第四章《剖析物质变化中的能量变化》概述.ppt

人在饥饿的时候会感到四肢无力，此时若补充食物，马上有了力气。这是由于食物中的能量传递给了人的缘故。 那么，食物的能量来自何方？ 来自太阳。 太阳具有巨大的能量，它能引起一系列的物质转化和能量转化。 地球上的一切生物能归根到底来自太阳。 食物中产生能量的营养物质主要是糖类、脂肪和蛋白质，它们是人体所需能量的主要来源。 那么，相同质量的糖类、脂肪和蛋白质三种营养物质中，哪个提供的能量最高？ 探究：物质三态变化中的能量变化。 液态水怎样变成气态水？ 我们知道，将水加热，液态水会变成气态水。 表明水从液态转化为气态的过程中，从外界得到了能量。 则根据能量守恒定律可知，气态水的能量比液态水的能量高。 同理，液态水的能量比固态水的能量高。 探究：物质三态变化中的能量变化。 能量从高转化到低时，总有能量放出。 能量从低转化到高时，总要吸收能量。 物质的三态能量转化如下： 二、溶解的过程和溶解热现象 想一想：什么是溶液？溶液有何特征？ 溶液是由一种或几种物质（溶质）分散到另一种物质（溶剂）中，形成的均匀、透明和稳定的混合物。 溶液不同于一般的混合物，它是均匀、透明和稳定的。 所谓均匀是指溶液中的溶质的分散程度很高，达到分子（或离子）水平。 探究：物质的溶解过程 溶质是如何分散到溶剂中，又如何形成均匀、稳定的混合物呢？ 实验：将一小粒高锰酸钾晶体轻轻地放入盛有水的烧杯中，观察现象。 现象：在水中放入紫黑色的高锰酸钾晶体后，可以清楚地看到，晶体外边的高锰酸钾扩散到水中，水中的紫红色范围逐渐扩大，最后变成均匀的紫红色溶液。 探究：物质的溶解过程 原因：高锰酸钾晶体表面的微粒在水分子的作用下，不断被“水”分子拖入水中，电离成无色的钾离子和紫红色的高锰酸根离子。 这两种离子又在水分子作用下，克服离子间的引力，逐渐向水中扩散，分布于整个溶液中，因而使溶液变成了紫红色。 KMnO4 → K+ + MnO4- 想一想：物质溶解时是否只存在溶质的扩散过程？ 物质的扩散过程是在水分子作用下，溶质分子或离子向水中分散。扩散时必须克服微粒间的作用，这部分能量来自水。 水分子提供能量后，自身能量必然降低，温度降低。 故物质扩散应该是一个吸热过程。 如果要知道物质溶解时是否只存在溶质的扩散过程，只要将不同的物质溶解于水，测定水温的变化，如果所有溶解过程都是水温降低，则溶解时才可能只存在溶质的扩散过程。反之，一定还存在其他过程。 2、溶解过程中的能量变化 物质溶解于水时水温并不都是降低 如水中溶入氯化铵后，水温降低 水中溶入氢氧化钠后，水温升高 水中溶入氯化钠时，水温相差不大 由于物质溶解时不可能溶质的分子或离子扩散时吸收的能量完全等于溶质的分子或离子水合时放出的热量,故不可能有哪种物质溶解时温度不发生变化. 问:氯化钠溶液中存在哪些微粒? 氯化钠溶液中存在钠离子、氯离子、水合钠离子 、水合氯离子 、水分子。 中学中常见的溶解时放热的物质有NaOH、浓H2SO4 CaO等,溶解时吸热的物质有NH4Cl、KNO3、NH4NO3等，溶解时热量变化不明显的物质有NaCl等 三、溶解与结晶 在学习海水晒盐时我们知道，将海水照晒后，食盐会从溶液中析出。这是为什么呢？ 将海水照晒后，随着水分的蒸发，溶液的浓度增大，溶液中离子碰撞的机会增加，当钠离子与氯离子相遇后结合成氯化钠，随着水的蒸发，生成的氯化钠不断地从海水中析出。 使晶态溶质从溶液中析出的过程叫结晶。 物质溶解后，溶质分子或离子克服微粒间的引力，离开晶体表面进入溶液中。同样，溶液中的溶质分子或离子也会碰撞到固体表面，被固体表面的微粒吸引，不断地在晶体表面聚集成晶体。 当溶质开始溶解时，在单位时间内从固体溶质表面扩散到溶剂里的溶质微粒数目，比回到固体表面的溶质微粒数目多， 即V（溶解）＞ V （结晶） 此时，从表面上看，固体溶质在不断地溶解（减少） 随着溶液里溶质微粒的逐渐增加，由溶液里回到固体溶质表面的微粒数也随之增加，溶质结晶的量逐渐增加。 当单位时间内扩散到溶液里的溶质微粒数目，与回到固体溶质表面的溶质微粒数目相等时， 即V（溶解）= V （结晶） 此时，从表面上看，固体溶质不再减少，也不再增加。 当固体溶质不再减少，也不再增加时，称溶解平衡。达到溶解平衡的溶液是饱和溶液。 想一想： 使溶液中析出晶体可采取哪些方法？ 使溶液中析出晶体的方法主要有： 蒸发溶剂和改变温度。 随着温度的变化而溶解度不大的物质，一般用蒸发溶剂的方法从溶液中提取。 溶解度的变化随温度变化较大的固体溶质，一般采用改变温度的方法来使溶液中的溶质析出。 思考题（1） 硫酸铜晶体转化为无水硫酸铜是物理变化还是化学变化？还是两者皆有之？ 解析： 物理变化和化学变化的最大区别是有没有新的物质生成。硫酸铜晶体和无水硫酸铜的化学式不同，结构肯定也不同，属