"广"义的热重分析

热重分析(Thermogravimetric Analysis，TGA)是分析化学中检验物质组成的重要手段，其操作是在一定的温度下，测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术，用来研究材料的热稳定性和组分。

1945年，美国Trinity课题组在Hiroshima实验基地对物质A进行了特殊的热重分析实验，将物质A放置在一个密闭的真空容器中，随后使用电火花加热，快速加热反应体系到指定温度，观察体系失重情况。

实验结果如下：

实验1：实验人员在体系内引入物质A并加热，然而并未观测到明显现象。

实验2：实验人员推测是因为反应体系内能量不够，于是改进实验，在体系内引入了物质B（cyclonite），并再次进行实验，此时在450℃左右观测到失重峰，对应物质B分解放出能量，然而剩余质量与初始A投料几乎相同。

实验3：实验人员推测该反应的引发需要某种金属C的参与，于是用实验2相同的条件，并同时在体系中引入C（不影响总体热重结果），此时在450℃观测到0.4255%的A的质量损失（B的反应已减去），对应生成三种物质D、E、F，且这三种在反应前后的物质的量变化相同。若反应体系冷却至室温，则容器内分成两相，此时固相物质相比原物质失重42.13%。

已知：

A具有很高对称性，组成中含有一种能呈现出多种化合价的金属；B为某种Td点群的分子G经过浓硝酸处理所得，G广泛应用于分析化学和有机化学中；C为一种轻金属，其具有很强的毒性，与其他元素的成键具有很强的共价性。

1-1 尝试写出物质A-G的化学式。

答案

A	B	C	D + E + F	G
\(\ce{^235U}\)	\(\ce{(CH2)3(NNO3)3}\)	\(\ce{^9Be}\)	\(\ce{^144Ba}\) + \(\ce{^89Kr}\) + \(^1_0n\)	\(\ce{(CH2)6N4}\)

1-2 写出A在实验3条件下的失重方程式。

答案

\(\ce{^235U + ^1n -> ^144Ba + ^89Kr + 3^1n}\)

1-3 指出物质B和C的作用，并写出在该实验中与其相关的方程式。

答案

B：为核反应提供能量

C：为核反应提供中子源

\(\ce{^9Be -> 2^4He + ^1n}\)

1-4*（思考题）Hiroshima实验基地的研究参与人员并没有给出详细的热重分析结果，请结合实验内容说明原因。

答案

通过信息检索，得知Hiroshima实为“广岛”，Trinity实为“三位一体”，因此结合1945年不难得出：实验3对应广岛投放原子弹事件，该事件中极少人生还。

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