剖析物质变化中的能量变化.ppt

1、第四章分析物质变化中的能量变化，第一节物质在溶解过程中有能量变化吗？ 第四章分析物质变化中的能量变化，去过黄果树吗？站在瀑布前，一定会被眼前的宏大吸引。 为什么高处的水向下流，低处的水不向上流？ 因为高度的水势很高，能量会从高度自动地变化为低。 那么，势能变小了，减少的能量到底去了哪里呢？会变成动能。 在势能变为动能的过程中，减少的势能等于增加的动能，能量变化遵循能量保存的原理。 一、能源的保存和转换，世界是物质的。 物质在不断地运动，没有不动的物质，也没有不动的物质。 运动是物质的固有属性，物质的运动形式多种多样，如机械运动、分子热运动、电磁运动等。 请考虑一下。 有没有不运动的物质？有没有

2、物质的运动？能量是物质运动的一个尺度，自然界的所有物质都有能量。 墙上钉钉子的日历，钉子生锈掉到地面上是因为日历本身有能量，掉下来的能量的一部分传到地面上，能量下降了。 想一想：有没有能量的物质？ 能量有各种形式，可以从一种形式变成另一种形式，可以从一种物体传递到另一种物体，在转换和传递过程中，各种形式的能量总量不变。 那么，在日历下降的过程中，总的能量会发生变化吗？ 答案是不。 这就是能量守恒定律，人空腹时四肢无力。 这个时候，一补充食物，马上就会有力量。 因为食物中的能量传递给了人。 食物的能量是从哪里来的呢？ 来自太阳。 太阳有巨大的能量，它会引起一系列的物质转换和能量转换。 地球上所有

3、的生物最终都来自太阳。 太阳能、植物(生物能源)、矿物燃料(煤、石油、天然气)、食物、燃料、热能、动能、光合作用、地壳运动、食物中产生能量的营养物质主要是糖类、脂肪和蛋白质，这些是人体所需能量的主要来源。 那么，相同品质的糖类、脂肪、蛋白质三种营养物质中，哪个是最提供能量的呢？因为相同品质的脂肪提供最高的能量，所以可以知道脂肪被称为高能量物质。 研究：物质三态变化中的能量变化。 液态水是怎么变成气体水的呢？ 我们知道，加热水，液体的水就会变成气体的水。 表明水从液体变成气体的过程中，从外部获得了能量。 根据能量守恒定律，气体水的能量比液体水的能量高。 同样，液态水的能量比固体水的能量高。 研究

4、：物质三态变化中的能量变化。 能量从高到低的时候，总是释放能量。 从能量低到高的时候，必须经常吸收能量。 物质三态能量吸收能量，释放能量，吸收能量，释放能量，在日常生活中，人们用这个变化规律调节环境的温度，创造舒适的居住环境。 工业生产中，使用这个法则制造热交换器，用于原料的预热和产品的降温。 二、溶解过程和溶解热现象，请想想：什么是溶液？溶液的特征是什么？溶液是一种物质(溶质)分散于另一种物质(溶剂)，形成均匀、透明且稳定的混合物。 溶液与一般的混合物不同，均匀透明稳定。 均匀是指溶液中溶质的分散度高，达到分子(或离子)水平。 1、物质的溶解过程、物质的溶解过程、溶质如何分散于溶剂中，形成均

5、匀稳定的混合物的实验：将一粒高锰酸钾结晶轻轻地放入装有水的烧杯中，观察现象。现象：在水中加入紫黑色高锰酸钾结晶时，结晶外侧高锰酸钾向水中扩散，水中紫红色范围逐渐扩大，最后形成了均匀的紫红色溶液。 物质的溶解过程，原因：高锰酸钾结晶表面的微粒子在水分子的作用下，不断被“水”分子拉入水中，电离成无色的钾离子和紫红色的高锰酸钾离子。 这两种离子还在水分子的作用下，克服离子间的引力，逐渐向水中扩散，分布在整个溶液中，溶液变成紫红色。 KMnO4K MnO4-，请考虑在物质溶解时是否只存在溶质的扩散过程。物质的扩散过程是通过水分子使溶质分子和离子分散在水中。 扩散时必须克服粒子间的作用，这部分的能量来自

6、水。 水分子供给能量时，自己的能量必然下降，温度下降。 物质的扩散应该是吸热过程。 为了知道在物质溶解时是否只存在溶质的扩散过程，如果将不同的物质溶解于水中来测定水温的变化，如果所有的溶解过程都是水温降低的话，溶解时可能只存在溶质的扩散过程。 相反，一定存在其他过程。 2、溶解过程的能量变化，物质溶解于水时的水温不仅在水中溶解氯化铵后，而且在水温下降的水中溶解氢氧化钠后，在水温上升的水中溶解氯化钠时的水温差不大，很明显物质溶解时不仅是扩散过程物质溶解后，在溶液中存在很多溶解了水分子和物质的微粒(离子和分子)，因此这些微粒也与水分子结合释放能量，水温上升。 溶解过程、扩散、化学过程、物理过程、发

7、热、吸热、水合、总结，物质的溶解通常两个过程：之一是溶质的分子或离子在水分子的作用下扩散到水中，在这个过程中溶质分子或离子必须克服分子或离子间的引力，向外部吸收热， 物理过程的另一个是溶质的分子和离子与水分子结合成为水合分子和水合离子的过程，放出热是化学过程，物质溶解时溶质的分子和离子不扩散时吸收的能量与溶质的分子和离子水合时放出的热量完全相等，所以哪个物质溶解时温度不变化：氯化钠溶液中存在什么样的微粒？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。 中学常见的溶解时发热的物质有NaOH、浓H2SO4CaO等，溶解时吸热的物质有NH4Cl、KNO3、NH4NO3等，溶解时热变

8、化不明显的物质有NaCl等，三、溶解和结晶，海水晒伤时食盐从溶液中析出为什么呢？将海水照射在日光下，随着水分的蒸发，溶液的浓度增加，溶液中的离子碰撞的机会增加，钠离子和氯离子相遇后与氯化钠结合，随着水的蒸发，生成的氯化钠从海水中析出。 使结晶质溶质从溶液中析出的过程叫做结晶。 物质溶解后，溶质分子和离子克服微粒间的引力，离开结晶表面进入溶液中。 同样，溶液中的溶质分子和离子也碰撞固体表面，被固体表面的微粒吸引，结晶不断地聚集在结晶表面。 最初析出的结晶量比溶解的溶质的量少，因此表现为溶解。 溶质开始溶解时，单位时间内从固体溶质表面扩散到溶剂中溶质粒子的数量比返回固体表面的溶质粒子的数量多，即在

9、v (溶解) v (结晶)的情况下，从表面看，固体溶质逐渐溶解(减少)，随着溶液中的溶质粒子逐渐增加，从溶液返回固体溶质表面的溶质粒子的数量也增加在单位时间内扩散到溶液中的溶质粒子的数量与返回固体溶质表面的溶质粒子的数量相等的情况下，即v (溶解)=V (结晶)的情况下，从表面看，固体溶质不减少，不增加。 如果固体溶质不减少，不增加，就称为溶解平衡。 达到溶解平衡的溶液是饱和溶液。 在溶液中析出结晶的方法主要是使溶剂蒸发和改变温度。 请考虑一下在溶液中析出结晶的方法。随着温度的变化，溶解度低的物质一般用使溶剂蒸发的方法从溶液中提取。 溶解度变化随温度变化很大的固体溶质，一般是用改变温度的方法使

10、溶液中的溶质析出。 KAl(SO4)212H2O，CuSO45H2O，思考问题(1)，硫酸铜结晶转化为无水硫酸铜是物理变化还是化学变化？ 还是两者都有？ 解析：物理变化和化学变化的最大差异在于有无新物质生成。 硫酸铜结晶和无水硫酸铜的化学式不同，结构也不同，属于不同的物质，因此，从硫酸铜结晶转化为无水硫酸铜的过程中产生了新的物质，主要是化学变化，颜色和外形同时变化，也是物理变化。 思考问题(2)，硫酸铜结晶向无水硫酸铜和无水硫酸铜结晶的转换是可逆反应吗？ 解析：可逆反应在相同条件下，是向两个相反方向的反应。 把硫酸铜结晶变成无水硫酸铜需要加热，把无水硫酸铜结晶变成硫酸铜结晶不需要加热，两个工艺

11、条件不同，所以不是可逆反应。 思考问题(3)，硫酸铜结晶变成无水硫酸铜是风化还是浓硫酸吸收空气中水蒸气变薄是潮解？解析：风化是指室温和干燥空气中部分或全部失去结晶水的现象。 由硫酸铜结晶向无水硫酸铜的转换，不是在室温和干燥的空气中进行，而是在加热条件下进行，因此，这个过程不是风化的。 潮解是指结晶吸收空气中的水蒸气，在结晶表面逐渐形成溶液的现象。 浓硫酸不是结晶，吸收空气中的水蒸气变薄的不是潮解。 第二节分析化学变化中的能量变化、第四章物质变化中的能量变化、第一、化学反应中的热效应、化学反应时释放或吸收的热，称之为反应的热效应。 向化学反应放出热量的反应叫做发热反应。 在化学反应中吸收热的反应

12、称为吸热反应。 想一想：你知道，哪个化学反应会释放热量？ 我们平时用煤气做饭，表示煤气燃烧是发热反应。 有时建筑工人把生石灰投入水，看到水沸腾，生石灰和水的反应也是发热反应。 CaO H2OCa(OH)2 Q，化学反应都是发热反应吗？ 想一想：在燃烧的煤炉上浇上少量的水，有什么现象？如果浇上大量的水，会发生什么现象？推测燃烧的煤炉上浇上水，火焰变强了。 浇大量的水，煤炉就灭了。 为什么呢？向红热的煤浇水后，会发生以下反应：煤在空气中燃烧是发热反应，膨胀的空气越多，放出的热量越大，炉子的温度就越高。 如果上述反应也是发热反应的话，就像煤在空气中燃烧一样，水溢出，炉子的温度变高，炉子不会消失。 但

13、是，因为上述与事实相反，所以上述反应是吸热反应。 那么，为什么洒少量的水后，火焰会变得更强呢？浇水的量越少，反应吸收的热量就越少，炉子的温度很少下降，不会下降到煤、一氧化碳、氢的点火点以下，产生的一氧化碳和氢开始燃烧，气体比固体燃烧或结论化学反应既有放热反应，也有吸收热的反应。 在石灰窑工厂烧石灰，消耗大量热能，表明该反应也是吸热反应。吸热反应和散热反应最大的区别是什么？ 发生发热反应后，只要继续补充反应物，反应继续进行吸热反应只会补充反应物，如果不维持反应物条件，反应就会停止。 因此，反应开始时，发热反应自发地进行，但吸热反应不自发地进行。 那么，化学上如何区分吸热反应和发热反应呢？在中学化

14、学中用“q”表示热的符号，热的单位经常用千焦“kJ”放出热的反应，反应式的右边用“q”表示的吸收热的反应在反应式的右侧用“-Q”表示。 化学反应的热效应，发热反应，吸收热量，放出热量，q，吸热反应，能明显感受到所有反应的热效应吗？ 实验：盐酸和氢氧化钠溶液的反应，请考虑如果不进行该实验，就不能判断中和反应是吸热反应还是发热反应。一般来说，吸热反应不能自发地进行，但是发热反应可以自发地进行。 中和反应自发进行，反应程度大，是发热反应。 为什么有些反应是发热反应，有些反应是吸热反应？ 化学反应有发热，有吸热。 从物质三态转换时的能量变化推测，化学反应中的反应物和生成物内(称为化学能)不同，是引起化

15、学反应中的能量变化的根本原因。 什么样的反应是发热反应？什么样的反应是吸热反应？反应物具有的总能量比生成物具有的总能量高，反应发生时能量被释放，是发热反应。 反应物具有的总能量比生成物具有的总能量低，发生反应时，反应物吸收能量转化为生成物，是吸热反应。 化学反应的过程是物质内部积蓄的能量变成热能等放出，热能等变成物质内部的能量积蓄的过程。 那么，能量高的物质稳定还是能量低的物质稳定呢？ 液体水比水蒸气稳定，但液体水的能量比水蒸气低，由此可以看出，物质的能量越高越不稳定，越低越稳定。 显然，在发热反应中，反应物总能量高、不稳定，生成物总能量低、稳定，发热反应是物质从不稳定向稳定变化的过程。 由此

16、推测，发热反应放出的能量越多，反应越容易，生成物越稳定。 二、热化学方程式，比较下述两个方程式的不同点： C(s) O2(g)CO2(g) 393.5kJ，热化学方程式的意思，下一个热化学方程式已知：2H2(g) O2(g)2H2O(l) 571.6kJ，可以得出什么结论这个反应是吸热反应还是散热反应？ 热化学方程式的系数能用分数表示吗？ 为什么不管氢的量，燃烧时会产生那么多热？ 一定量的氢燃烧后，生成物是气体的水，产生同样的热吗？ 化学反应放出和吸收热的化学方程式叫热化学方程式。 热化学方程式和一般化学方程式的不同：热化学方程式一般不标明反应条件。 热化学方程式化学式之前的系数表示该物质的物

17、质的量，反应热的大小必须与系数对应热化学方程式必须标明各物质的凝聚状态，根据热化学方程式必须标明“ ”或“”和热的数值和单位的热化学方程式的计算，计算的理论根据，热化学方程式中的系数表示反应中的该物质甲烷燃烧的热化学方程式是在CH4 (g )2O2 (g ) CO2 (g ) 2h2o (l ) 890.3 kj下，求出在标准状况下使甲烷燃烧1m3时的热，将可燃物充分燃烧而生成稳定化合物时的反应热称为燃烧热，将：分解而放出的热设为q 根据热化学方程式，求出1mol水从气体变成液体时的热变化。2H2(g) O2(g)2H2O(l) 571.6kJ、H2(g) 1/2O2(g)H2O(g) 241.8kJ、解：式除以二减式，则为0H2O(l)-H2O(g) 285.8kJ-241.8kJ、h2o (g )。 1mol水从气体变成液体放出44kJ的热三、燃料的活用、燃料的活用、燃料的充分燃烧2、热能的充分利用、空气不足的话燃烧不会完全浪费，污染空气不足的话，会夺走热能的损失，使空气流动的量：燃料的形态：固、液热量、水气、热交换、能量、利用率、标准