第四章《剖析物质变化中的能量变化》

扩散
物理过程
吸热
溶解过程
水合
化学过程
放热
• 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.
(见 P54)
• 现象：溶液中紫 红色范围逐渐扩 大，最后溶液都 变为紫红色。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
实验2:观察氯化铵、氢氧化钠，氯化钠晶(见 P54) 体 溶于水时，溶液的温度变化。
结论：氢氧化钠溶于水，溶液温度升高。
氯化铵晶体溶于水，溶液温度降低。
氯化钠晶体溶于水时，溶液温度基本不变。
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 • 显然，物质溶解时，不仅存在扩散过程，
还存在着其他过程。
• 由于物质溶解后，溶液中还存在大量的水分子， 以及物质溶解后的微粒（离子和分子），这些微 粒也可以与水分子结合，同时释放出能量，导致 水温升高。
糖分子在水中的溶解过程。
糖分子 水分子
1．把糖分子放入水中
糖分子在水中的溶解过程。
２．糖分子克服分子间作用力，从外 界吸收能量，扩散到水中。
• 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。
• 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。
太阳能
热
光 合
食物 能
作 用
植物(生物能)
动
地
能
壳 运
燃料
动
矿物燃料(煤、石油、天然气)
• 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。
糖分子在水中的溶解过程。
3．糖分子和水分子结合形成水合分子。
小结 物质的溶解通常有两个过程:一个是溶
质的分子或离子在水分子作用下向水中扩散,在 这个过程中,溶质分子或离子要克服分子或离子 之间的引力,需要向外界吸收热量,是物理过程; 另一个是溶质分子或离子和水分子结合成水合 分子或水合离子的过程,这一过程放出热量,是 化学过程.
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？
一、能量的守恒和转化
想一想： 有没有不运动的物质？ 有没有无物质的运动？
世界是物质的。物质都在不断地运动 着,没有不运动的物质,也没有无物质的
运能动。量运是动物是物质质运的动固有的属一性种,物度质的量运
动形式又是多种多样的,如机械运动、分 子热运动、电磁运动等。
想一想：有没有无能量的物质？
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• 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：
气态
放出能量
吸收能量
液态
放出能量
吸收能量
固态
日常生活中，人们运
用这一变化规律调节 环境的温度，营造舒 适的居住环境。工业 生产中，运用这一规 律制造热交换器，用 于对原料的预热或产 品的降温。
二、溶解的过程和溶解热现象
1、物质的溶解过程
第四章 剖析物质变化中的能量变化
你到过黄果树吗？假如你站在那飞流直泻的瀑布前，你 一定会被这眼前的壮观所吸引。为什么高处的水往下流， 而低处的水不往上流呢？
这就是由于高处的水的势能高，能量从高处自动转化到 低处。那么，势能变小了，减少的那部分能量到哪里去了 呢？
是由于转化为动能。 在势能转化为动能的过程中，减少的势能等于增加的动 能，能量转化遵循能量守恒原理。
• 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 实验1: 观察KMnO4溶于水的过程
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中，各种形式能量的总量保持 不变。
• 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。
• 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。
• 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？
营养素 100g牛奶中的含量 100g牛奶能提供的能量
糖类
4.7 g
80kJ
脂肪
3.9 g
140kJ
蛋白质
3.3 g
56kJ
• 不难发现，相同质量的脂肪提供的能量最高，故 脂肪有高能量物质之称。
探究：物质三态变化中的能量变化。