1.5 跨学科实践：设计海水淡化装置（题型专练）物理新教材北师大版八年级上册

**基本信息** 以海水淡化为载体，系统整合物态变化、实验装置分析与跨学科应用，通过题型分类提炼解题方法，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |水循环与物态变化辨析|3题|区分淡化/晒盐/水循环对应的物态变化，明确吸放热关系|从自然界水循环切入，建立汽化-液化核心物态变化认知| |海水淡化方法原理判断|3题|加热冷凝对应蒸馏，低温结冰对应冷冻，薄膜过滤对应反渗透|基于物态变化原理，延伸三种淡化技术的原理判断| |太阳能淡化装置结构分析|2题|分析加热/冷凝/收集部件功能，优化材料与光照面积|从原理到实践，构建装置结构与物态变化的对应模型| |装置优化与误差分析|3题|从汽化提速、液化促进、减少流失三角度提出改进方案|结合实验数据与实际案例，培养科学探究与效率分析能力| |水资源综合与跨学科应用|3题|结合物理物态变化与地理水资源知识综合简答|拓展至水资源保护与利用，体现科学态度与社会责任|

1.5 跨学科实践：设计海水淡化装置 题型01 水循环与海水相关物态变化辨析 题型02 三类海水淡化方法原理判断 题型03 简易太阳能淡化装置结构分析 题型04 装置优化与实验误差、效率分析 题型05 水资源综合与跨学科应用简答 ▌题型01 水循环与海水相关物态变化辨析 1、海水淡化核心依托两种物态变化： 、 ，二者组合完成海水脱盐。 2、自然界水循环中，海洋中的水吸热发生 变成水蒸气；高空水蒸气遇冷 形成雨水。 3、海水晒盐原理：海水中水分 散失，盐分留存结晶，属于蒸发汽化。 4、解题思路：区分淡化、晒盐、水循环对应的物态，分清汽化 热、液化 热。 1．水是地球上宝贵的自然资源，关于大自然中的“水循环”，下列说法中正确的是（　　） A．大地表层的水变成水蒸气会放热 B．水蒸气在寒冷的高空液化需要吸热 C．水蒸气在寒冷的高空凝固成冰晶 D．小冰晶在下落过程中熔化成小雨滴 2．水是生命之源，其存在的方式与状态随环境和气候经常发生变化，且循环往复，如图所示。以下关于水的物态变化及吸放热，解释正确的是（　　） A．阳光普照海洋，海水吸热升华形成水蒸气 B．小水滴遇到更寒冷的气流，凝华成小冰晶，形成冰雹 C．冬天，水蒸气在寒冷的高空急剧降温凝华成小冰晶，形成雪花 D．水蒸气上升到高空，与冷空气接触，有的液化成小水滴或凝固成小冰晶，形成云 3．如图是水循环过程的示意简图。过程①的物态变化是________，实施人工降雨主要是对过程________进行人为干预加快其进程。 ▌题型02 三类海水淡化方法原理判断 1、蒸馏法：先将海水加热 成水蒸气，再降温液化得到淡水，课本重点实验方案。 2、冷冻法：海水降温 析出纯冰，冰 得到淡水，利用盐与水凝固温度不同。 3、反渗透法：依靠半透膜只允许水分子通过，截留盐分，属于物理过滤分离。 4、解题技巧：题目出现加热、冷凝对应蒸馏；低温结冰对应冷冻；薄膜过滤对应反渗透。 4．据有关资料介绍，目前全球海水淡化日产量约为3500万立方米，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的用水问题。现在所用的海水淡化的方法有很多种，其中一种是蒸馏法，即将海水中的水蒸发而把盐留下，再将水蒸气冷凝为液态的淡水。加热蒸馏原理如图所示，以上过程中涉及到的物态变化有_______。对应热量的关系是_______。 5．如图是海水淡化装置的简易图，下列说法合理的是（　　） A．图中发生的物态变化是先液化后汽化 B．海水可以淡化所以我们可以不用节约用水 C．图中的海水淡化装置放在阳光下会减慢淡化速度 D．除图中的方法外海水淡化还可采用冷冻法、反渗透法等 6．目前全球海水淡化日产量约为3500万平方米，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的用水问题。现在所用海水淡化的方法有很多种，其中一种是蒸馏法，使海水中的水变成水蒸气而把盐留下，再将水蒸气冷凝为液态的淡水。以下说法正确的有（　　） A．水变成水蒸气是汽化现象 B．水变成水蒸气的过程中放热 C．水蒸气变成小水滴是凝固现象 D．水蒸气变成小水滴的过程中吸热 ▌题型03 简易太阳能淡化装置结构分析 1、装置加热部件：依靠 给海水供热，加快海水汽化速度。 2、冷凝部件：倾斜透明盖板，水蒸气遇冷盖板 形成淡水水滴。 3、收集结构：盖板低处设置导流槽，汇聚液化后的淡水单独储存。 4、优化思路：盖板选用导热性好的材料、增大光照接触面积，提升淡化效率。 7．淡水资源缺乏已是一个世界性的普遍现象，利用太阳能、海水等资源获得淡水具有重要的战略意义。如图所示为小明设计的太阳能海水淡化器，在海水淡化过程中发生的物态变化是（　　） A．先升华后液化 B．先汽化后凝固 C．先汽化后液化 D．先液化后汽化 8．海水淡化的方法有很多，其中常用的方法有冷冻法、反渗透法和蒸馏法。如图所示是利用太阳能蒸馏技术淡化海水的原理示意图，它是把海水加热使海水_________产生水蒸气，再让水蒸气遇冷_________变成蒸馏水（填物态变化名称）。 ▌题型04 装置优化与实验误差、效率分析 1、汽化提速方案：提升海水初始温度、增大海水与阳光接触 。 2、液化提速方案：降低透明盖板温度，增大盖板内外温度差值。 3、效率损耗原因：装置密封不严，水蒸气外泄；盖板隔热差，降温不充分。 4、解题思维：从加快汽化、促进液化、减少水汽流失三个角度写改进方法。 9．阅读短文，回答问题。 新的水纯化技术，可以为世界解渴 全世界18亿人常年缺水，如何利用太阳能进行海水淡化，是人类水资源领域共同关注的焦点。2019年，33岁的南京大学教授朱嘉及其团队，模仿蘑菇的碳基吸收体，设计制作了集热蒸发一体化的人工蒸腾器件，如图是它的结构示意图。 供水通道利用毛细效应，把水供应到碳基吸收体上，碳基吸收体具有吸光性强且内部热导很低的特性，使其只能给界面处的水加热，让水一层一层蒸发。顶端像蘑菇一样的伞状结构，增大了水的表面积。这种材料和结构的巧妙设计使光蒸汽转化效率显著提高。在供水通道与海水接触处，团队受睡莲叶启发，设计了多级结构。成功实现水蒸发后，盐全部躺在容器底部，让水和盐溶质完全分离。保障器件不结垢，能长效利用。 这项变革性水纯化技术，便携、高效、低成本、无污染，让太阳能海水淡化技术成功产业化，为世界解渴、造福全人类。 （1）通过器件收集到大量的水蒸气，还要经历 _____（填写物态变化名称），才能变成淡水，这一过程需要 _____（填“吸热”或“放热”）。 （2）人工蒸腾器件在提高光蒸汽转化效率方面的做法有 _____（写出一条即可）。 10．古法晒盐是人们利用自然风力和光照等条件、使海水（或盐湖水）中的水分蒸发，盐分析出结晶，从而获取盐的过程。某小组同学模拟古法晒盐。探究影响液体蒸发快慢的因素。他们取质量相同、浓度相同的盐水，在不同条件下观察其蒸发情况，实验数据记录如下表： 实验序号 盐水质量 盐水温度 盐水表面积 液面上方空气流速 相同时间内剩余盐水的质量 1 20 常温 大 不流动 18.2 2 20 常温 小 不流动 19.4 3 20 较高 大 不流动 17.0 4 20 常温 大 流动（吹风） 17.6 （1）实验中，通过比较______来判断盐水蒸发的快慢。 （2）比较1、2两组实验数据，可得出结论：______。 （3）比较______两组实验数据，可探究液体蒸发的快慢与液体温度的关系。 （4）通过本次实验探究，请你提出一种缩短晒盐时间的可行办法：______。 11．请阅读《海水淡化，为世界解渴》并回答。 海水淡化，为世界解渴 水是生命之源，在全球面临缺水的严峻情况下，海水淡化成为水资源领域科学家们共同关注的焦点。所谓海水淡化就是从海水中取得淡水的过程，目前的方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法以及碳酸铵离子交换法。 最早投入工业化应用的是蒸馏法海水淡化技术，甲图是其原理图，通过加热海水使之沸腾为蒸气，再把蒸气冷凝成淡水，在此过程中即使在污染严重、高生物活性的海水环境中也能产出纯度高的淡水。 我国科学家朱嘉教授团队于2019年打破技术垄断，研发出新材料——纳米黑金，首次用于海水淡化。他们模仿蘑菇的碳基吸收体，设计制作了一种太阳能蒸汽驱动的反渗透装置，乙图是它的结构示意图。该装置供水通道利用毛细效应，把水供应到碳基吸收体（主要由纳米黑金材料构成）上，碳基吸收体具有吸光性强且内部热导很低的特性，使其只能给界面处的水加热，让水一层一层蒸发。顶端像蘑菇一样的伞状结构，增大了水的表面积。这种材料和结构的巧妙设计使光蒸汽转化效率显著提高。在供水通道与海水接触处，团队受睡莲叶启发，设计了多级结构。成功实现水蒸发后，盐全部躺在容器底部，让水和盐溶质完全分离，保障器件不结垢，能长效利用。这项变革性水纯化技术，产水速度快、产水质量高、适用于各种水质、低成本、无污染，让太阳能海水淡化技术成功产业化，为世界解渴，造福全人类。 （1）请你归纳出利用图甲和图乙淡化海水需要经历的过程。（此题有两空需要作答） （2）请你简述我国科学家研发的海水淡化装置的优点。 （3）请列举我国科学家的海水淡化技术还可以运用在哪些方面? ▌题型05 水资源综合与跨学科应用简答 1、地球水资源：可直接利用淡水资源占比 ，海水占绝大多数。 2、坎儿井节水原理：地下暗渠减小液体表面积、降低液体温度，减弱 。 3、工业海水淡化优势：缓解淡水短缺；缺点是设备成本高、能耗较大。 4、解题方法：结合物态变化知识，结合地理水资源知识综合作答。 12．请根据物态变化相关知识回答以下问题。 （1）北京冬奥会开幕式上，世界级非物质文化遗产“二十四节气”首次变身为倒计时器，在描述二十四节气的诗词中蕴含丰富的物理知识，以下诗句对应物态变化正确的是（　　） A．白露垂珠滴秋月——熔化 B．一朝秋暮露成霜——凝华 C．瀚海阑干百丈冰——凝固 D．烛炬成灰泪始干——汽化 （2）如图所示，陆地和海洋表面的水通过水循环进入大气，大气中的水蒸气上升到温度较低的高空，________成小水珠或________成小冰晶，由此形成一朵朵白云；白云的小冰晶凝聚变大，下落过程中________成大水珠形成雨。 （3）（本题选填图中序号）沙漠地区年降雨量不足100毫米，这是缺乏水循环中的________；人工降雨促进的是水循环中的________。 13．在我们的地球上，水存在三种状态在不断地相互转化。由于水的物态变化，形成了海洋、陆地、大气间的水循环。地球上水的储量虽然很多，但是淡水资源非常紧张，仅占全球总水量的百分之二点七。在干旱地区可通过人工降雨的方法向天取水，其中一种人工降雨的方法是把干冰（固态二氧化碳）播撒到冷云中，使其周围环境温度降低，空气中的水蒸气迅速凝结成小水滴或小冰晶，导致降雨。水是生命之源，人类一直重视水资源的利用和保护。建造水库便是重要措施之一。 （1）人工降雨过程中包含哪些物态变化过程：______。 （2）怎样才能有效、合理地使用水资源呢？请你提出两条合理的建议。 ①______； ②______。 14．请仔细阅读下文，按要求回答问题。 水的循环 地球是一个大水球，由于地球上有了水，生命才得以延续，人类才得以繁衍生息。水是生命之源，是人类环境的重要组成部分。地球上的水在不断地循环着，江、河、湖、海以及大地表层中的 ，当含有很多水蒸气的空气升入高空时，水蒸气的温度降低 或 ，这就形成了云，在一定条件下，云中的小水滴和小冰晶越来越大，就会下落，在下落过程中，小冰晶又变成小水滴，与原来的水滴一起落入江河湖海，洒向茫茫大地，这就形成了雨。 （1）请依次写出文中画线处涉及的物态变化______、______、______； （2）水是生命之源，它在生活中的用途非常广泛。我国北方地区冬季贮菜时，人们常在地窖里放几桶水，这是利用水的______（填物态变化名称）来______热，以防止地窖里的菜被冻坏；冬季在空调房间里，人们也常会放盆水，这是利用水的______（填物态变化名称）来提高房间里的空气湿度； （3）我国是一个缺水的国家，节约用水应从我做起，请你写出日常生活中两项节水措施：①______；②______。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.5 跨学科实践：设计海水淡化装置 题型01 水循环与海水相关物态变化辨析 题型02 三类海水淡化方法原理判断 题型03 简易太阳能淡化装置结构分析 题型04 装置优化与实验误差、效率分析 题型05 水资源综合与跨学科应用简答 ▌题型01 水循环与海水相关物态变化辨析 1、海水淡化核心依托两种物态变化：汽化、液化，二者组合完成海水脱盐。 2、自然界水循环中，海洋中的水吸热发生汽化变成水蒸气；高空水蒸气遇冷液化形成雨水。 3、海水晒盐原理：海水中水分汽化散失，盐分留存结晶，属于蒸发汽化。 4、解题思路：区分淡化、晒盐、水循环对应的物态，分清汽化吸热、液化放热。 1．水是地球上宝贵的自然资源，关于大自然中的“水循环”，下列说法中正确的是（　　） A．大地表层的水变成水蒸气会放热 B．水蒸气在寒冷的高空液化需要吸热 C．水蒸气在寒冷的高空凝固成冰晶 D．小冰晶在下落过程中熔化成小雨滴 【答案】D 【详解】A．大地表层的水变成水蒸气是汽化现象，汽化过程需要吸热，故A错误； B．水蒸气液化是气态变为液态的过程，液化需要放热，故B错误； C．水蒸气在寒冷高空直接变成冰晶，是气态直接变为固态的凝华现象，而凝固是液态变为固态的过程，故C错误； D．小冰晶在下落过程中吸收热量，由固态变为液态的小雨滴，属于熔化现象，故D正确。 故选D。 2．水是生命之源，其存在的方式与状态随环境和气候经常发生变化，且循环往复，如图所示。以下关于水的物态变化及吸放热，解释正确的是（　　） A．阳光普照海洋，海水吸热升华形成水蒸气 B．小水滴遇到更寒冷的气流，凝华成小冰晶，形成冰雹 C．冬天，水蒸气在寒冷的高空急剧降温凝华成小冰晶，形成雪花 D．水蒸气上升到高空，与冷空气接触，有的液化成小水滴或凝固成小冰晶，形成云 【答案】C 【详解】A．阳光普照海洋，海水吸热变成水蒸气，发生汽化现象，故A错误； B．小水滴遇到更寒冷的气流，形成小冰晶，是液态变成固态的过程，是凝固现象，故B错误； C．冬天，水蒸气在寒冷的高空急剧降温形成小冰晶，是气态变成固态的过程，是凝华现象，故C正确； D．水蒸气上升到高空，与冷空气接触，有的水蒸气遇冷会液化成小水滴或者凝华成小冰晶，悬浮在高空形成云，故D错误。 故选C。 3．如图是水循环过程的示意简图。过程①的物态变化是________，实施人工降雨主要是对过程________进行人为干预加快其进程。 【答案】 汽化 ② 【详解】[1]过程①海洋中的水变成水蒸气，这个过程是液态水变为气态水蒸气，属于汽化现象。 [2]实施人工降雨是通过向云层中播撒干冰等物质，促使云层中的水蒸气迅速遇冷液化或凝华成小水滴、小冰晶，从而加快降雨的形成。图中过程②是水蒸气变为小水滴，属于液化，这正是人工降雨干预的主要环节。 ▌题型02 三类海水淡化方法原理判断 1、蒸馏法：先将海水加热汽化成水蒸气，再降温液化得到淡水，课本重点实验方案。 2、冷冻法：海水降温凝固析出纯冰，冰熔化得到淡水，利用盐与水凝固温度不同。 3、反渗透法：依靠半透膜只允许水分子通过，截留盐分，属于物理过滤分离。 4、解题技巧：题目出现加热、冷凝对应蒸馏；低温结冰对应冷冻；薄膜过滤对应反渗透。 4．据有关资料介绍，目前全球海水淡化日产量约为3500万立方米，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的用水问题。现在所用的海水淡化的方法有很多种，其中一种是蒸馏法，即将海水中的水蒸发而把盐留下，再将水蒸气冷凝为液态的淡水。加热蒸馏原理如图所示，以上过程中涉及到的物态变化有_______。对应热量的关系是_______。 【答案】 汽化和液化 汽化吸热、液化放热 【详解】[1][2]将海水中的水蒸发是液态变成气态，属于汽化现象，汽化吸热；再将水蒸气冷凝为液态的水是气态变成液态，属于液化现象，液化放热。 5．如图是海水淡化装置的简易图，下列说法合理的是（　　） A．图中发生的物态变化是先液化后汽化 B．海水可以淡化所以我们可以不用节约用水 C．图中的海水淡化装置放在阳光下会减慢淡化速度 D．除图中的方法外海水淡化还可采用冷冻法、反渗透法等 【答案】D 【详解】A．图中海水淡化的过程是：海水吸收热量变成水蒸气，这是汽化过程；水蒸气遇到温度较低的透明罩，放热液化成小水珠（淡水）。所以发生的物态变化是先汽化后液化，故A不符合题意； B．虽然海水可以淡化，但淡化过程需要消耗能源，成本较高。淡水资源是宝贵的，我们仍然需要节约用水，故B不符合题意； C．图中的海水淡化装置放在阳光下，可以吸收太阳能，使海水温度升高，从而加快海水的蒸发（汽化）速度，因此会加快淡化速度，故C不符合题意； D．海水淡化的方法有多种，图示的是利用太阳能进行蒸馏的方法，称为蒸馏法或日晒法。除此之外，还有将海水冷冻，使冰（淡水）与盐水分离的冷冻法，以及利用半透膜使水分子通过而盐分被截留的反渗透法等，故D符合题意。 故选D。 6．目前全球海水淡化日产量约为3500万平方米，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的用水问题。现在所用海水淡化的方法有很多种，其中一种是蒸馏法，使海水中的水变成水蒸气而把盐留下，再将水蒸气冷凝为液态的淡水。以下说法正确的有（　　） A．水变成水蒸气是汽化现象 B．水变成水蒸气的过程中放热 C．水蒸气变成小水滴是凝固现象 D．水蒸气变成小水滴的过程中吸热 【答案】A 【详解】AB．水变成水蒸气是汽化现象，这个过程需要吸收热量，故A正确，B错误； CD．水蒸气变成小水滴是液化现象，这个过程需要放出热量，故CD错误。 故选A。 ▌题型03 简易太阳能淡化装置结构分析 1、装置加热部件：依靠太阳能给海水供热，加快海水汽化速度。 2、冷凝部件：倾斜透明盖板，水蒸气遇冷盖板液化形成淡水水滴。 3、收集结构：盖板低处设置导流槽，汇聚液化后的淡水单独储存。 4、优化思路：盖板选用导热性好的材料、增大光照接触面积，提升淡化效率。 7．淡水资源缺乏已是一个世界性的普遍现象，利用太阳能、海水等资源获得淡水具有重要的战略意义。如图所示为小明设计的太阳能海水淡化器，在海水淡化过程中发生的物态变化是（　　） A．先升华后液化 B．先汽化后凝固 C．先汽化后液化 D．先液化后汽化 【答案】C 【详解】容器中的海水从周围吸热后，由液态变为气态，这个过程称为汽化。水蒸气在塑料罩内壁遇冷形成小水珠，又发生了液化现象。 故选C。 8．海水淡化的方法有很多，其中常用的方法有冷冻法、反渗透法和蒸馏法。如图所示是利用太阳能蒸馏技术淡化海水的原理示意图，它是把海水加热使海水_________产生水蒸气，再让水蒸气遇冷_________变成蒸馏水（填物态变化名称）。 【答案】 汽化 液化 【详解】[1]对海水加热，海水吸收热量由液态变为气态，成为水蒸气，该过程发生的物态变化是汽化。 [2]让水蒸气遇冷，水蒸气放出热量，由气态变为液态，得到蒸馏水，该过程发生的物态变化是液化。 ▌题型04 装置优化与实验误差、效率分析 1、汽化提速方案：提升海水初始温度、增大海水与阳光接触面积。 2、液化提速方案：降低透明盖板温度，增大盖板内外温度差值。 3、效率损耗原因：装置密封不严，水蒸气外泄；盖板隔热差，降温不充分。 4、解题思维：从加快汽化、促进液化、减少水汽流失三个角度写改进方法。 9．阅读短文，回答问题。 新的水纯化技术，可以为世界解渴 全世界18亿人常年缺水，如何利用太阳能进行海水淡化，是人类水资源领域共同关注的焦点。2019年，33岁的南京大学教授朱嘉及其团队，模仿蘑菇的碳基吸收体，设计制作了集热蒸发一体化的人工蒸腾器件，如图是它的结构示意图。 供水通道利用毛细效应，把水供应到碳基吸收体上，碳基吸收体具有吸光性强且内部热导很低的特性，使其只能给界面处的水加热，让水一层一层蒸发。顶端像蘑菇一样的伞状结构，增大了水的表面积。这种材料和结构的巧妙设计使光蒸汽转化效率显著提高。在供水通道与海水接触处，团队受睡莲叶启发，设计了多级结构。成功实现水蒸发后，盐全部躺在容器底部，让水和盐溶质完全分离。保障器件不结垢，能长效利用。 这项变革性水纯化技术，便携、高效、低成本、无污染，让太阳能海水淡化技术成功产业化，为世界解渴、造福全人类。 （1）通过器件收集到大量的水蒸气，还要经历 _____（填写物态变化名称），才能变成淡水，这一过程需要 _____（填“吸热”或“放热”）。 （2）人工蒸腾器件在提高光蒸汽转化效率方面的做法有 _____（写出一条即可）。 【答案】 液化 放热 采用伞状结构（采用碳基吸收体） 【详解】（1）[1][2]通过器件收集到大量的水蒸气，水蒸气遇冷液化成小水滴，变成淡水，这个过程放热。 （2）[3]根据题意知，人工蒸腾器采用碳基吸收体，因为碳基吸收体具有吸光性强且内部热导很低的特性，使其只能给界面处的水加热，让水一层一层蒸发；人工蒸腾器顶端像蘑菇一样的伞状结构，增大了水的表面积，能够加快蒸发，这种材料和结构的巧妙设计使光蒸汽转化效率显著提高。 10．古法晒盐是人们利用自然风力和光照等条件、使海水（或盐湖水）中的水分蒸发，盐分析出结晶，从而获取盐的过程。某小组同学模拟古法晒盐。探究影响液体蒸发快慢的因素。他们取质量相同、浓度相同的盐水，在不同条件下观察其蒸发情况，实验数据记录如下表： 实验序号 盐水质量 盐水温度 盐水表面积 液面上方空气流速 相同时间内剩余盐水的质量 1 20 常温 大 不流动 18.2 2 20 常温 小 不流动 19.4 3 20 较高 大 不流动 17.0 4 20 常温 大 流动（吹风） 17.6 （1）实验中，通过比较______来判断盐水蒸发的快慢。 （2）比较1、2两组实验数据，可得出结论：______。 （3）比较______两组实验数据，可探究液体蒸发的快慢与液体温度的关系。 （4）通过本次实验探究，请你提出一种缩短晒盐时间的可行办法：______。 【答案】（1）相同时间内剩余盐水的质量；（2）在液体温度，液面上方空气流速相同的情况下，液体表面积越大，液体蒸发得越快；（3）1、3；（4）白天引高温海水（或盐湖水）入盐田；将海水（或盐湖水）引入面积较大的前滩 【详解】（1）实验初始盐水质量相同，相同时间内蒸发量越大，剩余盐水质量越小，因此通过相同时间内剩余盐水的质量判断蒸发快慢。 （2）根据控制变量法，1、2两组实验控制了温度、液面空气流速不变，只改变了液体表面积，结果表面积更大的盐水剩余质量更小，说明蒸发更快，由此得出结论，在液体温度，液面上方空气流速相同的情况下，液体表面积越大，液体蒸发得越快。 （3）根据控制变量法，探究蒸发快慢与温度的关系，需要控制表面积、液面空气流速不变，只改变温度，符合要求的是1、3两组实验。 （4）根据实验结论：温度越高、表面积越大、液面空气流速越快，蒸发越快，因此可以通过增大盐水表面积、引入温度更高的海水、放在高温通风处晾晒等方法缩短晒盐时间。 11．请阅读《海水淡化，为世界解渴》并回答。 海水淡化，为世界解渴 水是生命之源，在全球面临缺水的严峻情况下，海水淡化成为水资源领域科学家们共同关注的焦点。所谓海水淡化就是从海水中取得淡水的过程，目前的方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法以及碳酸铵离子交换法。 最早投入工业化应用的是蒸馏法海水淡化技术，甲图是其原理图，通过加热海水使之沸腾为蒸气，再把蒸气冷凝成淡水，在此过程中即使在污染严重、高生物活性的海水环境中也能产出纯度高的淡水。 我国科学家朱嘉教授团队于2019年打破技术垄断，研发出新材料——纳米黑金，首次用于海水淡化。他们模仿蘑菇的碳基吸收体，设计制作了一种太阳能蒸汽驱动的反渗透装置，乙图是它的结构示意图。该装置供水通道利用毛细效应，把水供应到碳基吸收体（主要由纳米黑金材料构成）上，碳基吸收体具有吸光性强且内部热导很低的特性，使其只能给界面处的水加热，让水一层一层蒸发。顶端像蘑菇一样的伞状结构，增大了水的表面积。这种材料和结构的巧妙设计使光蒸汽转化效率显著提高。在供水通道与海水接触处，团队受睡莲叶启发，设计了多级结构。成功实现水蒸发后，盐全部躺在容器底部，让水和盐溶质完全分离，保障器件不结垢，能长效利用。这项变革性水纯化技术，产水速度快、产水质量高、适用于各种水质、低成本、无污染，让太阳能海水淡化技术成功产业化，为世界解渴，造福全人类。 （1）请你归纳出利用图甲和图乙淡化海水需要经历的过程。（此题有两空需要作答） （2）请你简述我国科学家研发的海水淡化装置的优点。 （3）请列举我国科学家的海水淡化技术还可以运用在哪些方面? 【答案】（1）汽化，水蒸气；（2）见解析；（3）可以利用在城市污水处理，荒漠地区紧急获取饮用水等方面。 【详解】（1）甲图通过加热海水使之沸腾为蒸气，也就是汽化为水蒸气。 （2）优点为产水速度快、产水质量高、适用于各种水质、低成本、无污染，让太阳能海水淡化技术成功产业化。 （3）可以利用在城市污水处理，荒漠地区紧急获取饮用水等方面。 ▌题型05 水资源综合与跨学科应用简答 1、地球水资源：可直接利用淡水资源占比极少，海水占绝大多数。 2、坎儿井节水原理：地下暗渠减小液体表面积、降低液体温度，减弱蒸发。 3、工业海水淡化优势：缓解淡水短缺；缺点是设备成本高、能耗较大。 4、解题方法：结合物态变化知识，结合地理水资源知识综合作答。 12．请根据物态变化相关知识回答以下问题。 （1）北京冬奥会开幕式上，世界级非物质文化遗产“二十四节气”首次变身为倒计时器，在描述二十四节气的诗词中蕴含丰富的物理知识，以下诗句对应物态变化正确的是（　　） A．白露垂珠滴秋月——熔化 B．一朝秋暮露成霜——凝华 C．瀚海阑干百丈冰——凝固 D．烛炬成灰泪始干——汽化 （2）如图所示，陆地和海洋表面的水通过水循环进入大气，大气中的水蒸气上升到温度较低的高空，________成小水珠或________成小冰晶，由此形成一朵朵白云；白云的小冰晶凝聚变大，下落过程中________成大水珠形成雨。 （3）（本题选填图中序号）沙漠地区年降雨量不足100毫米，这是缺乏水循环中的________；人工降雨促进的是水循环中的________。 【答案】（1）BC；（2） 液化 凝华 熔化；（3） ①③ ② 【详解】（1）A．露是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故A错误； B．霜是空气中的水蒸气遇冷直接凝华形成的小冰晶，故B正确； C．冰是水由液态变为固态凝固形成的，故C正确； D．“泪”是蜡烛由固态熔化形成的液态蜡，故D错误。 故选BC。 （2）[1][2][3]大气中水蒸气遇冷温度降低，由气态变成液态小水珠，属于液化，或由气态变成固体小冰晶，属于凝华，这就形成了云；当在一定条件下，云中的小水滴和小冰晶越来越大，就会下落。在下落过程中，小冰晶吸热熔化又变成小水滴，这就形成了雨。 （3）[1]沙漠地区年降雨量不足100毫米，这是因为沙漠地区空气干燥，在高空中不能形成白云，即缺乏水循环中的汽化过程，即①③。 [2]人工降雨促进的是空气中的水蒸气液化或凝华过程，相当于水循环中的②。 13．在我们的地球上，水存在三种状态在不断地相互转化。由于水的物态变化，形成了海洋、陆地、大气间的水循环。地球上水的储量虽然很多，但是淡水资源非常紧张，仅占全球总水量的百分之二点七。在干旱地区可通过人工降雨的方法向天取水，其中一种人工降雨的方法是把干冰（固态二氧化碳）播撒到冷云中，使其周围环境温度降低，空气中的水蒸气迅速凝结成小水滴或小冰晶，导致降雨。水是生命之源，人类一直重视水资源的利用和保护。建造水库便是重要措施之一。 （1）人工降雨过程中包含哪些物态变化过程：______。 （2）怎样才能有效、合理地使用水资源呢？请你提出两条合理的建议。 ①______； ②______。 【答案】 升华、凝华、液化、熔化 见解析 见解析 【详解】（1）[1]当干冰直接变成气态二氧化碳，这是一个升华过程，吸热过程，空气中的水蒸气变成小冰晶的过程是一个凝华过程，水蒸气变成小水滴是液化过程，小冰晶变成小水滴的过程，是一个熔化过程。 （2）①[2]尽量减少水污染，采用先进技术对污水进行处理。 ②[3]提高水的使用效率和节约用水。 14．请仔细阅读下文，按要求回答问题。 水的循环 地球是一个大水球，由于地球上有了水，生命才得以延续，人类才得以繁衍生息。水是生命之源，是人类环境的重要组成部分。地球上的水在不断地循环着，江、河、湖、海以及大地表层中的水不断蒸发变成水蒸气，当含有很多水蒸气的空气升入高空时，水蒸气的温度降低凝成小水滴或凝成小冰晶，这就形成了云，在一定条件下，云中的小水滴和小冰晶越来越大，就会下落，在下落过程中，小冰晶又变成小水滴，与原来的水滴一起落入江河湖海，洒向茫茫大地，这就形成了雨。 （1）请依次写出文中画线处涉及的物态变化______、______、______； （2）水是生命之源，它在生活中的用途非常广泛。我国北方地区冬季贮菜时，人们常在地窖里放几桶水，这是利用水的______（填物态变化名称）来______热，以防止地窖里的菜被冻坏；冬季在空调房间里，人们也常会放盆水，这是利用水的______（填物态变化名称）来提高房间里的空气湿度； （3）我国是一个缺水的国家，节约用水应从我做起，请你写出日常生活中两项节水措施：①______；②______。 【答案】（1）汽化；液化；凝华；（2）凝固；放；汽化；（3）随手关闭水龙头；淘米水浇花 【详解】（1）[1][2][3]水变成水蒸气是液态变为气态，发生的是汽化现象；水蒸气变成小水滴是气态变为液态，发生的是液化现象；水蒸气直接变成小冰晶是气态变为固态，发生的是凝华现象。 （2）[1][2]我国北方地区冬季贮菜时，人们常在地窖里放几桶水，在温度很低时水就会发生凝固现象变成冰，在凝固过程会向周围放出热量，所以可以防止地窖的菜冻坏。 [3]冬天开空调容易发干，如果地上有盆水，水会汽化成水蒸气防止空气太干燥。 （3）[1][2]节约用水的措施有随手关闭水龙头、淘米水浇花等。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $