。
(2)由胆矾分解制备CuO时，控制的合适温度范围为__________。
解析：(1)25.0 g CuSO4·5H2O的物质的量为0.1 mol，若结晶水全部失去，则剩余固体为0.1 mol CuSO4，质量为16.0 g。由题图可知，172 ℃时，剩余固体的质量为17.8 g＞16.0 g，因此该温度下剩余固体为CuSO4的结晶水合物，由关系式CuSO4·5H2O～CuSO4·xH2O，列式得＝，解得x＝1，故剩余固体的化学式为CuSO4·H2O。(2)由Cu元素守恒可知，25.0 g CuSO4·5H2O能制得8.0 g CuO，由题图可知，控制的合适温度范围为700～810 ℃。
答案：(1)CuSO4·H2O (2)700～810 ℃
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共15张PPT)
微专题4 热重曲线分析及其应用
(4)晶体中金属元素质量不会减少，仍在m余中。
(5)失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒可得m氧，由n金属∶n氧，即可求出失重后物质的化学式。
2．实例分析
CaC2O4·H2O在氮气氛围中的热重曲线示意图如下：
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________（写出计算过程）。
2．（2023·新高考辽宁卷）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆（CuSO4·5H2O）取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线（热重）及DSC曲线（反映体系热量变化情况，数值已省略）如下图所示。700 ℃左右有两个吸热峰，此时分解生成的氧化物有SO2、____________和________（填化学式）。
SO3
CuO
解析：由题图可知，起始时有2.5 mg CuSO4·5H2O，其物质的量是0.01 mmol，所含结晶水的质量为0.9 mg，因此固体质量剩余1.6 mg时所得固体为CuSO4；加热过程中Cu元素的质量不变，因此固体质量剩余0.8 mg时所得固体是CuO；结合题图DSC曲线有两个吸热峰可知，700 ℃发生的反应为CuSO4―→CuO＋SO3、SO3―→SO2＋O2，即生成的氧化物除SO2外，还有CuO、SO3。
【练模拟】
3．（2025·汕头质检）碳酸锰在空气中加热可以生成相应的氧化物，称取115 mg碳酸锰（摩尔质量为115 g/mol）加热，固体物质的质量随温度的变化如下图所示。
527．4 ℃时，MnCO3生成相应固体物质的化学方程式为_______________________________________。
4．实验测得25.0 g CuSO4·5H2O受热分解过程中的热重曲线如下图所示。
(1)172 ℃时，剩余固体的化学式为______________________。
CuSO4·H2O
(2)由胆矾分解制备CuO时，控制的合适温度范围为______________。
解析：由Cu元素守恒可知，25.0 g CuSO4·5H2O能制得8.0 g CuO，由题图可知，控制的合适温度范围为700～810 ℃。
700～810 ℃
