熱重曲線分析的思維步驟
1．解題思路
(1)設(shè)晶體的物質(zhì)的量為1 ml，質(zhì)量為m。
(2)失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。
(3)計(jì)算每步固體剩余的質(zhì)量(m余)
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%。
(4)晶體中金屬元素質(zhì)量不會(huì)減少，仍在m余中。
(5)失重最后一般為金屬氧化物，由質(zhì)量守恒可得m氧，由n金屬∶n氧，即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。
2．實(shí)例分析
CaC2O4·H2O在氮?dú)夥諊械臒嶂厍€示意圖：
【練真題】
1．(2023·新高考全國(guó)乙卷)在N2氣氛中，F(xiàn)eSO4·7H2O的脫水熱分解過程如下圖所示：
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知x＝________，y＝________。
解析：由題圖可知，F(xiàn)eSO4·7H2O―→FeSO4即7個(gè)結(jié)晶水完全失去時(shí)失重比為45.3%，失重比為19.4%時(shí)，失去的結(jié)晶水?dāng)?shù)目為 eq \f(19.4%×7,45.3%) ≈3，故x＝7－3＝4，同理可推出y＝7－ eq \f(38.8%×7,45.3%) ≈1。
答案：4 1
2．(2023·新高考遼寧卷)我國(guó)古籍記載了硫酸的制備方法——“煉石膽(CuSO4·5H2O)取精華法”。借助現(xiàn)代儀器分析，該制備過程中CuSO4·5H2O分解的TG曲線(熱重)及DSC曲線(反映體系熱量變化情況，數(shù)值已省略)如下圖所示。700 ℃左右有兩個(gè)吸熱峰，此時(shí)分解生成的氧化物有SO2、________和________(填化學(xué)式)。
解析：由題圖可知，起始時(shí)有2.5 mg CuSO4·5H2O，其物質(zhì)的量是0.01 mml，所含結(jié)晶水的質(zhì)量為0.9 mg，因此固體質(zhì)量剩余1.6 mg時(shí)所得固體為CuSO4；加熱過程中Cu元素的質(zhì)量不變，因此固體質(zhì)量剩余0.8 mg時(shí)所得固體是CuO；結(jié)合題圖DSC曲線有兩個(gè)吸熱峰可知，700 ℃發(fā)生的反應(yīng)為CuSO4―→CuO＋SO3、SO3―→SO2＋O2，即生成的氧化物除SO2外，還有CuO、SO3。
答案：SO3 CuO
【練模擬】
3．(2024·廣州高三階段訓(xùn)練)過硼酸鈉晶體(NaBO3·4H2O)也可用作無毒漂白劑，加熱至70 ℃以上會(huì)逐步失去結(jié)晶水。實(shí)驗(yàn)測(cè)得過硼酸鈉晶體的質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示，則T2～T3 ℃所對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________________
__________________________________________________。
解析：30.8 g NaBO3·4H2O的物質(zhì)的量為 eq \f(30.8 g,154 g/ml) ＝0.2 ml，0～T2 ℃，失去結(jié)晶水的質(zhì)量為30.8 g－27.2 g＝3.6 g，物質(zhì)的量為0.2 ml，所得晶體為NaBO3·3H2O，T2～T3 ℃失去結(jié)晶水的質(zhì)量為27.2 g－20.0 g＝7.2 g，物質(zhì)的量為0.4 ml，所得晶體為NaBO3·H2O，所以T2～T3 ℃所對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為NaBO3·3H2O eq \(=====,\s\up7(△)) NaBO3·H2O＋2H2O。
答案：NaBO3·3H2O eq \(=====,\s\up7(△)) NaBO3·H2O＋2H2O
4．實(shí)驗(yàn)測(cè)得25.0 g CuSO4·5H2O受熱分解過程中的熱重曲線如下圖所示。
(1)172 ℃時(shí)，剩余固體的化學(xué)式為_______________________________________________________。
(2)由膽礬分解制備CuO時(shí)，控制的合適溫度范圍為__________。
解析：(1)25.0 g CuSO4·5H2O的物質(zhì)的量為0.1 ml，若結(jié)晶水全部失去，則剩余固體為0.1 ml CuSO4，質(zhì)量為16.0 g。由題圖可知，172 ℃時(shí)，剩余固體的質(zhì)量為17.8 g＞16.0 g，因此該溫度下剩余固體為CuSO4的結(jié)晶水合物，由關(guān)系式CuSO4·5H2O～CuSO4·xH2O，列式得 eq \f(160＋18x,250) ＝ eq \f(17.8,25.0) ，解得x＝1，故剩余固體的化學(xué)式為CuSO4·H2O。(2)由Cu元素守恒可知，25.0 g CuSO4·5H2O能制得8.0 g CuO，由題圖可知，控制的合適溫度范圍為700～810 ℃。
答案：(1)CuSO4·H2O (2)700～810 ℃

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