内容正文:
第三章 物态变化
第2节 熔化和凝固
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知识点1 物态变化
1.定义:物质各种状态间的变化叫作物态变化。
(指物质存在的状态发生了变化,与物体的形状无关)
2.物质常见的三种状态:固态、液态、气态。
3.发生物态变化时,要伴随一个吸热或放热的过程。
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点拨:固态、液态和气态是物质常见的三种状态。物态变
化与温度有关,伴随着吸热或放热。随着温度的变化,物质会
在固、液、气三种状态之间变化。熔化不是“融化”,也不是
“溶化”,“融化”特指冰、雪受热后化成水的过程,在物理中,属
于熔化;“溶化”指固体溶解在水或其他溶剂中。“气态”不可写
成“汽态”,“气体”不可写成“汽体”。
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知识点2 熔化和凝固
1.熔化:物体从固态变成液态的过程。
特点:熔化要吸热。
点拨:从冰箱冷冻室中取出一块冰块放入碗中,在室温下不
久冰块就开始熔化,之后一段时间内碗里都是冰和水的混合物。
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2.凝固:物质从液态变成固态的过程。
特点:凝固要放热。
点拨:夏天,喝冰凉的饮料,在饮料中加上几块冰,而不
是直接加冷水。因为冰块的温度更低,而且冰块在熔化成水的
过程中吸热,从而可以使饮料的温度下降得更多。北方冬天,
为了很好地保存蔬菜,通常会在菜窖里放几桶水,可以利用水
凝固成冰时放出的热使菜窖内的温度不会太低。
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知识点3 研究固体熔化时温度的变化规律
1.利用海波和石蜡进行实验探究
(1)安装实验器材时应按照“自下而上”的顺序进行。根据
酒精灯的外焰调节陶土网的高度,根据水的高度调节试管的高度。
. .
6
(2)目的是避免加热时间过短或过长,影响实验效果。
(3)水浴法加热的好处:①受热均匀;②温度变化平稳,
便于观察和记录。
(4)记录温度的时间间隔不要太长,否则可能记录不到
物质熔化时温度不变的过程。
(5)目的是对比熔化过程和熔化结束后温度的变化规律。
. .
. .
7
2.总结规律
(1)实验中宜选用微小颗粒固体。
(2)采用水浴法加热,使物质受热更均匀,同时温度上升较
慢,便于及时记录各个时刻的温度。
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(3)固体的熔化过程
①海波的熔化过程:
.从图像可知此种固体是晶体。
.海波的熔点是,凝固点也是 。
.段是固态,段是固液共存态, 段是液态。
.熔化过程持续 。
.熔化时的特点:不断吸热,但温度保持不变,直到完全熔化。
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②石蜡的熔化过程:
石蜡在熔化过程中先变软,后变稀,最后熔化为液体,且
随着加热时间的延续温度逐渐升高。
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点拨:使物质均匀受热的三种方法
①水浴法;②将物质研碎;③在加热过程中可以使用搅拌器
不断搅拌,切勿将温度计当作搅拌器使用。
巧学巧记:探究固体熔化的实验
①利用水浴加热;②可用 左右的温水,等待测物质
的温度升到 时,开始记录;③应选择较细的试管,以增
大海波的受热面积,且装入试管中的海波不宜过多;④对海波
的加热应较缓慢,为此可在烧杯中加一支温度计,用来监测烧
杯中水的温度。
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3.液体凝固时温度的变化规律
(1)海波的凝固过程:对液态海波停止加热后,温度逐
渐降低,当温度降到 时,液态海波开始凝固。在凝固过
程中,海波的温度保持不变,直至凝固完毕,温度才会继续下
降。
(2)石蜡的凝固过程:停止加热后,石蜡由稀变稠,又
变成固态,温度不断降低。
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(3)由于凝固是熔化的逆过程,当物质从液态变成固态
时,会向外界放出热量。
点拨:任何固体的熔化都要吸收热量,液体的凝固都要放
出热量。#6
知识点4 熔点和凝固点
1.固体分为晶体和非晶体两大类
(1)晶体:在熔化过程中尽管不断吸热,温度却保持不
变,有固定的熔化温度的固体。比如碘、冰、萘、石英、明矾、
海波、食盐、各种金属等。
(2)非晶体:在熔化过程中,只要不断吸热,温度就不
断上升,没有固定熔化温度的固体。比如松香、玻璃、橡胶、
石蜡、蜂蜡等。
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注意:(1)晶体在熔化过程中,要不断吸热,但温度不
变,直到完全熔化,继续吸热温度才升高。
(2)液体凝固成晶体的过程中,要不断放热,但温度不变,
直到完全凝固,继续放热温度才降低。
(3)晶体有固定的熔点和凝固点。
点拨:①如果水中溶盐,凝固点会明显下降;②当晶体的温
度正好处于熔点时,有三种可能状态:固态、固液共存态、液态。
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2.熔点和凝固点
(1)熔点:晶体熔化时的温度叫作熔点。晶体不同,熔
点一般也不同。非晶体没有固定的熔化温度。标准大气压下冰
的熔点是 。
(2)凝固点:液体凝固形成晶体时也有固定的凝固温度,
这个温度叫作凝固点。非晶体没有固定的凝固温度。标准大气
压下水的凝固点是 。#2.2
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(3)同一种物质的熔点和凝固点相同。例如水的凝固点
是,冰的熔点是 。
拓展:如果在一种物质中掺入其他物质,则该物质的熔点
与凝固点会发生变化。例如在水中加入食盐或酒精,可降低水
的凝固点(冰的熔点),所以冬天在大量积雪的公路上撒盐可
以降低冰雪的熔点,加速冰雪的熔化。#2.4
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3.熔化图像和凝固图像的分析
(1)晶体的熔化和凝固图像(如图甲所示)#3.1
甲
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(2)非晶体的熔化和凝固图像(如图乙所示)
乙
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(3)晶体和非晶体的区别
晶体 非晶体
物质举例 海波、冰、食盐、水晶、
明矾、各种金属 松香、玻璃、
蜡、沥青
熔点和凝固点 有 无
熔化条件 温度达到熔点继续吸热 持续吸热
凝固条件 温度达到凝固点继续放热 持续放热
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晶体 非晶体
熔化
图像 ________________________
段:物质为固态
段:熔化过程,物质为固液
共存态,吸热,但温度不变
段:物质为液态 ______________________________
熔化过程中,物质吸
收热量,温度升高
续表
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晶体 非晶体
凝固
图像 ________________________
段:物质为液态
段:凝固过程,物质为固液共
存态,放热,但温度不变
段:物质为固态 _________________________
凝固过程中,物质放
出热量,温度降低
续表
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点拨:①根据图像中是否有一段与时间轴平行的线段,判
断是否为晶体;
②根据图像中的曲线是上升还是下降,判断是熔化还是凝固;
③根据图像中水平线段对应的温度判断晶体的熔点
(或凝固点);
④根据图像中水平线的两个端点判断熔化(或凝固)持续
的时间。
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知识点5 熔化吸热与凝固放热的实际应用
1.熔化吸热,凝固放热
晶体在熔化过程中虽然温度保持不变,但要继续吸收热量,
才能确保熔化过程的完成。可见,晶体在熔化过程中吸收的热
量,不是用来升高温度的,而是用来完成熔化的。非晶体熔化
时也要吸收热量。熔化和凝固是相反的两个物理过程,晶体和
非晶体凝固时都要放出热量。
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2.应用
(1)熔化吸热的实例:①夏天喝饮料时加入冰块;②夏
天吃雪糕感到凉快。
(2)凝固放热的实例:①在北方的冬天,为防止冻坏蔬
菜,人们通常在菜窖内放入几桶水,这是利用了水凝固放热,
使菜窖内的温度不会降得太低;②现在人们研制出一种新型材
料,在 的范围内熔化或凝固,可以调节室内温度。
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知识点1 物态变化
典例1 物质各种状态间的变化叫作物态变化,例如冬天河水结
冰,是液态水变为固态冰。下列三个变化中,属于物态变化的
是____(填序号),并仿照示例,写出物态的变化情况:
_______________________________________。
①钢锭在高温下化成钢水 ②铁块在炉火中被烧红 ②玻璃灯被
打碎了
①
钢锭在高温下化成钢水,是固态变成液态
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解题分析:物质从固态变为液态是熔化过程,熔化吸热;从液
体变为固态是凝固过程,凝固放热。
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知识点2 熔化和凝固
典例2 如图所示,春节期间,各地上演“打铁花”民
俗表演活动。表演者先将生铁放进熔炉里变成铁水,
然后击打铁水变成铁花,蔚为壮观。其中,生铁变
成铁水的过程对应的物态变化为______(填物态变
熔化
吸收
解题分析:生铁是固态的铁,铁水是液态的铁,该过程铁由固
态变为液态,对应物态变化为熔化,熔化过程中需要吸收热量。
化名称),此过程需要______(选填“吸收”或“放出”)热量。
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典例3 如图,故宫博物院修文物用上了 打
印技术。 打印过程一般是将固态材料在高
温下变成液态材料,喷头将液态材料挤出,
材料冷却后形成立体实物。在此过程中,材
料经历的物态变化是( )
C
A.熔化 B.凝固
C.先熔化再凝固 D.先凝固再熔化
解题分析:熔化是指物质由固态转变成液态,熔化要吸热;凝
固是指物质由液态转变成固态,凝固要放热。
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知识点3 研究固体熔化时温度的变化规律
典例4 在“探究冰和蜡熔化时温度变化规律”的实验中:
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(1)如图甲所示,组装器材的顺序是__________(选填“从上
至下”或“从下至上”),用水浴法给试管中的冰加热的好处是
______________。为完成本实验还需要的测量工具是______。
从下至上
使冰受热均匀
秒表
解题分析:要正确解决此题,需要掌握酒精灯与温度计的使用
规则。要用酒精灯的外焰加热,温度计的玻璃泡要浸没在被测
液体中,但不能碰到容器壁或容器底;水浴法加热可以使受热
均匀;从数据可以发现,还需要计时工具。
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(2)实验数据如下表所示,请在图乙中画出冰熔化的图像。
时间/ 0 1 2 3 4 5 6 7 …
冰的温度/ 0 0 0 0 5 10 …
冰的状态 固态 固态 固态 固、
液 固、
液 液态 液态 液态 …
蜡的温度/ 35.0 40.0 45.0 49.5 54 58.3 62.5 66.6 …
蜡的状态 固态 固态 固态 变软 变稀 液态 液态 液态 …
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解题分析:根据表格中的数据描点,并用平滑的曲线将各点连
接起来。
【答案】如图所示
(3)分析表中数据会发现冰熔化过程中温度__________,蜡
熔化过程中温度__________;某同学在实验中发现冰熔化时恒
温过程不明显,出现这种现象可能的原因是________________
_______________。
保持不变
不断升高
冰的质量小
(或火焰太大)
解题分析:由表格中数据知,冰在熔化过程中温度保持不变,
蜡在熔化过程中温度不断升高;冰熔化时恒温不明显,说明熔
化过快,可能是冰的质量较小、火焰太大等。
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(4)如图丙所示为给冰加热时温度计的放大图,读数方法正
确的是___(选填“”“”或“”),此时示数为___ ,试管中
的物质是____态。
3
液
解题分析:读数时,视线要与温度计中液柱的液面相平,故
读数方法正确;此时刻度为零上刻度,示数为 ;从表中可
以看出在 时该物质处于液态。
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(5)另一组同学为了使冰更快受热,采用了如图丁所示装置,
你认为该装置的不足是__________________________________
_____。
物质受热不均匀,试管受热不均匀易
爆裂
解题分析:如果直接用酒精灯对试管加热,一是冰受热不均匀
且熔化时间短,不易观察现象;二是试管受热不均匀可能会发
生爆裂现象。
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(6)如图戊所示,小红未对冰进行加热,可是冰仍然熔化了,
于是小红认为冰的熔化不需要吸热。她的看法是______
(选填“正确”或“错误”)的。
错误
解题分析:冰的熔点较低,会从周围环境中吸收热量而熔化。
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知识点4 熔点和凝固点
典例5 如图是“探究某物质熔化和凝固规律”
的实验图像。据图分析:该物质熔化过程持
续了___。 段是该物质的______
3
熔化
温度
固液共存态
晶体
45
(选填“熔化”或“凝固”)阶段,图中反映的特点是吸收热量但
______不变。在 时,该物质处于____________
(选填“液态”“固态”或“固液共存态”)。经判断该物质属于
______(选填“晶体”或“非晶体”),凝固点是____ 。
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解题分析:熔化图像的横坐标表示时间,纵坐标表示温度,而
图中 段温度不变的阶段就是熔化过程。
解题分析:晶体在熔化或凝固时的温度是熔点或凝固点。晶体
在熔化过程或凝固过程中处于固液共存态。从开始熔化到完全
熔化所用时间就是物态变化经历的时间。
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典例6 回收黄金的工作人员使用火枪喷
出的火焰把装在坩埚里的黄金熔化,坩
埚一直为固态;表中是三种常见的坩埚
熔点和火焰温度,已知黄金的熔点为
,则选项中的组合可以用于熔炼
黄金的是( )
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坩埚类型 熔点/
石墨坩埚 3 652
石英坩埚 1 713
黏土坩埚
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燃料类型 火焰最高温度/
甲烷 900
丁烷 1 500
乙炔(加氧) 3 000
A.石墨坩埚和甲烷 B.石英坩埚和乙炔(加氧)
C.黏土坩埚和乙炔(加氧) D.石英坩埚和丁烷
续表
√
42
解题分析:根据黄金的熔点来判断,要使黄金熔化,则火焰温
度应高于这个熔点值,且应保证在金属熔化的过程中坩埚能正
常使用,即不会被熔化,据此分析判断。
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知识点5 熔化吸热与凝固放热的实际应用
典例7 小明发现严冬季节水缸里的水结
冰了,但腌菜缸里的盐水却没有,小明
猜想,水中加入别的物质后,一定会对
水的凝固点产生影响。为了验证这一猜想,他将一些盐放入水
中,并把盐水用容器盛好放入冰箱,研究盐水的凝固过程。每
隔一定时间,小明就观察盐水状态、测出温度,并将凝固过程
记录的温度数据画成了凝固图像如图甲所示。#1
44
(1)从图像中可以看出盐水的凝固是从____到____ ,
凝固过程用了____ 。
10
20
10
解题分析:根据图像可知,凝固过程是温度保持不变的那一段,
即可确定答案。
(2)从图像中得到盐水在凝固时的温度将______(选填“变大”
“变小”或“不变”)。
不变
解题分析:晶体凝固的过程中温度保持不变。
45
(3)实验中盐水的凝固点为____ ,凝固的盐水属于______
(选填“晶体”或“非晶体”)。在第 时物质处于________
___状态。实验验证了小明的猜想,因为与水相比,凝固点变
____(选填“高”或“低”)了。
晶体
固液共存
低
解题分析:从图像可知,温度保持不变时的温度是 ,据
此得出盐水的凝固点;晶体处于凝固过程,故处于固液共存态;
水的凝固点是 ,据此对比水与盐水的凝固点。
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(4)如果将一个装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰
水混合物中,如图乙所示,试管中的冰水混合物中的冰会
_______(选填“变多”“变少”或“不变”)。
变多
解题分析:根据晶体凝固的条件可知,冰水混合物会向盐冰水
混合物放热,由此确定冰水混合物中的水会有部分结冰,则可
判断冰的变化。
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典例8 国庆假期,小东在逛小吃
街时看到了传统手工艺“糖画”的
制作过程。如图甲所示,制作“糖
画”时,舀起高温的液态糖浆,在桌面上将糖浆绘制成各种图
案,糖浆就会慢慢变硬。小东利用红外温度计测量了制作过程
中糖浆的温度随时间的变化图像,如图乙所示。关于“糖画”的
制作过程,下列说法正确的是 ( )
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A.由图乙可知,制作“糖画”使用的糖是非晶体
B.由图乙可知,糖浆凝固过程中的温度先降低,后不变,再降低
C.在图像中 段,糖浆的状态是液态
D.糖浆凝固时一直在放热
解题分析:固态为晶体的物质凝固前放出热量、温度降低,凝
固时放出热量、温度不变,凝固后放出热量、温度下降。
√
$