剖析11 工艺流程中的热重曲线分析-备战2025年高考【化学工艺流程】考点剖析与对点精练（全国通用）（原卷版）.docx

剖析11工艺流程中的热重曲线分析

（1）分析方法

热重法是在控制温度的条件下，测量物质的质量与温度关系的方法，通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。金属化合物的热重分析研究对象一般为各种金属含氧酸盐、金属氢氧化物、金属氧化物的热分解过程，一般为先失水、再分解、后氧化。

例如CoC2O4·2H2O在空气中加热时，受热分解过程分为三个阶段：

第一阶段，失去结晶水生成盐：CoC2O4·2H2O→CoC2O4。

第二阶段，盐受热分解生成氧化物：CoC2O4→CoO。

第三阶段，低价态氧化物与空气中的氧气反应生成高价态氧化物：CoO→Co2O3(或Co3O4)。

注意：

①每个阶段有可能还分为不同步骤，如第一阶段中可能分步失去不同的结晶水，而不是一步失去所有的结晶水。

②如果是变价金属元素，则在空气中加热产物可能为多种价态的金属氧化物。

（2）基本方法和思路

①设晶体(金属化合物)为1mol，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)，eq\f(m?剩余?,m?1mol晶体质量?)×100%＝固体残留率。

④晶体中金属质量不再减少，仍在m(余)中。

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

例如：“煅烧”NiSO4·6H2O晶体时剩余固体质量与温度变化曲线如图，该曲线中B段所表示氧化物的名称为______。

解题思路：n(NiSO4·6H2O)＝＝0.1mol，含有m(H2O)＝0.1mol×6×18g·mol－1＝10.8g，根据26.3g－15.5g=10.8g，恰好说明280℃以前失去的结晶水；所以A段对应的物质就是0.1mol的NiSO4；温度到600℃，固体的质量再次下降，得到最终的镍的氧化物；根据原子守恒，8.3g氧化物中Ni的质量为5.9g，那么O的质量为2.4g即0.15mol，所以固体氧化物中n(Ni)∶n(O)＝2∶3，所以固体氧化物即三氧化二镍。

（3）热重分析曲线基本图示

一般以横坐标为温度，纵坐标为固体质量(或质量分数等)建立平面直角坐标。如固体物质A受热分解：A(s)B(s)＋C(g)，固体A热分解反应的热重曲线如图所示：

试样初始质量为m0，失重后试样质量为m1，由T1升高到T2过程，失重质量为Δm＝m0－m1，失重质量百分数为eq\f(m0－m1,m0)×100%。

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、规律等与图像曲线中的图形与相关点建立联系。

③用图。将相关的化学知识与图像曲线紧密结合，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。

【例1】海水中蕴含着丰富的资源，氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量的工业原料。

(2)海水中提取镁的传统工艺如下图所示：

④某实验小组对进行热重曲线分析：

分析时固体产物的化学式为。写出从加热到时生成固体产物(一种含镁的碱式盐)的化学方程式。

【例2】已知一种因硫中毒的废催化剂(主要成分为CuO、ZnO、S、等)中回收铜和锌的工艺流程如图所示。

已知：①“滤液”中含锌氨络合离子；

②，。

回答下列问题：

(4)现取样品，逐渐升温加热分解，分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线如图所示)。

生成CuO的温度范围为，1000℃时发生反应的化学方程式为。

【例3】在生物制药、废水处理、电极材料中有重要应用。一种以软锰矿(主要成分为，含有少量铁、铝、镁和硅的氧化物)、硫铁矿(主要成分为为原料制备，的工艺流程如图。

已知：①相关金属离子(浓度为)形成氢氧化物沉淀的pH范围：

金属离子

开始沉淀的

8.1

6.3

1.8

8.9

3.0

沉淀完全的

10.1

8.3

3.2

10.9

4.7

②一些难溶电解质的溶度积常数：

难溶电解质

(室温)

③在酸性条件下比较稳定，高于5.5时易被氧化

请回答：

(5)在空气中加热转化为不同价态锰的氧化物，热重曲线如图，图中点