4.剖析物质变化中的能量变化(知识点)

第四章剖析物质变化中的能量变化

§4.1物质在溶解过程在有能量变化吗？

引言：当煤、石油、天然气和食物在转化为其他物质时，给人们提供了各种形式的能量，在物质变化中，能量从一种形式转化为另一种形式。

物质存在三态：固态（s）、气态（g）液态（l），物质的三态在转化过程也伴随着能量的转换。

吸收能量吸收能量

固态（体）液体气态（体）

放出能量放出能量

在我们生活中经常利用三态变化来调整环境温度。

拓展：能源的种类：四种分类法

来自太阳：生物质能，风能，煤，石

油等。

①从能源的形成和来源角度来自地球内部：地热能等。

来自核反应：裂变能、聚变能。

来自天体间引力：潮汐能。

②从能源利用状况角度分

常规能源：石油、煤、天然气、水、生物等。

新能源：核能、地热能、海洋能。

③从能源的原有形态是否改变的角度分

一次能源——自然界现存的一次能源：煤炭、石油、天然气。

二次能源——由一次能源加工转换而成的二次能源：电、氢能、

汽油等。

④从能源是否能循环再生角度看

可再生能源：水力、沼气等。

不可再生能源：煤、石油等。

一、物质溶解过程中的热现象

NH4Cl溶解是吸热的，NaOH溶解是放热的，而NaCl溶解放热和吸热

均不明显。

二、溶解的二个过程

溶质溶解在水里，通常发生两个过程，一是溶质分子（或离子）受到水分子作用，向水中扩散的过程，在这种过程中，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，这是一个物理过程（物理变化）。

另一个过程则是溶质分子或离子和水分子又结合成水合分子或水合离子的过程，这种过程放出热量是一个化学过程。

小结：扩散的过程水合过程

溶解中的变化物理变化（物理过程）化学变化（化学过程）溶解中的能量变化吸热放热在溶解时：

①当扩散过程吸收热量＞水合过程放出的热量时，则总体表现为吸热。

②当扩散过程吸收热量＜水合过程放出的热量时，则总体表现为放热。

③当扩散过程吸收热量≈水合过程放出的热量时，则总体表现为无显著

的热量变化。

三、溶解和结晶

结晶——将固体溶质的水溶液放在敞口的容器中让水慢慢地蒸发，或改变温度都可能使晶态溶质从溶液中析出，这个过程称为结晶。

①溶解和结晶是两个相反的过程，但在一定条件下恰恰又上是同时进行的两

个过程。

②溶解和结晶两个相反的过程是可逆的，我们可用“”来表示溶解平衡。

即：溶解

固体溶质溶液中的溶质

结晶

注意：⑴溶解平衡是一个动态平衡，它始终在进行着溶解和结晶两个相反的过程，只是结晶和溶解两个速度相等，所以我们看不出溶解与结晶的

变化。（但是若在饱和溶液中放一块不规则形状的晶体，一段时间后

变规则形状晶体）。

⑵从溶液中提取溶解的固体物质一般规律：

①随着温度的变化而溶解度变化不大的物质，一般是用蒸发溶剂的方

法从溶液中提取。

②溶解度受温度的改变而变化较大的固体物质，一般是用重结晶法从

溶液中提取。即用冷却热的饱和溶液的方法来使溶质结晶析出。

③在饱和溶液中加无水盐，但遇水分子后可形成含结晶水的晶体。

晶体会变大。但溶液的S、Cmol/L不变（C%也不变）。溶质、溶

剂的质量均变小。

四、结晶水合物

1、晶体与结晶水合物定义

晶体——这种自发形成

．．．．且具有规则几何形状的固体叫做晶体。

结晶水合物——有些晶体在溶液中析出形成晶体时会结合一定数目的水

分子，这种含有一定的结晶水的晶体叫结晶水合物。

结晶水合物有固定的熔点，∴它们是纯净物

2、风化与潮解

风化——有些结晶水合物在室温和干燥空气中会失去一部分或全部结

晶水。这种现象叫风化。

由于风化会失去结晶水，∴风化为化学变化。

潮解——有些晶体能吸收空气中是水份，在晶体表面逐步形成溶液，这

种现象叫潮解。

潮解一般被看作为物理变化。

潮解与风化属于自然形成，并非人们刻意去完成的变化。

3、几种常见的晶体

①常见的结晶水合物：

胆矾：CuSO

4·5H

2

O 皓矾：ZnSO

4

·7H

2

O

绿矾：FeSO

4·7H

2

O

芒硝：Na

2SO

4

·10H

2

O

石碱：Na

2CO

3

·10H

2

O 泻盐：MgSO

4

·7H

2

O

明矾：KAl(SO

4)

2

·12H

2

O

石膏：生石膏 CaSO

4·2H

2

O 熟石膏2CaSO

4

·H

2

O

②不含结晶水的晶体：食盐NaCl 硝酸钾KNO

3

等

§4.2化学变化中的能量变化

一、化学反应中的热效应

1、几个基本概念

①反应的热效应——（化学反应中普遍伴随着热量变化）人们把反应时所放出

或吸收的热量叫做“反应的热效应”。

②放热反应——释放热量的反应叫做“放热反应”。用+Q表示。

如 2H

2＋O

2

—点燃→2H

2

O ＋Q是放热反应

CH

4＋2O

2

—点燃→CO

2

+ 2H

2

O ＋Q也是放热反应

③吸热反应——吸收热量的反应叫做“吸热反应”。用-Q表示。

如 C + CO

2

—高温→2CO -Q

CaCO

3—锻烧→CaO + CO

2

-Q

2、中和热的测定

中和热——酸和碱发生的离子互换反应叫做中和反应，中和反应生成1mol 水所放出的热量，叫做中和热。

二、化学变化中的能量变化

1、化学能

——这种潜藏在物质内部，只有在化学反应时释放出来的能量，化学家们称它为化学能。

小结：①在放热反应中，生成物的总能量

一定低于反应物的总能量。

∴放热反应，反应物释放出能量后

转变为生成物。生成物的总能量低

②在吸热反应中生成物的能量总和

必定高于反应物的能量总和。

∴吸热反应中，反应物必须吸收外

界提供热量才能转变为生成物。反应物的总能量低

结论：放热反应的过程，是储存在物质内部的能量转化为热能等释放出来的过程。

吸热反应的过程是热能等转化为物质内部的能量而被储存起来的过程。

2、反应热——当化学反应过程释放出或吸收的能量表现为热量时，反应物具

有的能量和与生成物具有的能量总和的差值，即为反应热。

Q

反应热 = ∑Q

反应物

- ∑Q

生成物

若Q为正值即为放热反应；若Q为负值即为吸热反应。

3、反应热与生成物稳定性的关系。

①大量事实表明，当物质化合时，放出能量越多，生成物的热稳定性越大。

②∴在化合反应中生成相等物质的量的生成物时，放出或吸收热量的大小

是生成物热稳定性的有效标态。（注意比较时一定要等物质的量）

三、热化学方程式

1、热化学方程式定义

表示化学反应所放出或吸收的热量的化学方程式。

（燃烧热——1mol可燃物充分燃烧生成稳定化合物时的反应热又称燃烧热）。

2、热化学方程式意义