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高考新动向--热重曲线考题
（安陆一中张莉华范松林432600）
摘要：自2011年高考题出现热重曲线分析试题后，在考试题中悄然兴起了这类用图像来计算，判断物质组成及受热分解反应方程式。

然而由于此类问题对学生分析推理及计算能力要求比较高，所以成为学生的难点，本文就热重分析题的特点，总结归纳解决此类问题的方法和技巧。

关键字：高考热重曲线守恒思想计算解题技巧
1.问题的提出
在高三化学教学中发现，大部分学生在解有关图形曲线题型时，其得分率不高。

据这几年教学跟踪调查发现，大多数学生看到此类题型时，不知其所云。

提取不出该图像、曲线中的关键、本质信息。

从而导致大多数学生盲做，硬套。

例如：在2011 年高考理科综合能力测试（全国课标卷）第26题，在此类考题中热重曲线是分析的重点，热重曲线往往是以试样质量或残留率为纵坐标，横坐标为温度或时间。

在图中我们可以得知样品在某一温度下反应程度或含量。

综合考察学生获取信息的能力，处理数据的能力和化学守恒的思想。

因此对学生的综合分析能力要求很高。

在高考中是拉大区分度的好题。

首先要让学生了解热重分析的原理，让其不会因为陌生而产生的害怕做此类题的感觉。

热重法是在程序控温下，测量物质的质量随温度(或时间)的变化关系。

当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。

这时热重曲线就不是直线而是有所下降。

通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质，（如2011·新课标全国卷CuSO4·5H2O中的结晶水）。

从热重曲线上我们就可以知道CuSO4·5H2O中的5个结晶水是分三步脱去的。

2.热重曲线类化学命题的特点
此类题型以双基（基础知识，基本技能）为载体，将化学基本概念、理论和其他基础知识综合起来，并将变化过程中的定量（或定性）关系以曲线、图像表示出来。

不仅考查学生看图、识图、挖掘图形的隐含性质和相互联系的能力，而且考查学生对各知识的理解和转译能力。

有很好的导向性和区分度。

这类试题具有情景新颖，构思精巧，信息抽象而具体（信息的具体性则是由曲线表征融合了各种表征后的整体反映）。

其试题的容量大，题型涉及填空、计算、推断、作图、文字表述等，该试题在对新信息融合有着很大的优势，在试题选材上重视理论联系实际。

对学科重视的要求层次较高，一般都是理解掌握和综合应用。

在该题型中，学科思想和观念也体现的淋漓尽致，如试题中会渗透“对立统一”，质量互变，守恒思想等化学学科思想和观念。

3．“热重曲线”试题解析过程展示-信息采集，重组及转换
做此类问题首先是对坐标图中数据的采集。

包括了横纵坐标上的数据和其原点数据。

然后根据有关的文字叙述将数据进行重组、转换，利用元素守恒，提取出数据背后隐藏的实质性信息。

例如：
【例1】：（2011·新课标全国卷）0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示。

请回答下列问题：
①试确定200℃时固体物质的化学式______________
（要求写出推断过程）；
②取270℃所得样品，于570℃灼烧得到的主要产物是黑
色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为
______________。

把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓
缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为_________，
其存在的最高温度是_____________。

【解析】：
(1)数据采集过程展示：
Ⅰ、0.80 → 0.68（0℃ -102℃）Ⅱ、0.68 → 0.57（102℃ -113℃）
Ⅲ、0.57 → 0.51（113℃ -258℃）IV、200℃∈（113℃ -258℃）
(2)利用守恒思想结合差量法计算，发现数据背后隐藏的实质性信息
结合对0.80 g CuSO4·5H2O 中的含水质量为0.80×90/250=0.29 g，0.80 → 0.68 → 0.57 → 0.51（0.51=0.80-0.29）即此时固体为CuSO4，而此前CuSO4·5H2O 是部分失水，故将分解反应可设通式为为：CuSO4·5H2O=CuSO4·(5-x) H2O+xH2O。

①CuSO4·5H2O=CuSO4·(5-x) H2O+xH2O
250 18 x
0.8g 0.8-0.57=0.23g
x=4 即200℃时固体物质的化学式为：CuSO4·H2O
②CuSO4·5H2O=CuSO4·(5-x) H2O+xH2O
25018 x
0.8g 0.8-0.51=0.29g
x=5 即270℃时固体物质的化学式为：CuSO4
570℃
依据题目分析：CuSO 4CuO＋SO3↑；CuSO4·5H2O存在的最高温度为102℃
【例2】：（2013届湖北省八校联考）将1.000gFeC2O4.2H20固勝品放在热重分析仪中进行热重分析，測得其热重分析曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示：
已知：①草酸盐受热分解易放出碳的氧化物。

②5000C之前，该热重分析仪的样品池处于Ar 气气氛中，5000C时起，样品池与大气相通。

完成下列填空：
（1）3000C时是样品脱水的过程，试确定3500C时样品是否脱水完全_____ (填“是"或否“），判断的理由是____(要求写出推算过程）。

（2）4000C时发生变化的化学方程式是_______。

（3）将6000C 时样品池中残留的固体隔绝空气冷却至室温，再向该固体中加入一定量的稀盐酸刚好完全溶解，用pH试纸测得所得溶液的PH=3.其原因是____(用离子方程式回答）：向该溶液中滴加适量NaOH溶液’生成红褐色沉淀，測得此时溶液中铁元索的离子浓度为4.0x10-11mol/L,则此时溶液的PH= _______
（4）将15000C时样品池中残留的固体隔绝空气冷却后，用稀盐酸溶解得一棕黄色溶液。

取少量该溶液滴加KSCN,溶液显红色；另取少量该溶液滴加K3[Fe(CN)6)(铁氰化钾）溶液，产生特征蓝色沉淀。

试写出图中14000C时发生反应的化学方程式_________ ,产生特征蓝色沉淀的离子反应方程式_________
【解析】：
(1)数据采集过程展示：
Ⅰ:1.000 → 0.800（0℃ -300℃）
Ⅱ:0. 800→ 0.400（300℃ -400℃）
2422422 FeC O 2H O FeC O (2)H O H O
180 18 1.000 g (1.0000.800)g n n n n ∆⋅⋅-+-∴2
=Ⅲ:0.400 → 0.444（400℃ -500℃）
Ⅳ: 0.444 → 0.429（500℃ -1400℃）
(2)利用守恒思想结合差量法计算，发现数据背后隐藏的实质性信息
Ⅰ:
可推反应方程为：242 400 FeC O
FeO + CO + CO ︒↑↑C 若此题有一定的知识储备，例如知道草酸分解的反应：H 2C 2O 4=CO↑+CO 2↑+H 2O ，类比此
反应则可以确定草酸铁的反应。

Ⅲ.结合题意将6000C 时样品池中残留的固体隔绝空气冷却至室温，再向该固体中加入一定量的稀盐酸刚好完全溶解，向该溶液中滴加适量NaOH 溶液’生成红褐色沉淀。

说明铁变三价，结合500-6000C 固体质量增加0.0444 g, 5000C 时起，样品池与大气相通可推测反应为： 4FeO + O 2 = 2Fe 2O 3
计算验证结论4×72 32
0.4g 0.0444g
Ⅳ:挖掘题意将15000C 时样品池中残留的固体隔绝空气冷却后，用稀盐酸溶解得一棕黄色溶液。

取少量该溶液滴加KSCN,溶液显红色；另取少量该溶液滴加K 3[Fe(CN)6)(铁氰化钾）溶液，产生特征蓝色沉淀。

说明生成物中既有三价铁也有二价铁。

14000C 时固体质量减少说明有气体放出，由元素守恒只可能为氧气。

则推测反应为：
236Fe O 3424Fe O O ↑+
计算验证结论：6×160 32
0.444g 0.015g
【例3】：． 化合物A 是尿路结石的主要成分，属于结晶水合物，可用X·H 2O 表示。

在一定
条件下有如下图所示的转化关系：
△
A 电解
C
D
②B
300℃左右左右700℃C 左右1100℃一定条件①E F
G H
I J K L O 点燃③
已知：
① 经分析，上图中的各字母代表的物质均由常见元素（原子序数≤20）组成，其中X 由三种元素组成；A 、D 晶体中阴、阳离子个数比都是1∶1；D 中的阳离子与C 分子有相同的电子数，A 中的阳离子与D 中的阴离子的电子层结构相同。

② G 、H 是常见的气体单质，E 、K 、L 是常见的气体化合物；E 被人体吸入会与血红 蛋白结合而使人中毒，K 的大量排放是造成地球温室效 应的一个主要原因。

③ 反应②、③是重要的化工反应，I 是一种重要的
化工原料。

④ 上图中的部分变化经定量测定，得到如右图所示
的固体产物的质量分数［ω(%)］随温度［t (℃)］
的变化曲线。

回答下列问题：
（1）写出A 的化学式： ，
D 中阴离子的结构示意图为 ；
（2）反应①的化学方程式
为： 。

该题综合运用元素推断知识和图形分析、计算等知识，具有一定的难点，难点体现在A 物质的推断和反应①的方程式。

【解析】：
(1)数据采集过程展示：
Ⅰ:100→ 87.7（100℃ -200℃）
Ⅱ:87.7→ 68.5（200℃ -500℃）
Ⅲ:68.5 → 38.4（500℃ -1000℃）
(2)利用守恒思想结合差量法计算，发现数据背后隐藏的实质性信息
通过题干上提供的已知①②，可确定二氧化碳、一氧化碳；第二个就是已知④中的数据，从图上数据100到87.7失去1分子水的过程，可得A 的相对分子量为146，再结合E 为一氧化碳，K 为二氧化碳，可以确定A 为CaC 2O 4·H 2O Ⅰ: CaC 2O 4·H 2O
CaC 2O 4+ H 2O M 1 18 87.7 100-87.7 M 1=146 Ⅱ:CaC 2O 4
CaCO 3 + CO↑ M 2 28 68.5-38.4 68.5 M 2=100 Ⅲ:CaCO 3CaO+ CO 2↑
M 3 44
38.4 68.5-38.4 M 3=56
【例4】：(2010年江苏)正极材料为2LiCoO 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）2()Co OH 在空气中加热时，固体残留率随温度的变化
如右图所示。

已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱
水，则1000℃时，剩余固体的成分为 。

（填化
学式）；在350~400℃范围内，剩余固体的成分
为 。

（填化学式）。

(1) 数据采集过程展示： 注意纵坐标的含义氢氧化钴样品质量
物）剩余固体的质量（氧化 Ⅰ:290℃，89.25%
Ⅱ:500℃，86.38%
Ⅲ: 1000℃，80.65%
(2) 利用守恒思想结合差量法计算，发现数据背后隐藏的实质性信息
设氧化物形式为CoOx
1000℃:34
591659++x =80.65% x=1 则化学式为：CoO 290℃:34591659++x =89.25% x=3
2 则化学式为：Co 2O
3 500℃: 34591659++x =86.38% x=4
3 则化学式为：Co 3O
4 350~400℃ Co 2O 3、Co 3O 4都有
4 “热重曲线”类化学试题的教学导向反思
从该题型的命制特征及涉及到的本源知识点来看，该题的综合程度高，信息隐蔽性好，所涉及的化学知识面广。

因此，在我们的化学教学中应注意以下几方面：
（1）在进行化学概念、原理教学时注意引导学生进行多种表征间的转换，培养学生的变形能
力。

并以核心概念和原理为抓手构建起相关知识之间的内在逻辑联系，将相关知识有效整合成一个完整而有意义的知识体系呈现给学生，而不是零散灌输和强迫记忆。

（2）教学时应充分认识和掌握学生已有的知识储备，培养学生自学能力和学生对新旧知识块
的整合能力。

在所涉及到的化学原理教学过程中应适当地融入化学研究前沿和社会热点中与化学原理相关的信息，以便学生对所学的知识融会贯通。

（3）培养学生质疑精神和学习反思能力，完善解题过程与技能，提高解题能力。

学习任何知
识，都应从系统的角度出发，着眼知识的联系和规律，发掘其本质，注意学科思想的渗透和哲理观点的升华。

为此，要经常督导学生进行总结反思，善于比较和区别，学习知识要有所创造、有所前进。

从而在主动学习中，实现扎实掌握知识，提高自己能力，完善自己素质目标。

（4）注重自主构建，培养学生逻辑思维。

在化学教学中应适时运用直观教具，事实材料，实
验（如手持技术）等教学手段给学生提供丰富的学习情境，充分调动学生的积极性。

总结，通过以上四个例题的分析我们不难看到，“热重曲线”试题培养了学生获取信息并进行初步加工和应用的能力。

综合考察学生利用元素守恒，质量守恒，差量法等运算技巧，同时需要学生利用元素守恒和图像特点分析发生的反应。

因此对学生的综合能力要求很高。

计算量也比较大。

在当时的考试中，此题成为学生公认的难点，区分度大。

但我们要学会从曲线中获取有效的的信息和数据，运用自己所学的元素化合物的基本知识和守恒思想，合理、细致地分析，就能得出正确的结果。

参考文献：
[1] 教育部考试中心 .2013 年普通高等学校招生全国统一考试大纲（新课程标准版）[M]. 试
题调研。

[2] 洪杰 .“曲线表征”类化学试题的命制特点与解析。

[ J].化学教学，2012,（8）
[3]孙永辉. 悄然兴起的高考热重曲线试题[ J].数理化解题研究，2012,（9）。