热重分析法是指物质在加热过程中,测定相关量(如质量、固体残留量或残留率等)随温度或时间的变化关系的方法.与热重分析法有关的试题,考查考生从图象、表格中提取信息来解决相关问题的能力．此类试题题材广泛、隐含信息多、抽象性强、文字阅读量大,考查内容综合性强,是区分度较高的试题．

例1硫酸高铈[Ce(SO4)2]是一种常用的强氧化剂．将Ce(SO4)2·4H2O在空气中加热,样品的固体残留率%)随温度的变化如图1所示．当固体残留率为70.3%时,所得固体可能为________(填字母).

A Ce(SO4)2; B Ce2(SO4)3; C CeOSO4

图1

分析可采用假设代入法,若Ce(SO4)2·4H2O晶体全部失去结晶水生成Ce(SO4)2,则固体残留率为若固体为CeOSO4,则固体残留率为若固体为Ce2(SO4)3,固体残留率为答案为B．

总结归类本题以带有结晶水的固体在空气中加热后，固体残留率随温度变化曲线图考查考生从图示获取信息并进行加工处理的能力,通过分析、计算判断固体的组成,可运用守恒法、假设法或直接代入法,综合能力要求较高．

例2CoC2O4是制备钴的氧化物的重要原料，图2为二水合草酸钴(CoC2O4·2H2O)在空气中受热的质量变化曲线,曲线中300℃以上所得固体均为钴氧化物．通过计算确定C点剩余固体的化学成分为________(填化学式),写出B点对应的物质与O2在225～300℃发生反应的化学方程式________．

图2

分析由图示信息可知,CoC2O4·2H2O的质量为18.3 g,计算可得Co元素质量为5.9 g,C点钴氧化物质量为8.03 g,氧化物中氧元素质量为8.03 g-5.9 g=2.13 g,物质的量为0.133 mol，则氧化物中Co原子与O原子的物质的量之比约为3∶4,故C点Co氧化物为Co3O4;B点对应物质的质量为14.7 g,与起始物质的质量相比减少了3.6 g,为结晶水的质量,故B点物质为CoC2O4,与O2反应生成Co3O4和CO2,反应方程式为

总结归类本题以二水合草酸钴在空气中受热的质量变化曲线为例,分析在一定温度下对应点物质的组成和相关化学方程式的书写,运用氧化还原反应原理和电子守恒原理,综合分析可得出正确答案．

例3用合适的还原剂可以将CaSO4还原,所得SO2可用于工业生产硫酸．

(1)以CO作还原剂,改变反应温度可得到不同产物．不同温度下，反应后所得固体成分的物质的量如图3所示．低于800 ℃时主要还原产物为____;高于800℃时发生的主要反应的化学方程式为____．

图3

(2)以高硫煤为还原剂焙烧2.5 h,不同条件对CaSO4转化率的影响如图4所示．CaCl2的作用是________;当温度高于1200℃时,无论有无CaCl2,CaSO4的转化率趋于相同,其原因是________．

(3)以C作还原剂,向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值(炭粉与CaSO4的物质的量之比)的混合物在1100℃加热,结果如图5所示．当C/S值为0.5时,反应产物为CaO、SO2和CO2;当C/S值大于0.7时,反应所得气体中SO2的体积分数不升反降,其主要原因可能是________．

图5

分析(1)由图3可提取信息:温度低于800℃时CaSO4减少,CaS增大,故可判断温度低于800℃时主要还原产物为CaS,而在温度为800℃时，CaS达到最大值,温度高于800℃时， CaS减少,CaO增大,本题设计的目的是用合适的还原剂将CaSO4还原,所得SO2可用于工业生产硫酸,因此可以判断该反应的反应物为CaSO4和CaS,产物为CaO和SO2,由此写出高于800℃时，发生的主要反应为

(2)图4呈现的是有CaCl2和无CaCl2时对CaSO4转化率的影响,图中显示最后硫酸钙转化率趋于相等,因此可得出CaCl2是催化剂;当温度高于1200℃时CaSO4转化率趋于相等,故答案为：反应均达到了平衡,CaCl2作催化剂,不能使化学平衡发生移动．

(3)主要原因可能是: ① 在高温下过量的C与CO2反应生成CO,使气体总体积增大; ② 可能是有部分SO2转化为其他含硫物质．

总结归类本题结合化工流程和热重分析图考查低于800℃时主要还原产物的判断和高于800℃时发生的主要反应的化学方程式的书写及不同条件对硫酸钙转化率的影响，考查了化学平衡移动原理的解释,将热重分析与化学反应原理相结合进行考查,是一种较好的命题趋势．

例4摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·H2O]是一种重要的化工原料,可用于制取纳米Fe3O4和草酸合铁酸钾等．摩尔盐经氧化后与KOH和H2C2O4反应可得到草酸合铁酸钾[KaFeb(C2O4)c·dH2O],其中Fe元素化合价为+3．为了确定草酸合铁酸钾的组成,准确称取4.910 g样品在氮气气氛下加热,固体样品的剩余质量随温度的变化如图6所示．

图6

已知:① 120℃时已完全失去结晶水．② 200～580℃分解产生的CO和CO2恢复至标准状况下体积为1.008 L．③ 580℃以上残留固体为FeO和K2CO3的混合物．