热分析试题库

热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系一种技术。DTA是在程序控制温度下，测量物质和参比物之间的温度差与温度关系一种技术。

DSC是在程序控制温度下，测量输给物质与参比物的功率差与温度关系一种技术。

热重法是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度关系一种技术。

根据试样与天平横梁支撑点之间的相对位置，热天平可分为上皿式、下皿式、水平式三种。

DTG曲线是TG曲线对温度（或时间）的一阶导数。

TG测定中，中间产物的检测与升温速率密切相关，升温速率大，不利于中间产物的检出，因为TG曲线上拐点变得不明显。

差热曲线的纵坐标是试样与参比物的温度差ΔT ，向上表示放热反应，向下表示吸热反应。

DSC曲线的纵坐标是试样与参比物的热流率，向上表示吸热，向下表示放热。DSC曲线峰包围的面积正比于热焓的变化。

升温速率Φ主要影响DSC曲线的峰温和峰形，一般Φ越大，峰温越高，峰形越大和越尖锐。

影响差热分析的因素有仪器因素、实验条件因素、试样因素三类。

差热分析中，升温速率影响峰的形状、位置和相邻峰的分辨率，当升温速率增大时，峰位向高温方向迁移，峰形变陡。

DTA曲线提供的信息有：峰的位置、峰的形状、峰的个数。

根据所用测量方法的不同，DSC可分为功率补偿型、热流型。

热分析联用技术分为同时联用技术、串接联用技术、间歇联用技术。

差热分析时试样用量不宜过多。试样用量多，会导致峰形扩大和分辨率下降。DSC是动态量热技术，对DSC仪器重要的校正就是温度校正和量热校正。

与TG相比，DTG具有哪些优点？（8分）

➢能准确反映出起始反应温度Ti,最大反应速率温度和Tf。

➢更能清楚地区分相继发生的热重变化反应，DTG比TG分辨率更高。

➢DTG曲线峰的面积精确对应着变化了的样品重量，较TG能更精确地进行定量分析。

➢能方便地为反应动力学计算提供反应速率（dw/dt）数据。

➢DTG与DTA具有可比性，通过比较，能判断出是重量变化引起的峰还是热量变化引起的峰。TG对此无能为力。

简述热重分析中升温速率的影响

➢升温速率越大，所产生的热滞后现象越严重，往往导致热重曲线上的起始温度Ti和终止温度Tf偏高。虽然分解温度随升温速率变化而变化，但失重量保持恒定。

➢中间产物的检测与升温速率密切相关，升温速率快不利于中间产物的检出，因为TG曲线上拐点变得不明显，而慢的升温速率可得到明确的实验结果。

差热分析曲线能提供那些信息？

差热分析曲线能提供峰的位置、峰的形状、峰的个数等信息（3分），它们能像“指纹”一样表征物质的特性（1分）。

简述DSC分析中试样用量的影响。

不宜过多，多会使试样内部传热慢，温度梯度大，导致峰形扩大、分辨力下降。

DSC与DTA相比具有哪些优点？

DTA有两个缺点：1）试样在产生热效应时，升温速率是非线性的，从而使校正系数K值变化，难以进行定量；2）试样产生热效应时，由于与参比物、环境的温度有较大差异，三者之间会发生热交换，降低了对热效应测量的灵敏度和精确度。使得差热技术难以进行定量分析，只能进行定性或半定量的分析工作。DSC对试样产生的热效应能及时得到应有的补偿，使得试样与参比物之间无温差、无热交换，试样升温速度始终跟随炉温线性升温，保证了校正系数Ｋ值恒定。测量灵敏度和精度大有提高。

DSC对试样产生的热效应能及时得到应有的补偿，使得试样与参比物之间无温差、无热交换，试样升温速度始终跟随炉温线性升温，保证了校正系数Ｋ值恒定。测量灵敏度和精度大有提高。

TG-DTA联用的主要优缺点：

◆主要优点：

✓能方便区分物理变化与化学变化；

✓便于比较、对照、相互补充

✓可以用一个试样、一次试验同时得到TG与DTA数据，节省时间

✓测量温度范围宽：室温~1500℃

◆缺点：同时联用分析一般不如单一热分析灵敏，重复性也差一些。因为不

可能满足TG和DTA所要求的最佳实验条件。

何谓同时联用技术？举例说明。

在程序控制温度下，对一个试样同时采用两种或多种分析技术，TG-DTA、TG-DSC应用最广泛，可以在程序控温下，同时得到物质在质量与焓值两方面的变化情况。

图1为负载在Al2O3载体上的H2IrCl6的TG-DTG曲线，为将负载H2IrCl6分解为IrCl3，要求在氮气下进行焙烧。图1为H2IrCl6于氮气下的焙烧曲线。

请根据上述TG-DTG曲线，分析H2IrCl6/Al2O3在加热过程中的变化，并确定H2IrCl6/Al2O3的焙烧温度。

答：在DTG曲线上出现两个峰，在其TG曲线上有对应的失重。第一个峰出现在150℃之前，为脱表面吸附水峰，第二个峰出现在240-400℃温区，为H2IrCl6的分解峰（4分）。由此可见，陪烧温度应大于400℃（3分）。

在纳米氧化锌制备过程中，采用均匀沉淀法得到的是碱式碳酸锌（ZnCO3•2Zn(OH)2），后经热分解制备纳米氧化锌，为了确定煅烧温度，进行了热分析实验，所得TG-DSC曲线如下：

请对热分析曲线进行分析，并确定合适的煅烧温度。

答：从图中DSC曲线可以看出由180℃到260℃有一明显的吸热峰，与TG曲线相对应，有一明显失重，应为碱式碳酸铜的分解过程，失重约为25%。在360℃左右有一小的放热峰，TG曲线无质量变化，很可能是粒径长大引起的。从TG 曲线看出，前驱体在300℃时已基本分解完全，因此为了防止粒子粒径的长大，并能保证分解完全，选择在300℃下进行煅烧比较合适。

通常制备纯CuO的方法是采用Cu(NO3)2·3H2O的热分解。但是关于

Cu(NO3)2·3H2O热分解机理，有不同的看法：一是认为分解过程有中间体Cu(NO3)2·2Cu(OH)2生成；一是认为一步直接生成的。测得Cu(NO3)2·3H2O的TG-DTA曲线如下图所示：

根据TG-DTG-DTA曲线，试分析Cu(NO3)2·3H2O的分解过程。

答：DTA曲线上有三个吸热峰而DTG曲线上只显示出第二、三吸热峰伴有失重。因此，在409K的第一个吸热峰为Cu(NO3)2·3H2O晶体的熔融峰，476K 的第二个吸热峰是形成中间化合物引起的，所形成的中间化合物则可根据TG和DTG曲线计算出失重量而确定。在583K的第三个吸热峰为碱式硝酸铜分解成CuO的分解峰。最后，可确切推断出Cu(NO3)2·3H2O的热分解机理为：Cu(NO3)2·3H2O (晶体)→Cu(NO3)2·3H2O (液体)→1/4[Cu(NO3)2·3Cu(OH)2]（晶体)→CuO(晶体)