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热重分析计算

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高三化学热重分析专题训练
1．某化学兴趣小组为了测定烟气脱硫所得石膏的组成(CaSO 4·x H 2O)即测定x 值。

做如下实验：将石膏加热使之脱水，加热过程中固体的质量与时间的变化关系如下图所示。

数据表明当固体的质量为2.72 g 后不再改变。

求：
(1)石膏的化学式为________ ；
(2)图像中AB 段对应化合物的化学式为________ 。

2．（1）已知CaC 2O 4·H 2O 的K sp = 2.34×10－9，为使步骤Ⅱ溶液中c(C 2O 42－)≤1×10－5 mol·L －1，c(Ca 2+)的范围为 。

（2）为研究一水草酸钙的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50g 样品加热，样品的固体残留率（%100 固体样品的起始质量
固体样品的剩余质量）随温度的变化如下图所示。

①300℃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）
3．0.80gCuSO 4·5H 2O 样品受热脱水过程的热重曲线（样品
质量随温度变化的曲线）如下图所示。

请回答下列问题：
①试确定200℃时固体物质的化学式______________
（要求写出推断过程）；
②取270℃所得样品，于570℃灼烧得到的主要产物是黑色
粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为______________。

把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为_________，其存在的最高温度是_____________。

4．正极材料为
2LiCoO 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。

2()Co OH 在 空气中加热时，固体残留率随温度的变化如右图所示。

已
知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃时，
剩余固体的成分为 。

（填化学式）
在350~400℃范围内，剩余固体的成分为 。

（填
化学式）。

1．解析：(1)CaSO 4·x H 2O=====△
CaSO 4＋x H 2O 1 mol x mol
2.72 g 136 g/mol
3.44 g －2.72 g 18 g/mol
x ＝2 (2)AB 段表明CaSO 4·2H 2O 在加热过程中失去一部分结晶水。

设失去x 个水。

则有： CaSO 4·2H 2O=====△
CaSO 4·(2－x )H 2O ＋x H 2O 1 mol x mol
3.44 g 172 g/mol 3.44－2.9018
mol x ＝32 所以AB 段对应化合物的化学式为CaSO 4·12H 2O 。

2.（1）≥2.34×10-4mol/L ；
（2）①CaC 2O 4；CaO;②500℃时残留固体的成分为CaC 2O 4和CaCO 3的混合物；样品中CaC 2O 4?H 2O 的物质的量为n(CaC 2O 4?H 2O)=36. 50g/146g/ mol=0.25mol ；设混合物中CaC 2O 4和CaCO 3的的物质的量分别是xmol 和ymol,根据500℃时固体总质量，可得128x+100y=36. 50g×76.16%；根据Ca 元素守恒，可得x+y=0.25.解放出组可得x=0.1，y=0.15 。

m(CaC 2O 4)=0.1mol×128g/mol=12.8g ；m(CaCO 3)= 0.15mol×100g/mol=15.0g 。

3． 结合对 0.80 g CuSO 4·5H 2O 中的含水质量为 0.80×90/250=0.29 g ，0.80 → 0.68 → 0.57 → 0.51（0.51=0.80-0.29）即此时固体为 CuSO 4，而此前 CuSO 4·5H 2O 是部分失水，故将分解反应可设通式为为 ：CuSO 4·5H 2O=CuSO 4·(5-x) H 2O+xH 2O 。

①CuSO 4·5H 2O=CuSO 4·(5-x) H 2O+xH 2O
250 18 x
0.8g 0.8-0.57=0.23g
x=4 即200℃时固体物质的化学式为：CuSO 4·H 2O
②CuSO 4·5H 2O=CuSO 4·(5-x) H 2O+xH 2O
250 18 x
0.8g 0.8-0.51=0.29g
x=5 即270℃时固体物质的化学式为：CuSO 4
依据题目分析：CuSO 4＋SO 3↑；CuSO 4·5H 2O 存在的最高温度为102℃
4． 设氧化物形式为CoOx
1000℃:34
591659++x =80.65% x=1 则化学式为：CoO 290℃:34591659++x =89.25% x=3
2 则化学式为：Co 2O
3 500℃: 34591659++x =86.38% x=4
3 则化学式为：Co 3O
4 350~400℃ Co 2O 3、Co 3O 4都有 570℃。

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高三化学考前复习 热重分析类化学计算题的解题方法

高三化学考前复习 热重分析类化学计算题的解题方法

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212℃~250℃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CuSO 4·5H 2O ，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 4，再受热变成CuO ，再继续加热，最后可能生成Cu 2O 。

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CuSO 4·5H 2O 全部失去结晶水时得到的CuSO 4质量应该为：375×160/250=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CuSO 4，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212℃~250℃温度范围内发生反应的化学方程式，由于248℃~250℃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CuSO 4·xH 2O ，其中CuSO 4为240mg ，水为267mg~240mg=27mg 。

1：x=n （CuSO 4）：n （H 2O ）=1:11827:160240 ，x=1。

所以，212℃时固体的化学式为CuSO 4·H 2O 。

因此，212℃~250℃温度范围内发生反应的化学方程式为：CuSO 4·H 2O===CuSO 4+H 2O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。

热重分析

热重分析


• 最大失重温度：在DTG曲线上峰值点A为最大失 重速率点，记作dw/dT）max，最大失重速率对 应温度为最大失个重要参数点。
影响热重曲线的因素 一、仪器的因素 二、实验条件的因素
三、试样的因素
一、仪器的因素： 1）浮力（主要因素）:
温度的变化会导致气体密度的变化，随着温度 的上升，试样周围的气体密度下降，浮力降低， 这样虽然试样重量没有发生变化，但是试样似 乎在增重，这种现象称为表观增重.（△W）。 表观增重可用下列公式计算： △W=vd（1-273/T） 式中：d为试样周围气体在273K时的密度，V为 加热区支持器和支撑杆的体积。
热重技术定义 热重（TG）分析法是应用热天平在程序 控制温度下，测量物质的物理性质与温 度关系的一种热分析技术。主要用于研 究物质质量随温度变化的规律。
重分析曲线（TAG） 微分热重曲线（DTAG）
• 电流数据经计算机采集后可以得到样品的 热重分析（TAG）曲线.
微分热重法(DTAG)
TG的衍生技术, 即是由TG曲线对温度或时间进行微分而 得到的曲线。在TG曲线上质量变化的每一个阶梯，在相应 的DATG曲线上是以对应的峰的形式出现。
三、样品用量、粒度和装置情况的影响
1）样品用量合适。 2）样品粒度对TG曲线的影响与DTA用量的 影响相似。所以尽量用小颗粒试样。
3）样品的装填首先要求粒度均匀。
热重-质谱联用技术 将热重与质谱仪(QMS)联用（TG—MS）， 可用于同步鉴定热分析实验过程中挥发物 或气态分解产物的具体成分，还能够对过 程中释放的气体产物进行定性的在线分析。 一方面可以获得样品的热转化重量变化特 征，同时还可以获得产物组份的逸出信息。
热重曲线分析
着火温度：先在DTG曲线上找到曲线的最低点Tf，然后过该点做 垂直于X轴的直线，交TG曲线于一点（（dw/dT）max）,过该点 做TG曲线的切线，并与TG曲线最初质量延长线交与一点，该点 即为着火点，对应的温度即为着火温度Ti，他是衡量煤粉着火特 性的重要特征温度，能够直观的反应出煤样燃烧的难以程度，煤 样开始着火后，燃烧失重曲线迅速下降。
热重分析计算

热重分析计算

热重分析计算解题方法(1)没有量时设晶体为1 mol 。

(2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物（个别甚至失氧）。

(3)计算每步的m 剩余，m 剩余m (1 mol 晶体质量)×100%＝固体残留率。

(4)晶体中金属质量不减少，仍在m 剩余中。

（守恒计算）(5)失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m (O)，由n (金属)∶n (O)，即可求出失重后物质的化学式。

（个别甚至到金属单质，像银、汞等）1．[2019·全国卷Ⅰ，27(5)]采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。

硫酸铁铵晶体的化学式为__________________。

2．[2014·新课标全国卷Ⅱ，27(4)]PbO 2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的a 点为样品失重4.0%(即样品起始质量－a 点固体质量样品起始质量×100%)的残留固体。

若a 点固体组成表示为PbO x 或m PbO 2·n PbO ，列式计算x 值和m ∶n 值。

跟踪练习：1．25.35 g MnSO 4·H 2O 样品受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示：(1)300 ℃时，所得固体的化学式为________。

(2)1 150 ℃时，反应的化学方程式为_______________________________________________。

2．为研究一水草酸钙(CaC 2O 4·H 2O)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%)随温度的变化如下图所示：(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)。

热重分析

热重分析


典型热重曲线
如何确定起始温度、外延起始温度、外延终止温度、终止温度、半寿温度、 分解5%、10%的温度呢？如下图：
几个常用术语
①热天平（Thermobalance）在程序温度下，连续称量 试样重量的仪器； ②测温热电偶 由于不同金属接触存在接触电势,两接 触头温度一致，无电动势，两温度不同则产生E，这叫 温差电动势，是1821年德国物理学家塞贝克首先发现的 。E与ΔT有正比关系。这可用来测高温，铂铑－铂电偶可测1600℃高温，镍－镍 铝热电偶可测到1100℃，铜－康铜热电偶<300℃(见上图）； ③试样（sample）实际研究的材料，即被测定物质； ④样品池或称钳锅 放试样的容器（陶瓷、铝、铂等等）; ⑤试样支持器（sample holder）放样品池或称钳锅的支架； ⑥ 曲线平台（plateau）TG曲线上质量基本不变的部分； ⑦起始温度（Initial temperature）Ti 累积质量变化达到热天平能够检测时的温 度； ⑧ 终止温度（final temperature）Tf 累积质量变化达到最大值的温度； ⑨反应区间（reaction interval）起始温度与终止温度间的温度间隔（Ti - Tf）.
热重分析的应用
目前，热重分析法已在下述诸方面得到应用：
(1)无机物、有机物及聚合物的热分解； (2)金属在高温下受各种气体的腐蚀过程； (3)固态反应； (4)矿物的煅烧和冶炼； (5)液体的蒸馏和汽化； (6)煤、石油和木材的热解过程； (7)含湿量、挥发物及灰分含量的测定； (8)升华过程； (9)脱水和吸湿； (10)爆炸材料的研究； (11)反应动力学的研究； (12)发现新化合物； (13)吸附和解吸； (14)催化活度的测定； (15)氧化稳定性和还原稳定性的研究； (16)反应机理的研究；