高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測（三）熱重分析中的物質(zhì)成分的判斷（講）（原卷版+答案解析）

專題講座（三）熱重分析中的物質(zhì)成分的判斷

目錄

第一部分：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建（總覽全局）

第二部分：知識點精準(zhǔn)記憶

第三部分：典型例題剖析

高頻考點1考查熱重曲線中物質(zhì)組成的判斷

高頻考點2考查熱重曲線中方程式的書寫

正文

第一部分：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建（總覽全局）

看軸即橫、縱坐標(biāo)所表示的化學(xué)含義

看點即曲線中的特殊點（15點、始第f脫去腌水

點、終點、拐點、交叉點）

第二步：生成羥基鹽或含水鹽

熱結(jié)晶水合鹽受

看線即曲線的走勢使化趨勢是上升、

熱分解步驟

下降、波動、正態(tài)、偏態(tài)等變化）重第三步：生成金屬氧化物

分

析試樣發(fā)生分解反應(yīng)，以脫水、分解

等方式失重，『物質(zhì)不參加反應(yīng)

及

試樣發(fā)生氧化、還原等反應(yīng),

計

熱重曲線試題解題的方法思路以氧化、還原等方式失重

算

熱重曲線以新試樣需要確定組

試題分類成的逆向思維法試題

熱重實驗所選試樣是否改

以式樣確定產(chǎn)物組

成的目標(biāo)思維法試題

第二部分：知識點精準(zhǔn)記憶

1.結(jié)晶水合鹽受熱分解步驟

加熱結(jié)晶水合鹽反應(yīng)可分三步進(jìn)行：第一步是脫去部分水，第二步是生成羥基鹽或含水鹽，第三步是

生成金屬氧化物；如果熱重實驗的氣氛為空氣，則加熱過程中可能被氧化，反應(yīng)將變得更復(fù)雜一些。

2.熱重曲線試題分類

（1）從失重的方式來分，熱重曲線類試題可分為兩類：第一類，試樣發(fā)生分解反應(yīng)，以脫水、分解等方式

失重，氣氛物質(zhì)不參加反應(yīng)；第二類，試樣發(fā)生氧化、還原等反應(yīng)，以氧化、還原等方式失重。當(dāng)然也有

試題形式上是兩者的結(jié)合，但本質(zhì)上可以分步處理，故仍屬于上述類型。

（2）根據(jù)熱重實驗所選試樣是否已知，熱重曲線類試題可分為兩類：第一類以已知試樣確定產(chǎn)物組成的目

標(biāo)思維法試題；第二類以未知試樣需要確定組成的逆向思維法試題。

3.熱重曲線圖的分析方法

坐標(biāo)曲線題解題時可以拆分為識圖、析圖、用圖三個步驟。其中識圖是基礎(chǔ)，析圖是關(guān)鍵，用圖是目的。

(1)識圖。識圖的關(guān)鍵是三看：一看軸即橫、縱坐標(biāo)所表示的化學(xué)含義(自變量X軸和函數(shù)Y軸表示的意義),

尋找X、￥軸之間的關(guān)系，因為這是理解題意和進(jìn)行正確思維的前提；二看點即曲線中的特殊點(頂點、始

點、終點、拐點、交叉點)；三看線即曲線的走勢(變化趨勢是上升、下降、波動、正態(tài)、偏態(tài)等變化)。

(2)析圖。分析圖中為什么會出現(xiàn)這些特殊點，曲線為什么有這樣的變化趨勢和走向，分析曲線變化的因果

關(guān)系；通過聯(lián)想，把課本內(nèi)的有關(guān)化學(xué)概念、原理、規(guī)律等與圖中的曲線和相關(guān)點建立聯(lián)系。

(3)用圖。將相關(guān)的化學(xué)知識與圖中曲線緊密結(jié)合，在頭腦中構(gòu)建新的曲線——知識體系，然后運用新的曲

線一知識體系揭示問題的實質(zhì)，解決實際問題。

4.解題的方法思路

(1)設(shè)晶體為1mol,其質(zhì)量為m。

(2)失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。

(3)計算每步固體剩余的質(zhì)量(m金)

NxlOO%=固體殘留率。

m

(4)晶體中金屬質(zhì)量不再減少，仍在m余中。

(5)失重最后一般為金屬氧化物，由質(zhì)量守恒得m氧，由n金屬：n氧，即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。

(6)根據(jù)失重后物質(zhì)的化學(xué)式，寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。

第三部分：典型例題剖析

高頻考點1考查熱重曲線中物質(zhì)組成的判斷

例1.正極材料為LiCoO2的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。但鉆的資源匱乏限制了其進(jìn)一步發(fā)展。

Co(OH”在空氣中加熱時，固體殘留率隨溫度的變化曲線如圖所示。已知鉆的氫氧化物加熱至290℃時已完

全脫水，貝IJIOOOC時，剩余固體成分為(填化學(xué)式，下同)；在350?400℃范圍內(nèi)，剩余固體成分

為

次e

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母

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畫

畫

有

辭

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Co(OH)2的熱重曲線

例2.隨著材料科學(xué)的發(fā)展，金屬帆及其化合物得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并被譽(yù)為“合金的維生素”。經(jīng)過熱

重分析測得：NH4VCh在焙燒過程中，固體質(zhì)量的減少值(縱坐標(biāo))隨溫度變化的曲線如圖所示。則NH4Vo3

在分解過程中o

*

都

融00

感90

這

回

80

0

200400600T/X.

NH4VO3的熱重曲線

A.先分解失去H2O,再分解失去NH3

B.先分解失去NH3,再分解失去H2。

C.同時分解失去H2O和NH3

D.同時分解失去H2、N2和H2。

例3.MnCO3可用作電訊器材元件材料,還可用作瓷釉、顏料及制造錦鹽的原料。它在空氣中加熱易轉(zhuǎn)化為

不同價態(tài)錦的氧化物，其固體殘留率隨溫度的變化，如圖所示。貝U300℃時，剩余固體中w(Mn):“(O)為

;圖中C點對應(yīng)固體的成分為(填化學(xué)式)。

1

00

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國60

眼

總

姓

阿

有

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50

02004006008001000

溫度

MnCCh的熱重曲線

【變式訓(xùn)練】為研究一水草酸鈣(CaC2O‘H2O)的熱分解性質(zhì)，進(jìn)行如下實驗：準(zhǔn)確稱取36.50g樣品加熱,

樣品的固體殘留率黑黑窩和。。％)隨溫度的變化如圖所示。

%

a、

副

稷

及

畫

38.36

9001000

TIP

(1)300℃時殘留固體的成分為，900℃時殘留固體的成分為

(2)通過計算求出500。。時固體的成分及質(zhì)量(寫出計算過程)。

高頻考點2考查熱重曲線中方程式的書寫

例4.在空氣中加熱10.98g草酸鉆晶體(COC2O42H2O)樣品，受熱過程中不同溫度范圍內(nèi)分別得到一種固體物

質(zhì)，其質(zhì)量如表。

溫度范圍/℃固體質(zhì)量/g

150?2108.82

290?3204.82

890?9204.50

(1)加熱到210℃時，固體物質(zhì)的化學(xué)式為o

(2)經(jīng)測定，加熱到210?320℃過程中的生成物只有CO2和鉆的氧化物，此過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

【變式訓(xùn)練1】下圖是1.00g吸晶體放在生煙里從25℃徐徐加熱至700℃分解時，所得固體

產(chǎn)物的質(zhì)量(m)隨溫度(t)變化的關(guān)系曲線。(已知100℃以上才會逐漸失去結(jié)晶水，并約在230℃時完全

失去結(jié)晶水)

質(zhì)量(g)

試回答下列問題：

(1)MgC2O4-nH.O中n=。

(2)通過計算確定C點固體物質(zhì)的化學(xué)式(要求寫出推斷過程)；

(3)通過計算確定從E點到F點過程中的化學(xué)方程式

______________________________(要求寫出推斷過程)。

【變式訓(xùn)練2】稱取3.60g草酸亞鐵晶體(FeCzCUOHzO,相對分子質(zhì)量是180)用熱重法對其進(jìn)行熱分解，得

到剩余固體的質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示，請分析圖并回答下列問題：

剩余固體的質(zhì)量/g

①過程［發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為?

②300℃時剩余固體只有一種且是鐵的氧化物，試通過計算確定該氧化物的化學(xué)式

專題講座（三）熱重分析中的物質(zhì)成分的

判斷

目錄

第一部分：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建（總覽全局）

第二部分：知識點精準(zhǔn)記憶

第三部分：典型例題剖析

高頻考點1考查熱重曲線中物質(zhì)組成的判斷

高頻考點2考查熱重曲線中方程式的書寫

正文

第一部分：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建（總覽全局）

看軸即橫、縱坐標(biāo)所表示的化學(xué)含義

看點即曲線中的特殊點痛點、始

第T：脫去瞼水

點、終點、拐點、3^^）

結(jié)晶水合鹽受第二步：生成羥基鹽或含水鹽

第，：訊±?氧瞰

雌解四UlflfcK、分解

等方式失重，質(zhì)物質(zhì)不參加反應(yīng)

試樣發(fā)生氧化、還原等反應(yīng),

以氧化、還原等方式失重

以新試樣需要確定組

試題分類成的逆向思維法試題

熱重實臉?biāo)x試樣是否已知

以已知試樣確定產(chǎn)物組

目標(biāo)去i罐

第二部分：知識點精準(zhǔn)記憶

1.結(jié)晶水合鹽受熱分解步驟

加熱結(jié)晶水合鹽反應(yīng)可分三步進(jìn)行：第一步是脫去部分水，第二步是生成羥基鹽或含水

鹽，第三步是生成金屬氧化物；如果熱重實驗的氣氛為空氣，則加熱過程中可能被氧化，反

應(yīng)將變得更復(fù)雜一些。

2.熱重曲線試題分類

（1）從失重的方式來分，熱重曲線類試題可分為兩類：第一類，試樣發(fā)生分解反應(yīng)，以脫

水、分解等方式失重，氣氛物質(zhì)不參加反應(yīng)；第二類，試樣發(fā)生氧化、還原等反應(yīng)，以氧化、

還原等方式失重。當(dāng)然也有試題形式上是兩者的結(jié)合，但本質(zhì)上可以分步處理，故仍屬于上

述類型。

(2)根據(jù)熱重實驗所選試樣是否已知，熱重曲線類試題可分為兩類：第一類以已知試樣確

定產(chǎn)物組成的目標(biāo)思維法試題；第二類以未知試樣需要確定組成的逆向思維法試題。

3.熱重曲線圖的分析方法

坐標(biāo)曲線題解題時可以拆分為識圖、析圖、用圖三個步驟。其中識圖是基礎(chǔ)，析圖是關(guān)鍵，

用圖是目的。

(1)識圖。識圖的關(guān)鍵是三看：一看軸即橫、縱坐標(biāo)所表示的化學(xué)含義(自變量x軸和函數(shù)y

軸表示的意義)，尋找x、y軸之間的關(guān)系，因為這是理解題意和進(jìn)行正確思維的前提；二看

點即曲線中的特殊點(頂點、始點、終點、拐點、交叉點)；三看線即曲線的走勢(變化趨勢是

上升、下降、波動、正態(tài)、偏態(tài)等變化)。

(2)析圖。分析圖中為什么會出現(xiàn)這些特殊點，曲線為什么有這樣的變化趨勢和走向，分析

曲線變化的因果關(guān)系；通過聯(lián)想，把課本內(nèi)的有關(guān)化學(xué)概念、原理、規(guī)律等與圖中的曲線和

相關(guān)點建立聯(lián)系。

⑶用圖。將相關(guān)的化學(xué)知識與圖中曲線緊密結(jié)合，在頭腦中構(gòu)建新的曲線一知識體系，

然后運用新的曲線一知識體系揭示問題的實質(zhì)，解決實際問題。

4.解題的方法思路

⑴設(shè)晶體為1moL其質(zhì)量為m?

(2)失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。

(3)計算每步固體剩余的質(zhì)量(m余)

TYlz.

ixl00%=固體殘留率。

m

(4)晶體中金屬質(zhì)量不再減少，仍在m余中。

(5)失重最后一般為金屬氧化物，由質(zhì)量守恒得m氧，由n金屬：n氧，即可求出失重后物質(zhì)的

化學(xué)式。

(6)根據(jù)失重后物質(zhì)的化學(xué)式，寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。

第三部分：典型例題剖析

高頻考點1考查熱重曲線中物質(zhì)組成的判斷

例1.正極材料為LiCoCh的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。但鉆的資源匱乏限制了其

進(jìn)一步發(fā)展。Co(OH”在空氣中加熱時，固體殘留率隨溫度的變化曲線如圖所示。已知鉆的

氫氧化物加熱至290℃時已完全脫水，則1000℃時，剩余固體成分為(填化學(xué)式，

下同)；在350?400℃范圍內(nèi)，剩余固體成分為o

0

100

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80\B(500七,86.38%)

〈

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畫■A(290七,89.25%)\

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2004006008001000

溫度/七

Co(OH)2的熱重曲線

【解析】CO(OH)2的摩爾質(zhì)量為93g/mol,設(shè)Co(OH)2的物質(zhì)的量為1mol,則C點1000℃

時失重的質(zhì)量為lmolx93g/molx(l-80.65%)=18g,即ImoltfeO,根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化

學(xué)反應(yīng)方程式為Co(OH)24coO+H2O。1000℃時剩余固體的成分為CoO。B點500℃時失

重的質(zhì)量為1molx93g/molx(1-86.38%)=12.7g?已知290℃時Co(OH)2已完全脫水，1mol

Co(OH)2脫水成CoO時應(yīng)失重的質(zhì)量為18g,因為500°C時失重的質(zhì)量不到18g,所以一

18g-12.7g

定有氧氣進(jìn)入，使鉆元素的化合價發(fā)生了變化。進(jìn)入氧元素的物質(zhì)的量為?(O)=16g/mol

11

=3mol,即可表述為CoOO§,整理得化學(xué)式為C03CU。

同理，A點290℃時失重的質(zhì)量為1molx93g/molx(1—89.25%)=10g,進(jìn)入氧元素的物質(zhì)

18g—10g

的量為w(O)=16g/mol=05mol,即可表述為CoOOo.5,整理得化學(xué)式為CO2O3。

所以在350-400℃范圍剩余固體是CO3O4和Co2O3的混合物。

【答案】CoOCO3O4和Co2O3

【名師點睛】本題是固體試樣以氧化、還原等方式失重的熱重曲線試題考查某溫度時物質(zhì)組

成的判斷，分析時要注意空氣中的氧氣參與反應(yīng)，不完全是分解反應(yīng)的結(jié)果。

例2.隨著材料科學(xué)的發(fā)展，金屬鈾及其化合物得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并被譽(yù)為“合金的

維生素”。經(jīng)過熱重分析測得：NH4VCh在焙燒過程中，固體質(zhì)量的減少值(縱坐標(biāo))隨溫度變

化的曲線如圖所示。則NH4V03在分解過程中=

00

90

A(210t,85.47%)

80-\

B(380^,77.78%)-*----------------------

()1------------1--------------------------1-------------------------1-

200400600T/V.

NH4VO3的熱重曲線

A.先分解失去H2O,再分解失去NH3

B.先分解失去NH3,再分解失去H2O

C.同時分解失去H2O和NH3

D.同時分解失去H2、N2和H2O

【解析】［NH4V03的摩爾質(zhì)量為117g/mol,設(shè)NH4VO3物質(zhì)的物質(zhì)的量為1mol,則210℃

時失重的質(zhì)量為1molxll7g/molx(l-85.47%)=17g。NH3的摩爾質(zhì)量為17g/mol,所以先

分解失去NE。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)方程式為NH4V03型整HVO3+NH3T。即可確定

選B。380℃時失重的質(zhì)量為1molxll7g/molx(l-77.78%)=26go在第一次失重的基礎(chǔ)上,

第二次又失去的質(zhì)量為26g—：17g=9g。H2O的摩爾質(zhì)量為18g/mol,所以再分解失去0.5

molH2OO根據(jù)質(zhì)量定律守恒，化學(xué)方程式為2HVO3^=V2O5+H2OT。確定B選項正確。

【答案】B

【名師點睛】本題是固體試樣以脫水、分解等方式失重的熱重曲線試題考查某溫度時分解產(chǎn)

物組成的判斷，分析時要注意空氣中的氧氣并未參與反應(yīng)，完全是分解反應(yīng)的結(jié)果。

例3.MnCO3可用作電訊器材元件材料，還可用作瓷釉、顏料及制造錦鹽的原料。它在空氣

中加熱易轉(zhuǎn)化為不同價態(tài)銃的氧化物，其固體殘留率隨溫度的變化，如圖所示。則3003時,

剩余固體中〃(Mn):"(O)為；圖中C點對應(yīng)固體的成分為(填化學(xué)式)。

1

00

80

崛60

眼

1g

姓

祖

豪

溫度/七

MnCCh的熱重曲線

【解析】MnCO3的摩爾質(zhì)量為115g/mol,設(shè)MnCO3的物質(zhì)的量為1mol,則A點300℃時

失重的質(zhì)量為1molxll5g/molx(l-75.65%)=28g。已知CO的摩爾質(zhì)量是28g/mol,根據(jù)

質(zhì)量守恒定律，分解化學(xué)方程式為MnCChAMnCh+COb所以A點300℃時固體成分的化

學(xué)式為MnO2o則n(Mn):“(O)為1：2。B點770℃時失重的質(zhì)量為1molxll5g/molx(l-

66.38%)=38.7g。由于300℃時固體的成分為MnCh,再加熱造成失重的原因只能是氧元素

以02的形式逸散失去，隨著氧元素的失去，錦的化合價也發(fā)生了變化。因此失去氧元素的

38.7g—28g22

物質(zhì)的量為"(O)=16g/mol=3mol,可表示為MnO(2—Q),整理得化學(xué)式為M113O4。D

44g—28g

點900℃時失重的質(zhì)量為1molxll5g/molx(l-61.74%)=44go失去的n(O)=16g/mol=1

mol,可表示為MnO(2.i),整理得化學(xué)式為MnO。所以C點時固體物質(zhì)正從M113O4轉(zhuǎn)化為

MnO,此時為Mn3O4與MnO的混合物。

【答案】1：2MmCU與MnO

【名師點睛】本題是固體試樣先以脫水、分解等方式失重后，又以氧化、還原等方式失重的

熱重曲線試題考查某溫度時分解產(chǎn)物組成的判斷，分析時要注意分析以分解方式失重與氧

化、還原等方式失重的區(qū)別，采用不同方法進(jìn)行分析解決問題。

【變式訓(xùn)練】為研究一水草酸鈣(CaCzO’HzO)的熱分解性質(zhì)，進(jìn)行如下實驗：準(zhǔn)確稱取36.50

g樣品加熱,樣品的固體殘留率(黑靠囂器X100%)隨溫度的變化如圖所示。

求

、

翱

副

襟

母

國

(1)300℃時殘留固體的成分為，900℃時殘留固體的成分為o

(2)通過計算求出500℃時固體的成分及質(zhì)量(寫出計算過程)。

；：：：

【解析】(l)n(CaC2C)4-H2O)=i46H=0.25mol,含有m(H2O)=0.25molxl8g.moH=4.50g,

在300℃時，㈣J工xl00%=87.67%,m(剩余)=36.50gx87.67%~32g,減少的質(zhì)量為36.50g-32

g=4.50g,故此時失去全部的結(jié)晶水，殘留固體為CaC2O4；在900℃時，空警xl00%=38.36%,

m(剩余)=36.50gx38.36%~14g,其中Ca的質(zhì)量沒有損失，含m(Ca)=0.25molx40gmol^lO

g,另外還含有m(O)=14g-10g=4g,MO)[：：。9=。25mol,則n(Ca)：n(O)=l：1,化學(xué)

式為CaOo

(2)在600℃時，空空xl00%=68.49%,m(剩余)=36.50gx68.49%u25g,從300℃至600℃

m(起里)

時，失去的總質(zhì)量為32g-25g=7g,失去物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為7g+0.25moi=28g-mol",所以

600℃時殘留固體成分為CaCCh，則500℃時殘留固體的成分為CaCzCU和CaCO3的混合物,

3650g

樣品中CaC2O4H2O的物質(zhì)的量n(CaC2O4-H2O)=,=0.25mol,設(shè)混合物中CaC2O4和

CaCO3的物質(zhì)的量分別為xmol和ymol,根據(jù)500℃時固體總質(zhì)量可得128x+100y=36.50

gx76.16%,根據(jù)鈣元素守恒可得x+y=0.25,解得xHMO,產(chǎn)0.15,m(CaC204)=0.10molX128

g-mo「i=12.80g,m(CaCO3)=0.15molxlOOg-mol'^15.0g,500℃時固體的成分為12.8g

CaCzCU和15.0gCaCCh。

答案：(DCaCzCUCaO(2)12.8gCaC2O4fl15.0gCaCO3。

高頻考點2考查熱重曲線中方程式的書寫

例4.在空氣中加熱10.98g草酸鉆晶體(COC2O42H2O)樣品，受熱過程中不同溫度范圍內(nèi)分別

得到一種固體物質(zhì)，其質(zhì)量如表。

溫度范圍/℃固體質(zhì)量/g

150?2108.82

290?3204.82

890?9204.50

(1)加熱到210℃時，固體物質(zhì)的化學(xué)式為o

(2)經(jīng)測定，加熱到210?320℃過程中的生成物只有CO2和鉆的氧化物，此過程發(fā)生反應(yīng)的

化學(xué)方程式為。

【解析】(DCOC2O42H2O失去全部結(jié)晶水的質(zhì)量為10.98x=g=8.82g,即加熱到210℃時，

183

固體物質(zhì)是C0C2CU。(2)根據(jù)元素守恒，n(CO2)=(^|x2)mol=0.12mol,質(zhì)量為0.12molx44

g-mol-^5.28g,固體質(zhì)量減少(8.82-4.82)g=4.00g,說明有氣體參加反應(yīng)，即氧氣參加，氧

氣的質(zhì)量為(5.28-4.00)g=1.28g,其物質(zhì)的量為詈mol=0.04mol,n(CoC2O4)：n(O2)：

n(CO)=—:0.04:0.12=0.06:0.04:0.12=3：2：6,依據(jù)原子守恒，3CoCO4+2O-

214722

CO3O4+6CO20

△

【答案】(l)CoC2O4(2)3COC2O4+2O2-----Co3O4+6CO2

【名師點睛】本題是固體試樣先以脫水、分解等方式失重后，又以氧化、還原等方式失重的

熱重曲線試題考查某溫度時分解產(chǎn)物組成的判斷，分析時要注意分析以分解方式失重與氧化

方式失重的區(qū)別，采用不同方法進(jìn)行分析解決問題。150?210℃為脫水失重，得到的固體產(chǎn)

物為CoC2O4；290?320℃為氧化、分解失重，得到的固體產(chǎn)物為Co3O4；890?920℃為分

解失重，得到的固體產(chǎn)物為CoO。

【變式訓(xùn)練11下圖是1.00gA侑。2。4?"“2。晶體放在坦瑞里從25℃徐徐加熱至700℃分

解時，所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量(m)隨溫度(t)變化的關(guān)系曲線。(已知100℃以上才會逐漸

失去結(jié)晶水，并約在230℃時完全失去結(jié)晶水)

質(zhì)量(g)

試回答下列問題:

⑴陞。2。4“凡。中〃=。

(2)通過計算確定C點固體物質(zhì)的化學(xué)式______________(要求寫出推斷過程)；

(3)通過計算確定從E點到F點過程中的化學(xué)方程式

______________________________(要求寫出推斷過程)。

解析：(1)MgC204nH°。星MgC夕4+nH2。

144+18ng18ng

1.0