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利用物料守恒巧解热重曲线类习题 　　摘要：通过以结晶水合物、金属氢氧化物、变价金属氧化物等类别的典型物质为载体，结合例题，从物料守恒的角度对热重曲线类题型进行剖析，让学生形成正确的解题策略。 　　关键词：物料守恒；热重曲线；结晶水合物；金属氢氧化物；变价金属氧化物 　　文章编号：1005?C6629（2016）10?C0069?C05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 　　数据曲线图是表示因变量如何随着自变量调节变化的数据图形，它能够帮助学生利用已学的数据分析和处理方法分析实验数据，形成科学的思维方式[1]。高考命题中出现的“热重曲线”能够很好地考查学生分析数据信息、发现问题、求出数据变化规律及分析变化原因的能力，同时也是落实“一点四面”命题思想、考查学生化学学科核心素养（如守恒思想和化学信息素养）、促进学生化学学科核心素养的形成[2]的重要载体。这类试题自2010年进入江苏高考后，开始受到命题专家的重视。在最近五年的高考命题中，全国卷（2011年、2014年）、安徽高考题[2012年第28题第（4）小题]、江苏高考题（2010年、2014年）和江苏省2012年学业水平测试等，均出现了热重曲线问题的考查。这类试题对学生来说非常陌生，往往因思路不清或运算量大而失分严重。如何有效解决这一难题，目前可供参考的文献极少。但也有个别教师开始关注其解题策略研究，有的提出了利用差量法或相对分子质量法求解的策略[3]，也有的针对残留固体中金属元素有无变价提出了一种通用解法[4]。这些研究成果虽然在一定程度上为学生解热重曲线类题型提供了帮助，但笔者认为从物料守恒角度求解热重曲线类习题，可形成通识性的解题策略，更容易被学生掌握。现将此法介绍如下，与同仁分享。 　　1 基于物料守恒的热重曲线类习题解题思路 　　通过分析热重曲线，可以确定各热稳定区残留物质的化学组成。在高考命题中，常常要求学生通过分析热重曲线中失重区的质量变化或固体残留率的变化来确定热稳定区的化学组成和失重区发生的化学反应方程式。对于这类试题，在失重区发生的反应一般分为两大类型：第一类是结晶水合物（M?nH2O）逐步失水转化为不含结晶水的盐（M）[注：金属氢氧化物从广义上讲也可以看作是含水化合物，因为氢氧化物也可以改写成氧化物的形式，如Al（OH）3可改写成Al2O3?3H2O]。第二类是无水盐（M）在空气中加热，形成金属氧化物的过程（或变价金属氧化物转变成其他价态的金属氧化物）。考题中的热重曲线失重区的化学变化可能是其中的一类情况，也可能两类兼有。无论是哪一类，确定热稳定区的残留物化学组成都可以利用物料守恒求解。具体操作流程如下： 　　2 典型例题分析 　　2.1 结晶水合物的热重曲线试题分析 　　例1 （根据2010年全国卷改编）硫酸铜晶体样品受热过程的热重曲线（固体残留率随温度变化的曲线）如图2所示。试确定温度在113℃、650℃时残留物的化学式。 　　[答案]略。 　　当结晶水合物为无氧酸盐时，其热重曲线的失重区主要发生脱水过程。确定其热稳定区的化学组成时可根据物料守恒列比例求解。 　　例2 图3是CoCl2?6H2O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线。B物质的化学式是 。 　　（2）灼烧Al（OH）3?Cu（OH）2固体，残留固体质量与温度的关系如图7所示。请写出BC段的化学方程式。 　　（3）在焙烧NH4VO3的过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变化的曲线如图8所示，则有关NH4VO3在分解过程中的说法正确的是 。 　　（3）B。 　　通过上述训练，可以让学生熟练掌握热重曲线的解题技巧和热重曲线的分析策略。 　　3 教学反思 　　利用热重曲线图谱对固体试样进行定量分析，其关键在于确定失重区的固体残留率变化值或残留固体质量的变化值。然后根据物料守恒即可正确分析热稳定区残留固体的化学组成和失重区发生的反应。学生对这类试题感到陌生、难解的原因主要在于：（1）对各类图形表征的问题具有陌生感，不能正确认识热重曲线图谱的含义，不能正确理解热重曲线图谱中失重区质量变化或固体残留率变化的本质；（2）对化学计算的学习比较弱化，未能正确建立化学学科的学科思想（守恒思想和量变引起质变等），遇到计算无从着手，造成试题难度加大；（3）对元素化合物之间的转化规律未能形成基本网络，不能正确判断物质受热过程中发生的变化。 　　因此，在教学过程中教师要善于引导学生正确认识图形、图表，重视图形表征在高考命题中的价值取向；要重视学生化学学科素养、化学信息素养等核心素养的培养，让学生学会运用化学学科思想、化学方式来解决热重曲线图谱问题；要通过跟踪训练或变式训练培养学生“举一反三”的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。总而