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- 2021-11-01 发布
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4.3 探究熔化和凝固的特点
图4-3-1
一 熔化和凝固
熔化
物质由________变为________的过程
吸热
凝固
物质由________变为________的过程
放热
二 探究熔化和凝固的特点
1.探究海波熔化和凝固的特点
实验器材:铁架台、酒精灯、火柴、石棉网、烧杯、海波晶粒、搅拌棒、试管、温度计、水、停表。
实验步骤:
(1)按图4-3-2安装实验仪器。
11
图4-3-2
(2)把装有海波______的试管放到盛水的烧杯里。
(3)用酒精灯加热,并用搅棒不断搅动________。
(4)从35 ℃开始,每隔1分钟读一次温度,直到海波晶粒全部熔化后再观察3 min。
(5)把测得的数据记录在表格中,并画出海波熔化时的温度-时间图像。(表格图像略)
(6)当海波晶粒全部熔化为液体后,让它慢慢冷却,每隔1 min记下海波的温度。
实验结论:海波开始熔化时的温度是48 ℃;海波在熔化过程中,继续加热,温度保持________;海波熔化为液体时,继续加热,温度________。
评估交流:(1)实验中采用水浴加热的方法使物质受热均匀,使其温度缓慢上升,便于记录温度值。(2)当晶体的熔点低于水的沸点时,才可以用水浴法加热。(3)温度计的玻璃泡需浸没在海波晶粒的中。
2.探究石蜡熔化和凝固的特点
实验器材:铁架台、酒精灯、火柴、石棉网、烧杯、石蜡碎屑、搅拌棒、试管、温度计、水、停表。
实验步骤:
(1)按装置图安装实验仪器(同图4-3-2)。
(2)把装有石蜡________的试管放到盛水的烧杯里。
(3)用酒精灯加热,并用搅棒不断搅动________。
(4)从40 ℃开始,每隔1 min读一次温度。
(5)把测得的数据记录在表格,并画出石蜡熔化时的温度-时间图像。
(6)把实验装置中的烧杯和酒精灯移去,仔细观察可见,试管中的石蜡会慢慢地从液态变成固态。
实验结论:石蜡在熔化的过程中,温度________。
三 晶体和非晶体
示例
晶体
非晶体
海波、冰、食盐、石墨、金属等
石蜡、松香、玻璃、沥青等
不同点
外形
有规则的几何外形
没有规则的几何外形
熔化(凝固)时温度的变化
熔化(凝固)时温度保持不变,有熔点(凝固点)
熔化(凝固)时温度不断上升(下降),没有熔点(凝固点)
相同点
熔化(凝固)过程吸热(放热)
四 熔化和凝固的“温度-时间”图像
1.晶体熔化曲线解读
如图4-3-3所示,图中AB段为固体吸热升温阶段,BC段为晶体吸热________阶段,CD段为液体吸热升温阶段;熔化所用时间t=____-____。
11
图4-3-3
2.熔化和凝固时“温度—时间”的其他图像
如图4-3-4所示,图甲为__________凝固图像,图乙为__________熔化图像,图丙为__________凝固图像。
图4-3-4
类型一 熔化和凝固现象
例1 下列物态变化中,属于熔化的是( )
A.水沸腾时水面上方出现“白气”
B.盘子里的水晾干了
C.湖水表面结冰
D.铁块化成铁水
[方法指导]运用概念辨析法判断物态变化
熔化是物质由固态变成液态的过程,注意运用概念辨析法解题,要判断是哪一种物态变化,首先要分清物质初末的状态,然后依据相关概念去判断。还可运用口诀“硬吸软”判断物态变化的吸放热情况。
类型二 探究熔化和凝固的特点
例2 用如图4-3-5甲所示装置探究萘熔化时温度的变化规律,请回答下列问题。
图4-3-5
(1)将装有萘的试管放入水中加热,而不是用酒精灯直接对试管加热,这样做不但能使试管受热均匀,而且萘的温度上升速度较________(选填“快”或“慢”),便于及时记录各个时刻的温度。
(2)除如图甲所示实验器材外,还需要的实验器材有火柴、________和________。
11
(3)萘加热一段时间后,可看到烧杯中有“白气”冒出,“白气”是________(填序号)。
A.水蒸气 B.小水珠
(4)图乙是萘熔化时温度随时间变化的图像。从开始熔化到完全熔化,大约持续了________min。[导学号:47732058]
[实验点拨] (1)晶体熔化要吸收热量,温度上升,达到熔点时开始熔化,熔化过程中温度不变。
(2)晶体熔化条件:温度达到熔点,继续吸收热量。
(3)液体凝固成晶体时要不断放热,但温度保持在凝固点不变。
(4)实验中并没有直接用酒精灯对萘加热,而是通过热水对萘加热,这种给物质加热的方法称为“水浴法”。利用“水浴法”给物质加热的好处:①能使物质均匀吸热;②使物质的温度缓慢上升,便于记录温度值。
类型三 晶体和非晶体
例3 如图4-3-6所示是A、B两种物质熔化时的温度-时间图像,其中______物质是晶体,它的熔点是______℃,在第8 min时,这种晶体处于____________状态。[导学号:47732059]
图4-3-6
[方法指导]晶体与非晶体的判别方法
(1)从有无确定的熔点(凝固点)来判断,晶体有固定的熔点(凝固点),非晶体没有熔点(凝固点)。(2)从熔化过程特点来判断,晶体熔化过程中温度不变,状态变化过程是固态→固液共存→液态,而非晶体熔化过程中温度持续升高,状态变化过程是固态→软→稀→液态。(3)从熔化的条件来看,除了都要吸热外,晶体必须达到熔点才开始熔化,而非晶体则不需要。(4)从熔化和凝固图像来判断,图像中有一段平行于时间轴的线段则为晶体,没有则为非晶体。
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课堂反馈(十八)
[探究熔化和凝固的特点]
1.在图18-1中填入物态变化的名称及该物态变化的吸、放热情况。
图18-1
2.冻豆腐(如图18-2所示)以其孔隙多、弹性好、营养丰富、味道鲜美而深受人们喜爱。制作冻豆腐的过程主要是想办法去除新鲜豆腐中的水分。先将鲜豆腐放在冰箱中冷冻,发生________,然后在较高温度下放置一段时间,使冰发生________。(两空均填物态变化名称)
图18-2
3.夏天,我们吃雪糕觉得凉爽,是因为雪糕在口中( )
A.液化吸热 B.熔化放热 C.凝固吸热 D.熔化吸热
4.晓雯同学在做探究“物质的熔化规律”的实验时,观察到试管内的物质在熔化过程中温度保持不变,此时温度计示数如图18-3所示,则该物质的熔点是________℃。如果让该物质凝固,如图18-4所示图像中能正确反映该物质凝固过程的是________。
图18-3
图18-4
5.有一种乳白色的固体物质,从250 ℃就开始熔化,直到温度升高到300 ℃时,熔化才结束,这种物质一定是________(选填“晶体”或“非晶体”),此物质在熔化过程中________(选填“吸热”或“放热”)。
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6.下列物质中,全部都是晶体的一组是( )
A.石英、玻璃、金属 B.冰、食盐、金属
C.松香、水晶、金属 D.海波、金刚石、沥青
课时作业(十八)
[第四章 4.3 探究熔化和凝固的特点]
一、选择题
1.夏天,加在饮料里的冰块逐渐消失,其物态变化是( )
A.汽化 B.液化
C.熔化 D.凝固
2.2017·自贡深秋时节,自贡的气温不是很低,但我国北方却是滴水成冰的寒冷。对于滴水成冰这一过程,有关物态变化和吸放热,下列说法正确的是( )
A.物态变化是凝固,放出热量
B.物态变化是汽化,吸收热量
C.物态变化是熔化,吸收热量
D.物态变化是液化,放出热量
3.下列固体中属于晶体的是( )
A.沥青 B.冰
C.松香 D.石蜡
4.2017·岳阳如图18-K-1所示,由冰的熔化曲线可知( )
图18-K-1
A.冰是非晶体
B.冰的熔点为0 ℃
C.冰的熔化过程经历了5 min
D.冰在熔化过程中,吸收热量,温度持续升高
5.在下列“温度随时间变化”的图像中,能反映松香熔化特点的是( )
图18-K-2
6.下列关于物质的熔化和凝固的说法中正确的是( )
A.各种固体都有一定的熔点,不同的固体熔点不同
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B.晶体熔化的温度叫熔点,不同的晶体熔点不同
C.同种晶体的熔点高于它的凝固点
D.晶体熔化过程要吸热,且温度不断升高
7.南极长城站是我国在南极建立的第一个考察基地,而南极气温最低可达-89.2 ℃,则当地应选用的温度计是( )
物质
固态煤油
固态酒精
固态水银
熔点/℃
-30
-117
-39
A.水银温度计 B.酒精温度计
C.煤油温度计 D.三种温度计都行
8.已知液态氢的沸点是-253 ℃,固态氢熔点是-259 ℃,那么-256 ℃的氢是( )
A.液态 B.固态
C.气态 D.固液共存
9.冬天下雪后路面有厚厚的积雪影响交通,为了让雪尽快熔化,人们常在路面积雪上喷洒盐水,这是因为( )
A.盐水使雪的熔点降低
B.盐水使雪的熔点升高
C.盐水使雪的温度升高
D.盐水使雪的温度降低
10.将两种或多种金属(或金属与非金属)在同一容器中加热使其熔合,凝固后得到具有金属特性的熔合物合金。这是制取合金的常用方法之一。试据下表数据判断(加热条件可满足),不宜采用上述方法制取的合金是( )
金属
钠
镁
铝
铜
铁
熔点/℃
97.5
649
660
1083
1535
沸点/℃
883
1090
2467
2567
2750
A.钠铜合金 B.钠铝合金
C.铝铜合金 D.铜铁合金
二、填空题
11.2017·无锡我国首架拥有完全自主知识产权的大型客机C919在上海浦东机场成功起飞。飞机装有无锡某企业生产的3D打印钛合金零件,3D打印技术之一是在高能激光的作用下。钛合金粉末________(选填“吸收”或“放出”)热量,________(填物态变化名称)成液态,然后成型。
12.寒冷的冬天,洗涤沾满油污的盘子,用温度较高的热水洗涤效果特别好。这是由于水温超过了油污的________而使油污________的缘故。
13.民间艺人制作“糖画”时,先将白糖化成糖浆,用勺舀起糖浆在光滑的大理石板上绘制蝴蝶、鱼等图案,等石板上的糖浆________(选填“吸收”或“放出”)热量后就________成了如图18-K-3所示的栩栩如生的“糖画”。
图18-K-3
14.制作冻豆腐时,将鲜豆腐放入电冰箱的冷冻室内,豆腐中含有大量的水,在低温下,水逐渐________(填物态变化的名称)并________热量,水结成冰后有一定的体积,占据一定的空间,等到豆腐冻好以后,拿出冰箱,冰________(填物态变化的名称)
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变成了水,但是冰所占的空间却没变,因此豆腐会有很多孔。
15.如图18-K-4所示是凝固图像,其中表示非晶体凝固的图像是________;表示晶体凝固过程的是________段,此时物质处于________(选填“固”“液”或“固液共存”)态。
图18-K-4
16.一种聚乙烯材料可以在15~40 ℃范围内熔化和凝固,可知这种材料属于________(选填“晶体”或“非晶体”);把它掺在水泥里,制作储热地板和墙壁,可以起到调节室温的作用,这是因为气温高时,__________;气温低时,__________。
三、实验探究题
17.2016·湘潭在“探究晶体熔化和凝固规律”的实验中,绘制出了如图18-K-5所示的图像。
图18-K-5
(1)海波的熔化过程是________(用图中字母表示)段,此过程中海波________(选填“吸”或“放”)热。
(2)海波在D点是________态,在G点是________态。(均选填“固”或“液”)
(3)为了探究不同晶体熔化时吸收的热量是否相同,在相同的烧杯中分别装上80 g的冰和萘,用________(选填“相同”或“不同”)的酒精灯加热,测出它们熔化过程所用的时间如下表所示。由此可知,质量相同的不同晶体熔化时吸收的热量是________(选填“相同”或“不同”)的。
物质
熔化时间/min
冰
9
萘
4
18.有一杯掺有少量酒精的水,小涛同学想测出这杯混合液的凝固温度(已知水的凝固点为0 ℃,酒精的凝固点为-117 ℃)。他将这杯液体放入冰箱的冷冻室内,并将温度计正确插入混合液中,每隔2 min把观察到的现象和数据记入下表中。
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图18-K-6
时间/min
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
温度/℃
4
2
0
-2
-4
-6
-6
-6
-6
-6
-8
状态
液
液
液
液
液
液
固、液
固、
液
固、
液
固、
液
固
固
(1)当实验进行到第22 min时,温度计示数如图18-K-6所示,读数方法正确的是______(选填“A”“B”或“C”),此时混合液的温度是______℃。
(2)该混合液的凝固点是________℃,当实验进行到第17 min时,该混合液体所处的状态是____________态。
(3)由上表可知此混合液属于________(选填“晶体”或“非晶体”)。
(4)在水中掺入酒精,混合液的凝固点比水的凝固点________(选填“高”或“低”)。由以上分析可推测,一定量的水中掺入酒精质量越大,混合液的凝固温度________(选填“越高”“越低”或“不变”)。
11
详解详析
【新知梳理】
一、固态 液态 液态 固态
二、1.实验步骤:(2)晶粒 (3)烧杯里的水
实验结论:不变 升高
2.实验步骤:(1)碎屑 (2)烧杯里的水
实验结论:升高
四、1.熔化 t2 t1 2.晶体 非晶体 非晶体
【应用示例】
例1 D [解析] 水沸腾时水变为水蒸气,上升的水蒸气遇冷液化成小水滴,水蒸气变为小水滴是液化;盘子里的水是液态,水晾干了,是水变成了水蒸气,液态变为气态的过程是汽化;湖水是液态的,冰是固态的,水结冰是由液态变为固态,是凝固;固态的铁块化成液态的铁水,是熔化过程。
例2 (1)慢 (2)停表 搅拌棒 (3)B (4)15
例3 A 80 固液共存
[解析] 晶体在熔化过程中,温度保持在熔点不变。由题图可知:物质A有一定的熔化温度,是晶体;它的熔点是80 ℃;在第8 min时,物质A正在熔化,处于固液共存状态。
【课堂反馈】
1.如图所示
2.凝固 熔化 3.D 4.48 C
5.非晶体 吸热 6.B
【课时作业】
1.C
2.A [解析] 滴水成冰,物质变化前为液态水,变化后为固态的冰,根据物态变化的定义判断其发生的物态变化是凝固,放出热量。
3.B
4.B [解析] 由图知,冰在2~5 min内温度保持0 ℃不变,所以是晶体,其熔点为0 ℃;冰熔化过程持续了5 min-2 min=3 min,冰在熔化过程中,吸收热量,温度不变。
5.D
6.B [解析] 非晶体没有一定的熔点,也没有一定的凝固点;晶体在熔化过程中要吸热,但温度不变,这个温度叫做晶体的熔点。不同晶体的熔点不同;同一种晶体的熔化温度和它的凝固温度是相同的。
7.B [解析] 南极气温最低可达-89.2 ℃,应该选酒精为测温物质,因为酒精的凝固点是-117 ℃,低于南极的最低气温。
8.A
9.A
10.A [解析] 将铜和钠加热到1083 ℃,铜变成了液态,而钠在这时就会变成气态,不会熔合到一起,A错误;将铝和钠加热到660 ℃,都变成了液态,可以制成合金,B
11
正确;将铝和铜加热到1083 ℃时,都变成了液态,可以制成合金,C正确;将铜和铁加热到1535 ℃时,都变成了液态,可以制成合金,D正确。
11.吸收 熔化
12.熔点 熔化
13.放出 凝固
14.凝固 放出 熔化
15.甲 DE 固液共存
16.非晶体 熔化吸热 凝固放热
17.(1)BC 吸 (2)液 固 (3)相同 不同
[解析] (1)BC段表示海波的熔化过程,此过程中海波处于固液共存态。此时海波虽然继续吸热,但温度保持不变。(2)由图像可知,AB段表示海波还没有熔化处于固态,BC段是海波的熔化过程,CD段表示海波已经熔化完毕,故D点处于液态,EF段表示凝固过程,在F点已经凝固完毕,故G点处于固态。(3)在相同的烧杯中分别装上80 g的冰和萘,用同样的酒精灯加热,根据表格中物质完全熔化所需的时间可以看出:质量相同的不同晶体熔化成液体时吸收的热量是不同的。
18.[导学号:47732216](1)B -11 (2)-6 固液共存 (3)晶体 (4)低 越低
[解析] (1)温度计读数时,视线要与液柱的上表面保持相平,故A、C错误,B正确。图中温度计的一个大格表示10 ℃,里面有10个小格,因此它的分度值为1 ℃,读数为-11 ℃。
(2)混合液从第10 min到第18 min温度一直保持在-6 ℃不变,所以混合液的凝固点是-6 ℃;在第10 min之前物质处于液态,第10 min到第18 min物质处于固、液共存状态,第18 min之后物质处于固态,所以第17 min时,物质处于固液共存态。
(3)表中所示混合液有固定的凝固点,该物质是晶体。
(4)水的凝固点是0 ℃,掺入酒精后混合液的凝固点变成了-6 ℃,凝固点降低了。已知水的凝固点为0 ℃,酒精的凝固点为-117 ℃,一定量的水中掺入酒精质量越大,混合液的凝固温度越低。
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