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热点强化 5 化学计算方法在热重分析中的应用
(1)设晶体为1 mol。
(2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物。
(3)计算每步的m(剩余)，×100%＝固体残留率。
(4)晶体中金属质量不减少，仍在m(剩余)中。
(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。
1．将8.34 g FeSO ·7H O样品隔绝空气加热，升温过程中固体的质量变化如图。下列说法正
4 2
确的是( )
A．FeSO ·7H O晶体中有4种不同结合力的水分子
4 2
B．在100 ℃时，M的化学式为FeSO ·6H O
4 2
C．在200 ℃时，N的化学式为FeSO ·3H O
4 2
D．380 ℃的P加热至650 ℃的化学方程式为2FeSO =====Fe O＋SO ↑＋SO ↑
4 2 3 2 3
答案 D
解析 从图中可以看出，FeSO ·7H O晶体受热后发生4次分解反应，通常情况下，晶体先
4 2
分多次失去结晶水，然后所得无水盐再分解。FeSO ·7H O晶体中，水分子的结合力都是相
4 2
同的，A不正确；n(FeSO ·7H O)＝＝0.03 mol，则100 ℃时，M的摩尔质量为＝224 g·mol－
4 2
1，化学式为FeSO ·4H O，B不正确；在200 ℃时，N的摩尔质量为＝170 g·mol－1，化学
4 2
式为FeSO ·H O，C不正确；380 ℃的P加热至650 ℃时，产物 Q中n(Fe)∶n(O)＝0.03
4 2
mol∶＝2∶3，即产物为 Fe O ，所以反应的化学方程式为 2FeSO =====Fe O ＋SO ↑＋
2 3 4 2 3 2
SO ↑，D正确。
3
2．将Ce(SO)·4H O(摩尔质量为404 g·mol－1)在空气中加热，样品的固体残留率(×100%)随
4 2 2
温度的变化如图所示。当固体残留率为70.3%时，所得固体可能为______(填字母)。
A．Ce(SO) B．Ce (SO ) C．CeOSO
4 2 2 4 3 4
答案 B
解析 404×70.3%≈284，A的相对分子质量为332，B的相对分子质量为568，C的相对分
子质量为252；根据质量守恒，404×2×70.3%≈568。
3．[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_____________。
答案 NH Fe(SO )·12H O
4 4 2 2
解析 失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH Fe(SO )·xHO，由题意知＝，
4 4 2 2
解得x≈12。
4．PbO 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
2
4.0%(即×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbO 或mPbO ·nPbO，列式计算x值和
x 2
m∶n值。
答案 根据 PbO =====PbO ＋O↑，有×32＝239×4.0%，解得 x＝2－≈1.4，根据
2 x 2
mPbO ·nPbO，有＝1.4，得＝＝。
2
5．在空气中加热10.98 g草酸钴晶体(CoC O·2H O)样品，受热过程中不同温度范围内分别
2 4 2
得到一种固体物质，其质量如表。
温度范围/℃ 固体质量/g
150～210 8.82
290～320 4.82
890～920 4.50
(1)加热到210 ℃时，固体物质的化学式为________。
(2)经测定，加热到210～310 ℃过程中的生成物只有CO 和钴的氧化物，此过程发生反应的
2化学方程式为______________________________________________________________。
答案 (1)CoC O (2)3CoC O＋2O=====Co O＋6CO
2 4 2 4 2 3 4 2
解析 (1)n(CoC O·2H O)＝0.06 mol，
2 4 2
Δm＝(10.98－8.82) g＝2.16 g＝m(H O)，
2
故210 ℃时固体为CoC O。
2 4
(2)根据钴原子守恒可知
m(Co)＝3.54 g，m(O)＝(4.82－3.54) g＝1.28 g，
n(O)＝0.08 mol，n(Co)∶n(O)＝3∶4，
可写出化学方程式：3CoC O＋2O=====Co O＋6CO。
2 4 2 3 4 2
6．(2022·浙江模拟)CuSO ·5H O 在不同温度下失水和分解，随着温度升高分别生成
4 2
CuSO →CuO→Cu O→Cu，现称取5.000 g CuSO ·5H O在敞口容器加热一定时间后，得到
4 2 4 2
1.520 g固体，测得生成的SO 的体积为0.224 L(已折算为标准状况)，求：
2
(1)固体的成分及物质的量之比：________。
(2)标准状态下生成O 的体积：________。
2
答案 (1)n(CuO)∶n(Cu O)＝2∶1
2
(2)0.168 L
解析 (1)5.000 g CuSO ·5H O物质的量为0.02 mol，若生成的全部是硫酸铜，则质量为3.2
4 2
g，若全部生成氧化铜，则质量为1.6 g，若全部生成氧化亚铜，则质量为1.44 g，而得到
1.520 g固体，说明固体的成分是氧化铜和氧化亚铜的混合物，设氧化铜物质的量为 x mol，
氧化亚铜物质的量为y mol，则有x＋2y＝0.02,80x＋144y＝1.52，解得x＝0.01，y＝0.005，
则物质的量之比n(CuO)∶n(Cu O)＝2∶1。
2
(2)生成了标准状况下0.224 L二氧化硫，即物质的量为0.01 mol，分析知硫、铜化合价降低，
氧化合价升高，根据得失电子守恒得到O 物质的量为＝0.007 5 mol，其标准状态下的体积为
2
0.007 5 mol×22.4 L·mol－1＝0.168 L。
7．PbO 受热会随温度升高逐步分解。称取23.9 g PbO ，将其加热分解，受热分解过程中固
2 2
体质量随温度的变化如图所示。
A点与C点对应物质的化学式分别为________、________。
答案 Pb O PbO
2 3解析 二氧化铅是0.1 mol，其中氧原子是0.2 mol。A点固体减少0.8 g，则剩余氧原子的物
质的量是0.15 mol，此时剩余的铅和氧原子的个数之比是2∶3，A点对应的物质是Pb O 。
2 3
同理可得出C点对应的物质是PbO。
8．MnCO 在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图
3
所示。则
(1)300 ℃时，剩余固体中n(Mn)∶n(O)＝_____________________________。
(2)图中点D对应固体的成分为______________(填化学式)。
答案 (1)1∶2 (2)Mn O 和MnO
3 4
解析 设MnCO 的物质的量为1 mol，即质量为115 g。
3
(1)A点剩余固体质量为115 g×75.65%≈87 g，
减少的质量为115 g－87 g＝28 g，
可知MnCO 失去的组成为“CO”，
3
故剩余固体的成分为MnO ，n(Mn)∶n(O)＝1∶2。
2
(2)C点剩余固体质量为115 g×61.74%≈71 g，
据锰元素守恒知m(Mn)＝55 g，
则m(O)＝71 g－55 g＝16 g，
则n(Mn)∶n(O)＝∶＝1∶1，
故剩余固体的成分为MnO，
同理，B点剩余固体质量为115 g×66.38%＝76.337 g，因m(Mn)＝55 g，则m(O)＝76.337 g
－55 g＝21.337 g，
则n(Mn)∶n(O)＝∶≈3∶4，
故剩余固体的成分为MnO，
3 4
因D点介于B、C之间，故D点对应固体的成分为MnO 与MnO的混合物。
3 4
9．取4.53 g NHAl(SO )·12H O加热分解，加热过程中固体质量随温度的变化如图所示。硫
4 4 2 2
酸铝铵晶体在633 ℃、975 ℃分解生成的固体分别为________、________(填化学式)。答案 Al (SO ) Al O
2 4 3 2 3
解析 NH Al(SO )·12H O的相对分子质量为 453，NH Al(SO ) 的相对分子质量为 237，
4 4 2 2 4 4 2
Al (SO ) 的相对分子质量为342，Al O 的相对分子质量为102,4.53 g NH Al(SO )·12H O的
2 4 3 2 3 4 4 2 2
物质的量为 0.01 mol，则 NH Al(SO ) 的物质的量为 0.01 mol，Al (SO ) 的物质的量为
4 4 2 2 4 3
0.005 mol，Al O 的物质的量为0.005 mol。所以硫酸铝铵晶体在300 ℃、633 ℃、975 ℃分
2 3
解生成的固体分别为NH Al(SO )、Al (SO )、Al O。
4 4 2 2 4 3 2 3
10．(2022·山东省青州市模拟)xNH Cl·yScF·zHO“脱水除铵”过程中固体质量与温度的关
4 3 2
系如图所示，其中在380～400 ℃过程中会有白烟冒出，保温至无烟气产生，即得到ScF ，
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由图中数据可得x∶z＝________。
答案 1∶2
解析 xNH Cl·yScF·zHO“脱水除铵”是指脱去结晶水和氯化铵，氯化铵受热分解生成氨
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气和氯化氢，所以会产生白烟，所以 380～400 ℃时固体减少的质量为氯化铵的质量，200
～300 ℃时减少的质量为水的质量，则氯化铵的物质的量为＝0.06 mol，水的物质的量为＝
0.12 mol，x∶z＝0.06∶0.12＝1∶2。
