1 物质在溶解过程的能量变化.ppt

剖析物质变化中的能量变化4.14.1物质在溶解过程中物质在溶解过程中 有能量变化吗有能量变化吗梅山高级中学生化组梅山高级中学生化组 韩菊仙韩菊仙能量的转变与人类生活息息相关能量的转变与人类生活息息相关一、能量守恒和转化P73v能量是物质能量是物质运动运动的一种的一种度量度量。自然界一切物质。自然界一切物质都具有能量，能量具有各种不同的形式，能够都具有能量，能量具有各种不同的形式，能够从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，递给另一个物体，在转换和传递的过程中，各在转换和传递的过程中，各种形式能量的总量保持不变种形式能量的总量保持不变。这就是能量守恒。这就是能量守恒定律。定律。拓展视野：拓展视野：p75p75能源的种类和储量能源的种类和储量 （关注当今世界的三大问题之一（关注当今世界的三大问题之一 能源问题）能源问题）那么，能量从哪里来呢？那么，能量从哪里来呢？(阅读书阅读书p74)p74)人类常利用的人类常利用的煤、石油、天然气煤、石油、天然气和和食物食物的能量，的能量，归根到底都是由太阳能转化而来的，归根到底都是由太阳能转化而来的，并以化学能的形式储存下来。并以化学能的形式储存下来。可提供营养物质：可提供营养物质：如糖类、脂肪和如糖类、脂肪和蛋白质蛋白质物质的物质的三态变化三态变化固态物质固态物质(s)solid液态液态(l)liquid气态气态(g)gas吸收能量吸收能量吸收能量吸收能量放出能量放出能量放出能量放出能量二、溶解的过程和溶解热现象二、溶解的过程和溶解热现象探究实验探究实验1.1.观察高锰酸钾溶于水的现象观察高锰酸钾溶于水的现象o复习提问：什么是溶液？复习提问：什么是溶液？v溶液溶液(solution)(solution)是由一种或一种以上的物质是由一种或一种以上的物质v 溶质溶质(solute)(solute)分散到另一种物质分散到另一种物质 溶剂溶剂(solvent)(solvent)里，而形成的里，而形成的均一、稳定均一、稳定的混合物。的混合物。实验实验2:2:观察观察氯化铵、氢氧化钠，氯化钠氯化铵、氢氧化钠，氯化钠晶体晶体溶于水时，溶液的温度变化。溶于水时，溶液的温度变化。结论：氢氧化钠氢氧化钠溶于水，溶液温度升高。升高。氯化铵晶体溶于水，溶液温度氯化铵晶体溶于水，溶液温度降低降低。氯化钠氯化钠晶体溶于水时，溶液温度基本不变。不变。思考：思考：为什么不同溶质在溶解时表现出不同为什么不同溶质在溶解时表现出不同的热效应呢？的热效应呢？即即：物质在溶于水的过程中伴有温度变化。溶解的两个溶解的两个过程过程v1.1.扩散：溶质的分子或离子受到水扩散：溶质的分子或离子受到水分子的作用向水中扩散的过程。分子的作用向水中扩散的过程。吸收热量，物理过程。吸收热量，物理过程。v2.2.水合水合：溶质分子或离子和水溶质分子或离子和水 分子结合构成水合分子或水合离子分子结合构成水合分子或水合离子的过程。的过程。放出热量，化学放出热量，化学过程过程。例：糖分子在水中的溶解过程。例：糖分子在水中的溶解过程。1 1把糖分子放入水中把糖分子放入水中糖分子糖分子水分子水分子糖分子克服分子间作用力，糖分子克服分子间作用力，从外界吸收能量，从外界吸收能量，扩散扩散到水中。到水中。3 3糖分子和水分子糖分子和水分子 结合形成结合形成水合水合分子分子。那么，现在你知道为什么有的物质溶解时溶液那么，现在你知道为什么有的物质溶解时溶液温度升高，而有的物质溶解时溶液的温度却降低温度升高，而有的物质溶解时溶液的温度却降低了吗？了吗？当放热多于吸热，就表现为放热，当放热多于吸热，就表现为放热，在溶解时在溶解时,溶液的温度升高溶液的温度升高。解释：解释：这两个过程对不同的溶质来说，这两个过程对不同的溶质来说，吸收的热量和放出的热量并不相等。吸收的热量和放出的热量并不相等。当吸热多于放热，就表现为吸热，当吸热多于放热，就表现为吸热，在溶解时，溶液的温度就降低。在溶解时，溶液的温度就降低。Q吸吸Q放放 溶液温度溶液温度无明显变化无明显变化Q吸吸Q放放 溶液温度溶液温度下降下降Q吸吸Q放放 溶液温度溶液温度升高升高溶解溶解扩散过程扩散过程水合过程水合过程：吸收热量吸收热量：放出热量放出热量温度变化取决于温度变化取决于吸收热量和放出吸收热量和放出热量的差值。热量的差值。即：即：物质在溶解过程中物质在溶解过程中总是总是伴随着能量的变伴随着能量的变化。表现出来的放热或吸热现象，则是化。表现出来的放热或吸热现象，则是溶质溶质微粒微粒在扩散过程中的能量变化的在扩散过程中的能量变化的总总效应效应。解释解释1 1：氯化铵晶体溶于水溶液温度降低？氯化铵晶体溶于水溶液温度降低？解释解释2 2：氯化钠晶体溶于水溶液温度为氯化钠晶体溶于水溶液温度为何无显著的变化？何无显著的变化？练习练习1 1、硝酸铵溶于水，溶液温度显著降低，这是由于（硝酸铵溶于水，溶液温度显著降低，这是由于（）vA.A.硝酸铵溶解时只发生扩散过程。硝酸铵溶解时只发生扩散过程。vB.B.硝酸铵溶解时只发生水合过程。硝酸铵溶解时只发生水合过程。vC.C.硝酸铵溶于水时，扩散过程吸收的热量大于水合硝酸铵溶于水时，扩散过程吸收的热量大于水合过程放出的热量。过程放出的热量。vD.D.硝酸铵溶于水时，扩散过程吸收的热量小于水合硝酸铵溶于水时，扩散过程吸收的热量小于水合过程放出的热量。过程放出的热量。C C2 2用用Q Q扩扩、Q Q合合表示溶解时扩散过程及水合过表示溶解时扩散过程及水合过程中能量变化绝对值。程中能量变化绝对值。氢氧化钾溶解时的能量变化可用氢氧化钾溶解时的能量变化可用 式表示式表示氯化钠溶解时的能量变化可用氯化钠溶解时的能量变化可用 式表示式表示A A、Q Q扩扩QQ合合 B B、Q Q扩扩QQ合合C C、Q Q扩扩=Q=Q合合 =0 =0 D D、Q Q扩扩=Q=Q合合0 0BD三三.溶解和结晶溶解和结晶：1.1.定义：当定义：当条件改变条件改变，晶态溶质从溶液中，晶态溶质从溶液中析出析出，这个过程称为，这个过程称为结晶结晶(crystallize)(crystallize).分析现象：分析现象：1 1将将NaClNaCl固体放入不饱和固体放入不饱和NaClNaCl溶液中溶液中2 2、将、将NaClNaCl固体放入饱和固体放入饱和NaClNaCl溶液中溶液中3 3、将、将50 KNO50 KNO3 3饱和溶液温度降到饱和溶液温度降到20204 4、将少量、将少量KNOKNO3 3晶体放入饱和的晶体放入饱和的KNOKNO3 3溶液中溶液中,然后加热溶液。然后加热溶液。5 5、将、将NaClNaCl溶液不断加热，蒸发溶剂溶液不断加热，蒸发溶剂讨论：讨论：当溶质溶解速率和结晶速率的相对大小不同时，当溶质溶解速率和结晶速率的相对大小不同时，看到的现象和溶液所处状态有何不同？看到的现象和溶液所处状态有何不同？注意：结晶和溶解是注意：结晶和溶解是同时进行同时进行的两个的两个相反相反的过程。的过程。溶解速率与溶解速率与结晶速率结晶速率看到的看到的现象现象溶液状态（饱和、溶液状态（饱和、不饱和）不饱和）不饱和溶液不饱和溶液溶解溶解溶解速率溶解速率 结晶速率结晶速率溶解平衡溶解平衡(solution equilibrium)2.2.溶解平衡溶解平衡定义：当溶液达到饱和状态定义：当溶液达到饱和状态时，溶质的溶解速率等于溶质的结晶速时，溶质的溶解速率等于溶质的结晶速率，率，表面上表面上溶质不再减少，也不再增加。溶质不再减少，也不再增加。此时溶液达到此时溶液达到溶解平衡溶解平衡状态。状态。定：定：溶液的浓度保持一定，不再变化。溶液的浓度保持一定，不再变化。说明：饱和溶液的溶解平衡状态特征：说明：饱和溶液的溶解平衡状态特征：等：等：溶解速率溶解速率等于等于结晶速率。结晶速率。动：动：动态动态平衡。仍在溶解、结晶。平衡。仍在溶解、结晶。课堂练习、课堂练习、关于溶解平衡的说法不正确的是关于溶解平衡的说法不正确的是 。A A、溶解平衡的本质是结晶速度等于溶解速度。、溶解平衡的本质是结晶速度等于溶解速度。B B、溶解平衡是个动态平衡，既有溶质的结晶、溶解平衡是个动态平衡，既有溶质的结晶 又有溶质的溶解。又有溶质的溶解。C C、达到溶解平衡时，此溶液不一定是饱和溶液。、达到溶解平衡时，此溶液不一定是饱和溶液。D D、当达到溶解平衡时，溶液中各种微粒的浓度、当达到溶解平衡时，溶液中各种微粒的浓度不再变化，固体的质量也不再变化，但固体不再变化，固体的质量也不再变化，但固体的形状可以变化。的形状可以变化。3.溶解度与温度溶解度与温度（2 2）溶解度受温度影响改变较大的固体物质，溶解度受温度影响改变较大的固体物质，一般用一般用冷却热饱和溶液冷却热饱和溶液的方法使溶质结晶析出的方法使溶质结晶析出（如：（如：CuSOCuSO4 4，明矾明矾，KNOKNO3 3）（1 1）溶解度受温度影响变化不大的物质，一般溶解度受温度影响变化不大的物质，一般用用蒸发溶剂蒸发溶剂的方法使溶质结晶析出的方法使溶质结晶析出 （如：晒盐）（如：晒盐）应用应用:复习：在复习：在一定温度一定温度下下,某物质在某物质在100100克溶剂克溶剂里达到里达到饱和状态饱和状态时所溶解的克数时所溶解的克数,叫做这叫做这种物质在这种溶剂里的种物质在这种溶剂里的溶解度溶解度.（S S）即即蒸发结晶蒸发结晶即即降温结晶降温结晶4.晶体和结晶水合物结晶水合物定义：定义：自发形成自发形成且具有且具有规则几何形状规则几何形状的固体叫做的固体叫做晶体晶体其中，含有其中，含有水分子水分子的晶体叫的晶体叫结晶水合物结晶水合物胆矾（又称蓝矾）胆矾（又称蓝矾）胆矾（又称蓝矾）胆矾（又称蓝矾）绿矾绿矾绿矾绿矾 明矾明矾明矾明矾 （CuSOCuSOCuSOCuSO4 4 4 4 5H5H5H5H2 2 2 2O O O O）（FeSOFeSOFeSOFeSO4 4 4 4 7H7H7H7H2 2 2 2O O O O）KAlKAlKAlKAl（SOSOSOSO4 4 4 4）2 2 2 2 12H12H12H12H2 2 2 2O O O O）石膏石膏石膏石膏 熟石膏熟石膏熟石膏熟石膏 皓矾皓矾皓矾皓矾 芒硝芒硝芒硝芒硝（CaSOCaSOCaSOCaSO4 4 4 4 2H2H2H2H2 2 2 2O O O O）（）（）（）（2CaSO2CaSO2CaSO2CaSO4 4 4 4 H H H H2 2 2 2O O O O）（ZnSOZnSOZnSOZnSO4 4 4 4 7H7H7H7H2 2 2 2O O O O）(Na(Na(Na(Na2 2 2 2SOSOSOSO4 4 4 4 10H10H10H10H2 2 2 2O)O)O)O)例：常见的结晶水合物例：常见的结晶水合物注：并不是所有的晶体都含有结晶水，如食盐、注：并不是所有的晶体都含有结晶水，如食盐、硝酸钾等。硝酸钾等。问：问：结晶水合物是混合物？纯净物？结晶水合物是混合物？纯净物？食盐晶体食盐晶体硝酸钾晶体硝酸钾晶体练一练：练一练：1.1.在一碳酸钠饱和溶液中，加入含在一碳酸钠饱和溶液中，加入含1818O O的无水碳酸的无水碳酸钠粉末钠粉末a a克，如果保持温度不变，以下说法正确的克，如果保持温度不变，以下说法正确的是（是（）A.A.溶液中可找到含溶液中可找到含1818O O的的COCO3 32-2-B.aB.a克粉末不变，不再溶解克粉末不变，不再溶解C.C.部分溶解，溶液中无部分溶解，溶液中无1818O O的的COCO3 32-2-D.D.最终溶液浓度下降最终溶液浓度下降5.5.风化，潮解风化，潮解 在在室温和干燥的空气室温和干燥的空气里，结晶水合物失里，结晶水合物失去一部分或全部结晶水，这种现象称为去一部分或全部结晶水，这种现象称为风化风化 （如：（如：石碱石碱 NaNa2 2COCO3 310H10H2 2O O）1.1.风化风化化学变化化学变化NaNa2 2COCO3 310H10H2 2O NaO Na2 2COCO3 3xHxH2 2O+(10-x)HO+(10-x)H2 2O O常温、干燥空气中常温、干燥空气中想一想：如何检验酒精中含有水分？想一想：如何检验酒精中含有水分？晶体吸收晶体吸收空气里空气里的水蒸气，在晶体表面的水蒸气，在晶体表面逐渐形成溶液。逐渐形成溶液。（如：（如：CaClCaCl2 2，NaOHNaOH固体固体）2.2.潮解：潮解：问：蓝色硫酸铜晶体受热是不是风化？问：蓝色硫酸铜晶体受热是不是风化？向无水硫酸铜滴几滴水是不是潮解向无水硫酸铜滴几滴水是不是潮解?上述这两个实验的变化过程属于物理变化还是化上述这两个实验的变化过程属于物理变化还是化学变化？学变化？探究：请描述探究：请描述NaOHNaOH固体在空气中经过的固体在空气中经过的所有变化所有变化氢氧化钠氢氧化钠潮解后的氢氧化钠潮解后的氢氧化钠碳酸钠晶体碳酸钠晶体碳酸钠粉末碳酸钠粉末吸收空气水分潮解吸收空气水分潮解吸收水和二氧化碳吸收水和二氧化碳 常温、干燥空气中风化常温、干燥空气中风化可作干燥剂可作干燥剂