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专题讲座（三） 热重分析中的物质成分的判断
目录
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
第三部分：典型例题剖析
高频考点1 考查热重曲线中物质组成的判断
高频考点2 考查热重曲线中方程式的书写
正文
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
1. 结晶水合盐受热分解步骤
加热结晶水合盐反应可分三步进行：第一步是脱去部分水，第二步是生成羟基盐或含水盐，第三步是
生成金属氧化物；如果热重实验的气氛为空气，则加热过程中可能被氧化，反应将变得更复杂一些。
2.热重曲线试题分类
（1）从失重的方式来分，热重曲线类试题可分为两类：第一类，试样发生分解反应，以脱水、分解等方
式失重，气氛物质不参加反应；第二类，试样发生氧化、还原等反应，以氧化、还原等方式失重。当然也
有试题形式上是两者的结合，但本质上可以分步处理，故仍属于上述类型。
（2）根据热重实验所选试样是否已知，热重曲线类试题可分为两类：第一类以已知试样确定产物组成的
目标思维法试题；第二类以未知试样需要确定组成的逆向思维法试题。
3.热重曲线图的分析方法
坐标曲线题解题时可以拆分为识图、析图、用图三个步骤。其中识图是基础，析图是关键，用图是目的。
(1)识图。识图的关键是三看：一看轴即横、纵坐标所表示的化学含义(自变量X轴和函数Y轴表示的意义)，寻找X、Y轴之间的关系，因为这是理解题意和进行正确思维的前提；二看点即曲线中的特殊点(顶点、始
点、终点、拐点、交叉点)；三看线即曲线的走势(变化趋势是上升、下降、波动、正态、偏态等变化)。
(2)析图。分析图中为什么会出现这些特殊点，曲线为什么有这样的变化趋势和走向，分析曲线变化的因果
关系；通过联想，把课本内的有关化学概念、原理、规律等与图中的曲线和相关点建立联系。
(3)用图。将相关的化学知识与图中曲线紧密结合，在头脑中构建新的曲线——知识体系，然后运用新的曲
线——知识体系揭示问题的实质，解决实际问题。
4.解题的方法思路
(1)设晶体为1 mol，其质量为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
m
余×100%=固体残留率。
m
(4)晶体中金属质量不再减少，仍在m 中。
余
(5)失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m ，由n ∶n ，即可求出失重后物质的化学式。
氧 金属 氧
(6)根据失重后物质的化学式，写出相应的化学方程式。
第三部分：典型例题剖析
高频考点1 考查热重曲线中物质组成的判断
例1.正极材料为LiCoO 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曲线如图所示。已知钴的氢氧化物加热至290 ℃时已
2
完全脱水，则1 000 ℃时，剩余固体成分为________(填化学式，下同)；在350～400 ℃范围内，剩余固体
成分为________。
Co(OH) 的热重曲线
2
【解析】Co(OH) 的摩尔质量为93 g/mol，设Co(OH) 的物质的量为1 mol，则C点1 000 ℃时失重的质量
2 2
为1 mol×93 g/mol×(1－80.65%)＝18 g，即1 mol H O，根据质量守恒定律，化学反应方程式为Co(OH)
2 2
CoO＋HO。1 000 ℃时剩余固体的成分为CoO。B点500 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－86.38%)
2
＝12.7 g。已知290 ℃时Co(OH) 已完全脱水，1 mol Co(OH) 脱水成CoO时应失重的质量为18 g，因为
2 2
500 ℃时失重的质量不到18 g，所以一定有氧气进入，使钴元素的化合价发生了变化。进入氧元素的物质
的量为n(O)＝＝ mol，即可表述为CoO·O O。
，整理得化学式为Co3 4同理，A点290 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－89.25%)＝10 g，进入氧元素的物质的量为n(O)＝＝
0.5 mol，即可表述为CoO·O ，整理得化学式为Co O。
0.5 2 3
所以在350～400 ℃范围剩余固体是Co O 和Co O 的混合物。
3 4 2 3
【答案】CoO Co O 和Co O
3 4 2 3
【名师点睛】本题是固体试样以氧化、还原等方式失重的热重曲线试题考查某温度时物质组成的判断，分
析时要注意空气中的氧气参与反应，不完全是分解反应的结果。
例2.随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”。经
过热重分析测得：NH VO 在焙烧过程中，固体质量的减少值(纵坐标)随温度变化的曲线如图所示。则
4 3
NH VO 在分解过程中________。
4 3
A．先分解失去HO，再分解失去NH
2 3
B．先分解失去NH ，再分解失去HO
3 2
C．同时分解失去HO和NH
2 3
D．同时分解失去H、N 和HO
2 2 2
【解析】[NH VO 的摩尔质量为117 g/mol，设NH VO 物质的物质的量为1 mol，则210℃时失重的质量为
4 3 4 3
1 mol×117 g/mol×(1－85.47%)＝17 g。NH 的摩尔质量为17 g/mol，所以先分解失去NH 。根据质量守恒定
3 3
律，化学方程式为NH VO =====HVO ＋NH ↑。即可确定选B。380 ℃时失重的质量为1 mol×117 g/mol×(1
4 3 3 3
－77.78%)＝26 g。在第一次失重的基础上，第二次又失去的质量为26 g－17 g＝9 g。HO的摩尔质量为18
2
g/mol，所以再分解失去0.5 mol HO。根据质量定律守恒，化学方程式为2HVO=====VO ＋HO↑。确定
2 3 2 5 2
B选项正确。
【答案】B
【名师点睛】本题是固体试样以脱水、分解等方式失重的热重曲线试题考查某温度时分解产物组成的判断，
分析时要注意空气中的氧气并未参与反应，完全是分解反应的结果。
例3.MnCO 可用作电讯器材元件材料，还可用作瓷釉、颜料及制造锰盐的原料。它在空气中加热易转化为
3
不同价态锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化，如图所示。则 300 ℃时，剩余固体中n(Mn)∶n(O)为
________；图中C点对应固体的成分为________(填化学式)。MnCO 的热重曲线
3
【解析】MnCO 的摩尔质量为115 g/mol，设MnCO 的物质的量为1 mol，则A点300 ℃时失重的质量为1
3 3
mol×115 g/mol×(1－75.65%)＝28 g。已知CO的摩尔质量是28 g/mol，根据质量守恒定律，分解化学方程式
为MnCO MnO ＋CO↑。所以A点300 ℃时固体成分的化学式为MnO 。则n(Mn)∶n(O)为1∶2。B点770
3 2 2
℃时失重的质量为1 mol×115 g/mol×(1－66.38%)＝38.7 g。由于300 ℃时固体的成分为MnO ，再加热造成
2
失重的原因只能是氧元素以O 的形式逸散失去，随着氧元素的失去，锰的化合价也发生了变化。因此失去
2
氧元素的物质的量为n(O)＝＝ mol，可表示为MnO(2－)，整理得化学式为MnO。D点900 ℃时失重的质
3 4
量为1 mol×115 g/mol×(1－61.74%)＝44 g。失去的n(O)＝＝1 mol，可表示为MnO ，整理得化学式为
(2－1)
MnO。所以C点时固体物质正从MnO 转化为MnO，此时为MnO 与MnO的混合物。
3 4 3 4
【答案】1∶2 MnO 与MnO
3 4
【名师点睛】本题是固体试样先以脱水、分解等方式失重后，又以氧化、还原等方式失重的热重曲线试题
考查某温度时分解产物组成的判断，分析时要注意分析以分解方式失重与氧化、还原等方式失重的区别，
采用不同方法进行分析解决问题。
【变式训练】为研究一水草酸钙(CaC O·H O)的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50 g样品加热，
2 4 2
固体样品的剩余质量
样品的固体残留率( ×100%)随温度的变化如图所示。
固体样品的起始质量
(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)。36.50 g
【解析】(1)n(CaC O·H O)= =0.25 mol，含有m(HO)=0.25 mol×18 g·mol-1=4.50 g，在300 ℃
2 4 2 146 g·mol-1 2
m(剩余)
时， ×100%=87.67%，m(剩余)=36.50 g×87.67%≈32 g，减少的质量为36.50 g-32 g=4.50 g，故此
m(起始)
m(剩余)
时失去全部的结晶水，残留固体为CaC O；在900 ℃时， ×100%=38.36%，m(剩余) =36.50
2 4 m(起始)
g×38.36%≈14 g，其中Ca的质量没有损失，含m(Ca)=0.25 mol×40 g·mol-1=10 g，另外还含有m(O)=14 g-10
4 g
g=4 g，n(O)= =0.25 mol，则n(Ca)∶n(O)=1∶1，化学式为CaO。
16 g·mol-1
m(剩余)
(2)在600 ℃时， ×100%=68.49%，m(剩余)=36.50 g×68.49%≈25 g，从300 ℃至600 ℃时，失去的
m(起始)
总质量为32 g-25 g=7 g，失去物质的摩尔质量为7 g÷0.25 mol=28 g·mol-1，所以600 ℃时残留固体成分为
CaCO ，则500 ℃时残留固体的成分为CaC O 和CaCO 的混合物，样品中CaC O·H O的物质的量
3 2 4 3 2 4 2
36.50 g
n(CaC O·H O)= =0.25 mol，设混合物中CaC O 和CaCO 的物质的量分别为x mol和y mol，
2 4 2 146 g·mol-1 2 4 3
根据500 ℃时固体总质量可得128x+100y=36.50 g×76.16%，根据钙元素守恒可得x+y=0.25，解得x≈0.10，
y≈0.15，m(CaC O)=0.10 mol ×128 g·mol-1=12.80 g，m(CaCO )=0.15 mol×100 g·mol-1=15.0 g，500 ℃时固体
2 4 3
的成分为12.8 g CaC O 和15.0 g CaCO 。
2 4 3
答案：(1)CaC O CaO(2)12.8 g CaC O 和15.0 g CaCO 。
2 4 2 4 3
高频考点2 考查热重曲线中方程式的书写
例4.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得到一种固体
2 4 2
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210～320℃过程中的生成物只有CO 和钴的氧化物，此过程发生反应的化学方程式为
2
____ _______________________。147
【解析】(1)CoC O·2H O失去全部结晶水的质量为10.98× g=8.82 g，即加热到210 ℃时，固体物质是
2 4 2
183
8.82
CoC O。(2)根据元素守恒，n(CO)=( ×2) mol=0.12 mol，质量为0.12 mol×44 g·mol-1=5.28 g，固体质量
2 4 2
147
减少(8.82-4.82) g =4.00 g，说明有气体参加反应，即氧气参加，氧气的质量为(5.28-4.00) g=1.28 g，其物质
1.28 8.82
的量为 mol=0.04 mol，n(CoC O)∶n(O )∶n(CO)= ∶0.04∶0.12=0.06∶0.04∶0.12=3∶2∶6，依
2 4 2 2
32 147
据原子守恒，3CoC O+2O Co O+6CO 。
2 4 2 3 4 2
【答案】(1)CoC O (2)3CoC O+2O Co O+6CO
2 4 2 4 2 3 4 2
【名师点睛】本题是固体试样先以脱水、分解等方式失重后，又以氧化、还原等方式失重的热重曲线试题
考查某温度时分解产物组成的判断，分析时要注意分析以分解方式失重与氧化方式失重的区别，采用不同
方法进行分析解决问题。150～210℃为脱水失重，得到的固体产物为CoC O；290～320℃为氧化、分解失
2 4
重，得到的固体产物为Co O；890～920℃为分解失重，得到的固体产物为CoO。
3 4
MgC O ⋅nH O
【变式训练1】下图是1.00g 2 4 2 晶体放在坩埚里从25℃徐徐加热至700℃分解时，所得固体
产物的质量（m）随温度（t）变化的关系曲线。(已知100℃以上才会逐渐失去结晶水，并约在230℃时完
全失去结晶水)
试回答下列问题：
MgC O ⋅nH O
(1) 2 4 2 中n=_____。
(2) 通过计算确定C点固体物质的化学式______________(要求写出推断过程)；
(3) 通过计算确定从E点到F点过程中的化学方程式(要求写出推断过程)。
MgC O ⋅nH O MgC O nH O
解析：（1） 2 4 2 2 4+ 2
18ng
144+18ng
1.00g (1.00-0.76) g
144+18n 1.00g
18n (1.00−0.76)g
= n=2
MgC O ⋅2H O MgC O ⋅xH O (2−x)H O
(2) 解法一： 2 4 2 2 4 2 + 2
(2−x)18g
148g
1.00g (1.00-0.88) g
148 1.00g
(2−x)18
=
(1.00−0.88)g x=1
B点固体的化学式为
MgC
2
O
4
⋅H
2
O
（没有推断过程，答案正确
也不给分）
MgC O ⋅xH O MgC O xH O
解法二： 2 4 2 2 4+ 2
18x
112
0.76g (0.88-0.76) g
112 0.76g
18x
=
(0.88−0.76)g x=1
B点固体的化学式为
MgC
2
O
4
⋅H
2
O
（没有推断过程，答案正确也
不给分）
MgC O
（3） 2 4 X(s)+Y↑+ Z↑
X(s)
应为Mg之元素的或其他元素组成化合物，利用Mg的原子守恒。
0.76g 0.27g
：
n(MgC O ):n（X） 112g⋅mol−1 M(X) 1:1 M(X)
2 4 = = =40
MgC O
可推测出X即为MgO，而完整的化学方程式为 2 4 MgO+CO↑+ CO ↑(没有推断过程，答
2
案正确也不给分)【答案】（1）2
MgC O ⋅H O
(2) 2 4 2
MgC O
（3） 2 4 MgO+CO↑+ CO ↑
2
【变式训练2】称取3.60 g草酸亚铁晶体(FeC O·2H O，相对分子质量是180)用热重法对其进行热分解，
2 4 2
得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示，请分析图并回答下列问题：
①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为________________________________________________。
②300 ℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物，试通过计算确定该氧化物的化学式________________。
【解析】
①通过剩余固体的质量可知，过程Ⅰ发生的反应是草酸亚铁晶体受热失去结晶水，反应的化学方程式为
FeC O·2H O FeC O＋2HO。
2 4 2 2 4 2
②草酸亚铁晶体中的铁元素质量为3.6 g××100%≈1.12 g，草酸亚铁晶体中的铁元素完全转化到氧化物中，
氧化物中氧元素的质量为1.60 g－1.12 g＝0.48 g，铁元素和氧元素的质量比为1.12 g∶0.48 g＝7∶3，设铁
的氧化物的化学式为Fe O，则有56x∶16y＝7∶3，x∶y＝2∶3，铁的氧化物的化学式为Fe O。
x y 2 3
【答案】①FeC O·2H O FeC O＋2HO ②Fe O
2 4 2 2 4 2 2 3
