【暑假衔接】人教版初中八年级物理暑假自学课 第12讲 熔化与凝固(教师版+学生版)讲义
展开1.理解物质的熔化现象;
2.理解物质的凝固现象;
3.了解熔化与凝固时吸放热规律;
4.认识晶体和非晶体及其物态变化规律;
5.通过实验认识物质熔化规律。
【基础知识】
知识点一、物态变化
1.物质的三态
自然界中物质通常有三种状态:固态、液态、气态。
(1)呈现固态的物质,如常温下的钢铁、石块等,一般称之为固体;
(2)呈现液态的物质,如常温下的水、酒精等,一般称之为液体;
(3)呈现气态的物质,如常温下的氧气、水蒸气等,一般称之为气体。
2.实验探究—水的三种状态
3.物态变化的概念
(1)物质各种状态间的变化叫做物态变化。
(2)物体形状的改变和物质状态的变化不是一回事,物体形状的改变不是物态变化。
物态变化与温度的关系
温度物态变化的决定因素,随着温度的变化,自然界中的物质一般都会发生物态变化。例如,给铁块加热到1538℃时,铁块变成液态的铁水,加热至2750℃时,又会变成气态的贴;给氧气降温至-183℃时,氧气会变成液体的氧,降至-218℃时,又会变成固态的氧。
知识点二、熔化和凝固
1.现象探究
固体加热可以变成液体,液体冷却可以变成固体。
2.熔化和凝固的概念
(1)熔化:物质从固态变为液态的过程叫熔化。如冰熔化成水。
(2)凝固:物质从液态变为固态的过程叫凝固。如水结成冰。
熔化、溶化和融化的区别
1.熔化是指物质从固态变成液态的过程。熔化时要吸收热量,所以火字旁“熔”。例如,给冰块加热,冰块熔化成水。
2.溶化是指固态物质在液体中分散开来,最后变成液体的混合物的现象。要发生溶化必须有液体,所以用三点水旁“溶”。例如,食盐溶于水中,形成盐水。
3.融化特指冰、雪、霜等受热后变成水,多用于文学作品中。
4.在物理学中,在解释有关物理现象时,涉及填写物态变化时,只能用熔化。
3.实验探究—探究固体熔化时温度的变化规律
1.实验时,温度计的玻璃泡要被测物质充分接触,但不能触碰试管壁或试管底。
2.酒精灯的使用:(1)不能用一致酒精灯去引燃另一只酒精灯;(2)用外焰加热;(3)用完酒精灯后必须用灯帽盖灭(不能用嘴吹灭)。
3.让海波、石蜡均匀受热的三种措施:(1)采用水浴法加热;(2)在加热过程中用搅拌器不断搅拌;(3)将物质研碎。
4.切勿将温度计当搅拌器。
5.探究实验常见的考向:
(1)使用适量的物质(海波、石蜡)的原因:避免加热时间过长;
(2)器材安装顺序:自下而上;
(3)实验中,石棉网的作用:使烧杯均匀受热;
(4)采用水浴法的好处:是物质均匀受热;
(5)记录时间间隔不能过长:否则可能记录不到温度不变的过程;
(6)海波熔化和石蜡熔化的主要区别是什么:
海波熔化分为固态、固液共存态和液态三个物质状态;海波有明显的转折点,熔化时温度保持不变。石蜡没有明显转折点,温度一直在发生变化。
水浴法加热的优点
水浴法是一种给物质均匀、间接加热,并能控制温度上升速度的好方法。如海波的熔化温度时48℃,而酒精灯火焰的温度高达几百摄氏度,如果用酒精灯直接给海波加热,由于海波不能均匀受热,将难以观察到其熔化过程中温度不变的过程,而把试管放入烧杯中,用酒精灯给烧杯加热,通过烧杯中的水缓慢、均匀加热试管时,试管内的海波均匀受热,缓慢升温,从而能够有充分的时间观察现象、测量温度,最终得出结论。
4.液体凝固的特点
(1)海波熔化结束后,停止加热,海波温度逐渐降低,但并不会凝固,只有当温度降到48℃时,海波才开始凝固,且在凝固过程中,海波的温度保持不变,知道全部凝固后温度才会继续下降。
(2)对液态的石蜡停止加热时,石蜡逐渐由稀变软最后变成固态,在这一过程中,石蜡的温度不断降低。
(3)由此可知,凝固过程是熔化的逆过程,当物质由液态变成固态时,会向外发出热量。
如图甲为探究萘熔化时温度变化的实验装置,图乙为萘熔化时温度随时间变化的图象。
(1)将装有萘的试管放入水中加热,这种方法叫做_____,这样做的好处是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)由实验可知,萘是_____(选填“晶体”或“非晶体”),理由是萘具有固定的熔化温度,这个温度叫做_____;
(3)在第15min时,萘处于_____(选填“固态”、“液态”或“固液共存态”);
(4)萘从开始熔化到完全熔化,大约持续了_____min。
【答案】水浴法加热;慢;晶体;熔点;固液共存态;15。
【解析】(1)[1][2]如图甲所示加热方法是水浴法加热,可以使萘受热均匀,同时萘温度上升速度较慢,便于及时记录各个时刻的温度。
(2)[3][4]由图乙可知,萘在熔化时温度不变,故萘是晶体,这个不变的温度叫熔点。
(3)[5]由图乙可知,在第15min时,萘处于熔化过程中,为固液共存态。
(4)[6]由图乙可知,第10min~25min萘处于熔化过程,熔化过程持续15min。
知识点三、熔点和凝固点
1.晶体和非晶体
2.熔点与凝固点
(1)熔点:晶体熔化时的温度叫熔点。晶体不同,熔点一般不同;非晶体没有缺点的熔点。
(2)凝固点:液体凝固成晶体时有确定的温度,这个温度叫凝固点。同一物质的凝固点和熔点相同。非晶体没有确定的凝固点。
如果在一种晶体中掺入其他物质,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。
3.熔化与凝固图像
(1)熔化图像
①如图甲所示,为晶体熔化图像。AB段所对应的时间内物质是固态,吸热升温;在B点时,物质开始熔化,到C点熔化结束;BC段表示熔化过程,物质处于固液共存态,温度保持不变;CD段所对应的时间内物质是液态,吸热升温。
②如图乙所示,为非晶体熔化图像。由图像可知:非晶体在熔化过程中不断吸热,温度不断上升。
③无论晶体还是非晶体,熔化过程中都吸热。
(2)凝固图像
①如图甲所示,为晶体的凝固图像。EF段所对应的时间内物质是液态,放热降温;在F点物质开始凝固,到G点凝固结束;FG段表示凝固过程,物质处于固液共存态,温度保持不变;GH段所对应的时间内物质是固态,放热降温。
②如图乙所示,为非晶体凝固图像。由图像可知:非晶体在凝固过程中不断放热,温度不断降低。
③无论晶体还是非晶体,凝固过程中都放热。
4.晶体熔化与凝固的条件
(1)晶体熔化条件:①温度达到熔点;②继续吸热。
(2)晶体凝固条件:①温度达到凝固点;②继续放热。
5.晶体和非晶体熔化、凝固现象的比较
把盛有碎冰块的大试管插入烧杯里的碎冰块中,用酒精灯对烧杯底部慢慢加热,当烧杯中的冰块有大半部分熔化时,试管中的冰( )。
A.熔化一部分 B.全部熔化 C.一点也不熔化 D.无法判断
【答案】C。
【解析】根据题意,大试管和烧杯中均有碎冰。对烧杯加热,烧杯内的冰块吸热熔化,当烧杯内的一部分冰块熔化后,烧杯内为冰水混合物,它的温度为0℃不变,大试管放在烧杯里,与烧杯内的冰水混合物之间没有温度差,不能吸热,所以试管内的冰不会溶化。
答案:C
知识点四、熔化吸热、凝固放热
1.熔化吸热、凝固放热
晶体在熔化或凝固过程中,虽然温度保持不变,但必须继续吸热或放热,才能保证熔化或凝固过程的完成。可见,晶体熔化或凝固过程中吸收或放出的热量,不是用来升高或降低温度的,而是用来完成熔化或凝固的。同样,非晶体在熔化或凝固时也要相应地吸热或放热,只是边升温边熔化或边降温边凝固。
2.熔化、凝固的应用
(1)用0℃的冰冷却饮料比用0℃的水效果要好,是因为0℃的冰熔化成0℃的水要吸热。
(2)夏天吃雪糕感觉凉快,是因为雪糕与凉水相比,要从人体吸收更多的热量。
(3)北方的冬天,为了很好地保存蔬菜,人们通常在菜窖放几桶水,这是因为水结成冰时放热,使菜窖内的温度不会太低。
如图所示是A,B两种物质熔化时的温度一时间图象,其中______物质是晶体,在第7min时,这种晶体处于______状态,该晶体熔化过程的特点是吸收热量,温度______。
【答案】A;固液共存;不变。
【解析】[1]晶体熔化过程中,吸热熔化,但温度不变,这个温度叫熔点,因此图A物质为晶体,其熔化过程中不变的温度为80℃。
[2]由图像可知,物质A从5分钟开始熔化,到10分钟熔化完毕,在7分钟时,处于固液共存状态。
[3]由图像可知,晶体熔化过程的特点是吸收热量,温度保持不变,这个温度叫晶体的熔点。
【知识导图】
【考点剖析】
考点一:晶体和非晶体的判断
例一:某物体在熔化过程中温度随时间变化的图象如下图所示,由此可知:这物体是______ (选填“晶体”或“非晶体”),它的熔点是______℃,在第9min它处于______(选填“固”、“液”或“固液共存”)态。
【答案】晶体;660;固液共存。
【解析】[1][2]由图可知,该物质第6min时开始熔化,在第14min熔化结束,该过程中温度保持在660℃不变,所以这是晶体的熔化图象。该晶体的熔点是660℃。
[3]在第9min处于熔化过程中,物质处于固液共存态。
考点二:探究固体熔化时温度随时间变化规律
例二:用如图所示装置探究冰和蜡烛熔化时温度的变化规律。请回答下列问题:
(1)在图(b)中不是对试管直接加热,而是将装有蜡烛的试管放入水中加热,这样加热是为了使固体粉末受热______(填“均匀”或“不均匀”);
(2)图(c)是小明在某个时刻所观察到的温度计的示数,此时所测的温度是______℃;
(3)实验中用秒表测量时间,图(d)是某一时刻秒表表示的时间,则秒表的读数是______s;
(4)小华根据所测数据画了一个温度随加热时间变化的图像(假设在加热过程中物质的质量不变,单位时间内吸收的热量相同)。由图像可知这种物质是______(填“冰”或“蜡烛”);
(5)在CD段时,此物质处于______(填“固”、“液”或“固液共存”)态;
(6)实验时收集多组数据是为了______(填序号)。
①得到可靠的结论
②减小实验误差
【答案】均匀;-7;95.1;冰;液;①。
【解析】(1)[1]在图(b)中不是对试管直接加热,因为直接加热,试管受热不均匀,试管底部吸热多,上部位吸热少,所以将装有蜡烛的试管放入水中加热,水的温度是均匀的,则试管中固体粉末受热均匀。
(2)[2]从图(c)可以看到,温度计的液面在0℃下方,温度是零下温度,温度计的分度值是1℃,液面在刻度5下方第二个刻度,它的读数为-7℃。
(3)[3]从图(d)可以看到,小刻度盘指针的示数为1.5min=90s,大刻度盘指针的示数为5.1s,则秒表的读数为
(4)[4]从图(e)可以看到,该物质熔化时,吸收热量温度保持在0℃不变,该物质是晶体,而冰和蜡烛中,冰是晶体,蜡烛是非晶体,所以由图像可知道这是冰的熔化图像。
(5)[5]由[4]解析可知道,该图像是冰的熔化图像,BC段是熔化过程,为固液共存态,从C开始,该物质熔化完成,为液态,则在CD段时,此物质处于液态。
(6)[6]实验过程不能凭一组数据得出结论,一组数据可能存在偶然性,所以实验时要收集多组数据,这样能得到可靠的结论。
故选①。
考点三:熔化或凝固图像
例三:如图是海波和松香的熔化曲线图,据此判断海波是_____,松香是_____。(选填“晶体”“非晶体”),晶体_____(选填“有”“没有”)固定的熔点。
【答案】晶体;非晶体;有。
【解析】[1]固体在熔化过程中尽管不断吸热,但温度保持不变,有固定的熔化温度,这类固体叫晶体;若固体在熔化过程中,只要不断吸热,温度就不断上升,没有固定的熔化温度,这类固体叫做非晶体。根据海波和松香的熔化曲线图,海波在熔化过程中温度保持不变,据此判断海波是晶体。
[2]松香在熔化过程中温度不断上升,故松香是非晶体。
[3]晶体熔化过程中固定不变的温度叫熔点,晶体有固定的熔点。
考点四:熔点与凝固点
例四:在保温杯中装适量0℃的水,从冰箱的冷冻室里取出一小块冻了很长时间的冰,放到保温杯中,设保温杯是绝热的。过一段时间,冰和水的温度相同。在这个过程中( )。
A.水的温度降低 B.冰的温度降低 C.水变多了 D.冰变多了
【答案】D。
【解析】从冰箱的冷冻室里取出一小块冻了很长时间的冰,冰的温度很低,放到装适量0℃的水的保温杯中,冰块从保温杯水中吸热,保温杯是绝热的,与外界没有热交换;通过热传递杯内水的温度肯定低于0℃,因此会有水结成冰,而冰不能熔化成水,使冰的质量增大,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
考点五:晶体、凝固的条件及应用
例五:小明猜想,往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、测量温度,并将凝固过程记录的温度数据画成了凝固图象,如图甲所示。
(1)如图甲可知,食盐水是 _____(选填“晶体”或“非晶体”);
(2)如图甲,可以看出盐水从第 _____min开始凝固,凝固过程用了 _____min;
(3)从图象中得到,盐水在凝固过程中 _____(选填“吸收”、“放出”或“不吸收也不放出”)热量;晶体的液态物质在凝固时的温度将 _____(填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)该盐水的凝固点为 _____℃。实验验证了小明的猜想,因为与水相比,盐水的凝固点变 _____(填“高”或“低”)了。
【答案】晶体;10;10;吸收;不变;-2;低。
【解析】(1)[1]晶体的凝固过程中温度保持不变,由图甲知道,在图象中与横轴平行的一段是温度保持不变的,所以,盐水是晶体。
(2)[2][3]由图甲知道,盐水从第10分钟开始凝固,到第20分钟凝固完成,故凝固过程用了10分钟。
(3)[4][5]由图像知道,晶体凝固时的特点:放出热量,温度不变。
(4)[6]由图象知道,温度保持不变的温度是−2℃,所以,该盐水的凝固点是−2℃。
[7]水的凝固点是0℃,与水相比,盐水的凝固点变低了。
考点六:晶体、凝固的条件的实际应用
例六:炎炎夏日,吃个冰棒可以感觉凉爽。小明刚从冰箱里拿出来的冰棒周围冒“白气”,请用所学热学知识解释吃冰棒感觉凉爽的道理,及“白气” 是怎样形成的?
【解析】冰棒入嘴后由固态变为液态,此过程叫熔化会吸热,所以使人感到凉爽;“白气”是由空气中的水蒸气遇到比较冷的冰棒放热液化形成的飘散在空气中的小液滴。
【真题演练】
1.(2022·湖南衡阳) 如图是某物质熔化时温度随时间变化的图像,根据图像可以判断( )。
A. 该物质是非晶体;
B. 该物质的熔点是80℃;
C. 第10min时,该物质已完全熔化;
D. 该物质在10~25min内没有吸收热量
【答案】B。
【解析】ABD.图中该物质在10~25min内吸热但温度不变,是晶体,此时对应的温度为80℃,即它的熔点是80℃,故AD不符合题意,B符合题意;
C.由图可知,第10min时,该物质刚开始熔化,故C不符合题意。故选B。
2.(2022·安徽省) 我国古代科技著作《天工开物》中, 对釜的铸造有 “铁化如水, 以泥固针铁柄勺从嘴受注”(如图) 这样的记载。其中“铁化如水”描述的物态变化是______。
【答案】熔化。
【解析】“铁化如水”的意思是把固态的铁通过加热变成液体的“铁水”,这个过程是熔化。
3.(2022·山东泰安)如图所示是某物质的熔化图像,由此判断该物质是___________(选填“晶体”或“非晶体”)。
【答案】晶体。
【解析】由图可知,在熔化图像中物质的温度升高到48℃时,吸热但温度不再升高,说明此时物质达到了熔点,正在熔化,因此这种物质属于晶体。
4.(2022·湖北宜昌)如图为关于“55℃”水杯的图片。将沸水倒入这种杯中摇一摇,便可使水温快速变为55℃并在一定时间内保持温度不变,这是因为杯的内壁和外壁间贮存了一种颗粒,这种颗粒是______(选填“晶体”或“非晶体”),使沸水降温利用了它______的特点。
【答案】①晶体;②熔化吸热。
【解析】[1] 将沸水倒入这种杯中摇一摇,便可使水温快速变为55℃并在一定时间内保持温度不变,说明这种颗粒吸收了热水的热量但温度保持不变,即有固定的熔点,所以这种颗粒是晶体。
[2]晶体在熔化过程中吸收热水的热量,使热水的温度降低。
5.(2022·贵州黔东南)严在“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验中,实验装置如图甲所示。
(1)实验时应将__________(选填:“碎冰”或“整块冰”)放入图甲装置试管中,将试管放入装有水的烧杯中加热的优点是使冰__________,便于观察试管中冰的状态变化;
(2)观察图乙,温度计的示数为__________℃;
(3)某同学根据记录的数据绘制了冰熔化时温度随时间变化的图像(如图丙所示),由图像可知:冰属于__________(选填:“晶体”或“非品体”)。
【答案】①碎冰;②均匀受热;③-3;④晶体。
【解析】(1)[1] 为了减小熔化时间,实验时应将碎冰放入图甲装置试管中;将试管放入装有水的烧杯中加热是水浴法加热,冰块受热更均匀,便于观察试管中冰的状态变化和记录冰熔化过程中的温度变化。
(2)[3]由图乙可知,温度计的分度值为1℃,且液柱液面在零摄氏度以下,故此时温度计的示数为 -3℃。
(3)[4]由图丙可知,时,吸收热量,冰的温度不变,处于熔化过程,因此冰有固定的熔点,属干晶体。
6. (2022·襄阳)在完成“探究某种固体熔化时温度的变化规律”的实验操作后,根据实验数据描绘的物质温度随时间变化的图象如图所示。由图象分析可知该物质是 _____(选填“晶体”或“非晶体”),物质熔化用了 _____min。
【答案】①. 晶体;②. 5。
【解析】[1]由图象知,该物质在熔化过程中温度保持45℃不变,所以该物质为晶体。
[2]从第5min到第10min之间,该物质的温度不变,是熔化过程,则熔化过程用了5min。
7. (2022·抚顺、葫芦岛)帮助小明完成“探究固体熔化时温度的变化规律”的实验。
(1)小明采用“水浴法”加热,这样做的好处是 ___________。
(2)小明使用A、B两支温度计,分别测量固体和水的温度。组装实验器材时应该 ___________(填“由下而上”或“由上而下”)依次安装。
(3)实验时,每隔一段时间记录一次温度计的示数。某时刻温度计B的示数如图甲所示,为 ___________℃。
(4)图乙是温度计A、B温度随时间变化的图像。小明观察时发现,试管内出现液体时A的示数就不再升高,当固体全部变成液体后温度再升高。此现象说明固体是 ___________(填“晶体”或“非晶体”)。
(5)t0时刻烧杯中的水开始沸腾,分析图像可知,水沸腾的特点是:吸收热量,___________。t0时刻试管中的物质处于 ___________态。
【答案】①. 物体受热均匀,且温度变化较慢,便于记录实验温度;②. 由下而上;③. 81;④. 晶体;⑤. 温度保持不变;⑥. 固液共存态。
【解析】(1)[1]采用“水浴法”加热的好处是物体受热均匀,且温度变化比较慢,便于记录实验温度。
(2)[2]酒精灯加热需用使用外焰加热,所以安装器材时要按照“由下而上”的顺序组装。
(3)[3]由图可知,温度计的分度值为1℃,液面对应的刻度线为81,所以示数为81℃。
(4)[4]因为晶体熔化时具有固定的熔点,非晶体没有,晶体熔化时,吸热温度不变,非晶体熔化时,吸热温度上升。由试管内出现液体时A的示数就不再升高,当固体全部变成液体后温度再升高,可说明固体是晶体,熔化时吸热温度不变。
(5)[5][6]水沸腾的特点是继续吸热,温度保持不变,t0时刻试管中的物质已经熔化,但还没有完全变成液体,故属于固液共存状态。
8. (2022·呼和浩特)长虹同学了解物态变化后,发现水的凝固点是0℃,酒精的凝固点是-177℃,于是做如下猜想,猜想1:水和酒精混合,混合液的凝固点会低于0℃;猜想2:混合比例会影响混合液的凝固点。他取完全相同的两杯水,分别掺入不同量酒精,充分混合后,放入冰箱冷冻室。用温度计正确测量其温度值,每隔两分钟读取一次数据,记入表格。画出两种混合液,温度随时间变化的图像,如图右图所示。
(1)某时刻,其中一支温度计示数如左图,其读数为_____℃;
(2)当两种混合液的温度都-7℃时,_____(选填“甲”或“乙”)图所对应的混合液处于固态;
(3)若图甲曲线对应混合液所掺酒精少,乙曲线对应混合液所掺酒精多,我们可以初步判断,一定质量的水中,所掺酒精越多,其混合液的凝固点_____(选填“不变”或“越高”或“越低”)。
【答案】①. -6;②. 甲;③. 越低。
【解析】(1)由图1可知,温度计的分度值为1℃,液柱的上表面与温度计的0刻度线下的第6条刻度线对齐,则读数为-6℃。
(2)由图2可知,甲物质的凝固点为-5℃,当其温度为-7℃时,物质全部凝固,所以甲物质处于固态;乙物质的凝固点为-8℃,当其温度为-7℃时,乙物质还没有凝固,所以处于液态。
(3)由图2可知,图甲曲线对应混合液所掺酒精少,凝固点为-5℃,图乙曲线对应混合液所掺酒精多,凝固点为-8℃,故可得出结论,一定质量的水中,所掺酒精越多,其凝固点越低。
9. (2022·攀枝花)小张同学利用如图甲所示实验装置探究海波熔化时温度的变化规律。实验中将温度计插入试管中,待温度升至40℃左右,每隔0.5min记录一次温度。
(1)图甲中加热方式叫水浴法,水浴法加热的好处是______;
(2)图乙中小张同学关于温度计读数的方法不当之处是______;
(3)某时刻温度计示数如图丙所示,此时海波的温度是______℃;
(4)小张同学绘制出海波温度随时间变化的图像如图丁所示,由图像可知,此海波的熔点是______℃,此温度与课本中列出的海波熔点略有不同,原因可能是______。
【答案】①. 受热均匀,温度波动不大;②. 视线未与液面相平;③. 46;④. 47;⑤. 海波中可能存在杂质,熔点降低。
【解析】(1)[1]直接用酒精灯加热海波,会使海波熔化过快,且受热不均匀,不方便记录温度,所以采用水浴法加热,可以使海波受热均匀,且温度升高得慢,便于记录温度。
(2)[2]温度计读数时,视线要与液柱的上表面相平,不能俯视温度计读数,所以小张同学关于温度计读数的方法不当之处是视线未与液面相平。
(3)[3]如图丙所示,温度计的分度值为1℃,且零刻度线在下方,所以此时海波的温度是46℃。
(4)[4]由图像可知,海波熔化时要不断吸热,温度保持熔点温度不变,所以此海波的熔点是47℃。
[5]此温度与课本中列出的海波熔点48℃略有不同,原因可能是课本实验中用的海波和本次实验中用的海波纯度不同,本次实验中用的海波可能含有杂质,影响了海波的熔点。
【过关检测】
1.如图所示是海波的熔化图像,从图像中获得的信息正确的是( )。
A.海波在AB段温度升高,开始熔化;
B.海波在BC段温度不变,没有吸热;
C.海波的凝固点是48℃;
D.8min时海波已全部熔化
【答案】C。
【解析】A.由图像可知,AB段物质处于固态,还没有熔化,温度慢慢升高,故A错误;
B.图像中的BC段表示物质吸收热量,温度不变的熔化过程,故B错误;
C.同一物质的熔点和凝固点相同,所以海波的凝固点和熔点都是48℃,故C正确;
D.图中的BC段对应6~12min,则8min时物质还在熔化过程中,第12min物质全部熔化,故D错误。
故选C。
2.某同学在实验室通过对物体均匀的加热方式研究物体熔化和凝固的特点,依据实验数据正确地画出了如图所示的物体温度随时间变化的图像。其中属于晶体凝固图像的是( )。
A.B.C.D.
【答案】C。
【解析】AB.物质熔化时不断吸收热量,故温度慢慢升高,凝固是放热,温度是慢慢下降,故AB不符合题意;
CD.晶体熔化时,有固定的熔化的温度,凝固时,不断放出热量,凝固时,故固定的凝固点,故C符合题意;D不符合题意。
故选C。
3.如图是某物质熔化时温度随时间变化的图像,根据图像可知该物质是 _______(选填“晶体”或“非晶体”);12min时该物质处于 _______(选填“固”、“液”或“固液共存”)态;该物质从开始熔化到熔化结束共用时 _______min。
【答案】晶体;固;4。
【解析】[1]由图知,该物质在熔化过程中,温度保持80℃不变,所以该物质为晶体。
[2]12min时该物质没有达到熔点,物质处于固态。
[3]从图可知,从第3min开始到第7min结束,表示晶体的熔化过程,该物质熔化过程经历的时间是
4.如图所示是冰的熔化图像。由图可知,冰属于______(选填“晶体”或“非晶体”);第6min内物体状态是______;在第4~8min内冰不断______热量熔化为水。
【答案】晶体;固液共存态;吸收。
【解析】[1][2][3]如图所示是冰的熔化图像,由图像可知,冰要达到0℃的温度才熔化,且持续一定时间从第4min到第8min,这个过程中有固态的冰也有液态的水,因此第6min内物体状态是固液共存态,冰属于晶体,熔点是0℃。冰的熔化过程,温度保持不变,但固态的冰逐熔化为液态的水,需要吸收大量的热量。
5.超市里正在出售的海鲜的周围要铺一层碎冰块,这是因为在冰熔化时要__________热,但温度________(选填“升高”“降低”或“不变”),所以能起到保鲜的作用。而所用到的冰块是由水_________(填物态变化名称)而成的。
【答案】吸;不变;凝固。
【解析】[1][2]冰是晶体,海鲜的周围要铺一层碎冰块,根据晶体熔化的的特点可知,冰熔化时要不断吸收热量,温度保持不变,进而降低周围环境的温度,起到保鲜的作用。
[3]物质从液态变成固态的过程叫做凝固,故冰块是由液态的水凝固成固体的冰而成的。
6.小红同学利用图的装置探究某物质熔化的特点,他每隔1min记录一次温度计的示数,观察物质的状态,并作出温度随时间变化规律的图象,如图所示。
(1)下图中,第4 min时,物质处于______态;该物质是______( 选填 “晶体”或“非晶体”);
(2)该物质的熔化特点∶吸收热量,温度______。
【答案】固液共存;晶体;保持不变。
【解析】(1)[1][2]由图可知2min~6min温度不变,处于熔化过程,所以该物质是晶体;第4min时,物质正在熔化,物质是固液共存状态。
(2)[3]晶体熔化特点是吸收热量,温度保持不变。该物质是晶体,所以该物质熔化时特点是吸收热量,温度保持不变。
7.用图甲装置探究某物质熔化时温度变化规律,根据实验数据绘制图象如图乙所示,则该物质:
(1)在熔化过程中______(选填“吸热”“放热”“不吸热不放热”),温度______(选填“升高”“不变”“降低”),可知该物质是______(选填“晶体”“非晶体”);
(2)凝固点是______℃;
(3)在第时的状态是______(选填“固态”“液态”“固液共存”),从开始熔化到完全熔化,大约持续了______。
【答案】吸热;不变;晶体;80;固液共存;15(14~15均可)。
【解析】(1)[1][2][3]由图乙可知,物质先吸热温度升高,到达一定温度,不断吸热,温度保持不变,因此该物质有固定的熔化温度,为晶体。
(2)[4]由图乙可知,物质熔化的温度的是80℃,即该物质的熔点是80℃,同种物质的凝固点和熔点相同,所以该物质的凝固点是80℃。
(3)[5][6]由图乙可知,该物质从第10min开始熔化到第25min熔化结束,大约持续15min,在第时处于熔化过程中,处于固液共存状态。
8.严在“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验中,实验装置如图甲所示。
(1)实验时应将__________(选填:“碎冰”或“整块冰”)放入图甲装置试管中,将试管放入装有水的烧杯中加热的优点是使冰__________,便于观察试管中冰的状态变化;
(2)观察图乙,温度计的示数为__________℃;
(3)某同学根据记录的数据绘制了冰熔化时温度随时间变化的图像(如图丙所示),由图像可知:冰属于__________(选填:“晶体”或“非品体”)。
【答案】碎冰;均匀受热;-3;晶体。
【解析】(1)[1]为了减小熔化时间,实验时应将碎冰放入图甲装置试管中;将试管放入装有水的烧杯中加热是水浴法加热,冰块受热更均匀,便于观察试管中冰的状态变化和记录冰熔化过程中的温度变化。
(2)[3]由图乙可知,温度计的分度值为1℃,且液柱液面在零摄氏度以下,故此时温度计的示数为-3℃。
(3)[4]由图丙可知,时,吸收热量,冰的温度不变,处于熔化过程,因此冰有固定的熔点,属干晶体。
9.一种名为“自由树脂”的材料受到人们欢迎.小明把颗粒状的固态自由树脂放在试管中,放入沸水进行水浴加热如图甲所示(水持续沸腾,一直未干),并每过30s记录下温度计A的示数,绘出它的温度-时间图象如图乙所示,自由树脂在若干个时刻的温度及状态如表,温度计B的玻璃泡一直浸没在沸水中。
(1)温度计B的示数如图丙所示,它的读数为______℃;
(2)由上表及图乙,可判断自由树脂是______(选填“晶体”或“非晶体”)。
【答案】101℃;非晶体。
【解析】(1)[1]由丙图知该温度计的分度值为1℃,液面与101格对齐,故它的读数为101℃。
(2)[2]由上表及图乙知,自由树脂没有固定的熔点,没有吸热温度不变的过程,所以自由树脂是非晶体。
10.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2min把观察到的现象和数据记入下表中。
(1)当实验进行到22min时,温度计示数如图所示,读数方法正确的是______(选填“A”“B”或“C”),此时的温度是______℃;
(2)该混合液的凝固点是______℃,当实验进行到17min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)在水中渗入酒精,混合液的凝固点比水的凝固点______(选填“高”或“低”)。
【答案】B;-11;-6;固液共存;晶体;低。
【解析】(1)[1][2]图中读数的时候,视线要与液柱的上表面保持相平,故AC错误,B正确。图中的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℃,且在0℃以下,则它的读数为-11℃。
(2)[3][4]混合液从第10分钟到第18分钟温度一直保持在-6℃不变,所以混合液的凝固点是-6℃;在第10min之前物质为液态,第20min后物质处于固态,所以第17min时,物质处于固液共存态。
(3)[5]表中所示混合液有固定的凝固点,所以该物质是晶体。
(4)[6]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。
11.如图甲所示是“探究某种物质熔化时温度的变化规律”实验装置,实验过程中,每隔一段时间记录一次温度,并观察物质的状态,根据实验数据绘制成该物质熔化时温度随时间的变化趋势如图乙所示。
(1)实验前,整个装置应该按照_______(选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序选行安装。
(2)在实验中,将装有某物质的试管放入水中加热,而不是用酒精灯对试管直接加热,这样做不但能使试管受热均匀,而且能使物质温度的上升速度较_______(选填“快”或“慢”),便于及时记录各个时刻的温度。
(3)图丙显示的是某时刻的温度,则a、b、c三种读数中正确的是______(选填字母序号)。
(4)根据图乙可知,该物质在熔化过程中需要持续_______(选填“吸热”或“放热”),温度______(选填“升高”“降低”或“不变”),且在熔化过程中一直保持_______(选填“固体”、“液体”或“固液共存”)状态,由此可以判断该物质是______(选填“晶体”或“非晶体”)。
(5)实验中收集多组数据是为了_______(选填“A”或“B”)。
A.减少实验误差 B.寻找普遍规律
【答案】自下而上;慢;b;吸热;不变;固液共存;晶体;B。
【解析】(1)[1]由于实验中需要利用酒精灯的外焰加热,所以,要先确定铁圈的位置,然后根据水浴加热和温度计的使用要求确定铁夹的位置,即实验装置应按照自下而上的顺序安装。
(2)[2]由图知道,实验使用了水浴法加热,这样不但能使试管受热均匀,而且物质的温度上升速度较慢,便于及时记录各个时刻的温度。
(3)[3]温度计读数时,俯视会造成测量值偏大;仰视会造成测量值偏小,所以读数时视线要与温度计液柱的上表面相平,故b是正确的。
(4)[4][5][6][7]晶体和非晶体的重要区别是晶体有一定的熔点,非晶体没有一定的熔点。由图象知道,该物质熔化时,不断吸收热量,温度保持不变,所以该物质是晶体,故熔化过程中,为固液共存状态。
(5)[8]为了得到普遍规律,实验中收集多组数据,故B符合题意。
12.如图1所示是“探究冰熔化时温度变化规律”的实验装置。图2是根据实验数据描绘出的冰在熔化过程中温度随时间变化的图像。请你完成下列内容:
(1)除了图1中所示的器材外,还需要的测量器材有______。
(2)如图2,由此判断冰是______。(选填“晶体”或“非晶体”)
(3)冰熔化过程经历了______min;加热到第3 min时,物质的状态为______(选填“液态”、“固态”或“固液共存”)。
(4)实验中某时刻温度计的示数如图3所示,其读数为_______℃。
(5)在加热过程中,杯口上方出现“白气”,“白气”是水蒸气______(填写物态变化)而成的。
(6)在实验过程中,不是用酒精灯直接加热试管,而是把装有冰的试管放在水中加热,这样做不但使试管受热均匀,而且冰的温度上升速度较______(选填“快”或“慢”),便于记录各个时刻的温度。
【答案】停表##秒表;晶体;3;固液共存;-2;液化;慢。
【解析】(1)[1]实验过程中需要测量温度和时间,所以我们需要测量温度和时间的工具,图中已经有测量温度的温度计,所以还需要测量时间的秒表。
(2)[2]由图2可知,冰在熔化过程中温度保持0℃不变,冰是晶体。
(3)[3][4]冰从第2分钟开始熔化,到第5分钟熔化结束,冰熔化过程的时间是3分钟。加热到第3 min时,冰正在熔化过程中,所以此时冰处于固液共存态。
(4)[5]由图3可知,温度计的分度值是1℃,此时温度计的示数为-2℃。
(5)[6]“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水珠。
(6)[7]不是用酒精灯直接对试管加热,而是把装有冰的试管放在水中加热,这种加热方法叫做水浴法加热;由于水的温度远低于酒精灯火焰的温度,所以水浴法加热可以使冰的温度上升速度较慢,便于记录各个时刻的温度。
实验器材
加热器、水壶、钢勺、水杯、冰等
实验步骤
将适量的冰放入水壶中;
用加热器给水壶加热,待水沸腾后,戴上手套,拿着长柄的钢勺靠近壶嘴,钢勺底部放一水杯,如图所示,观察钢勺上及水杯中出现的现象;
把水放入冰箱的冷冻室中,过一会,观察水的变化
实验现象
在加热过程中,冰变成了水,水又变成了水蒸气,从壶嘴冒出的水蒸气遇到温度较低的钢勺又变成了水。将水放入冰箱的冷冻室中,水结成了冰。上述循环过程可用下图表示:
实验归纳
水有三种状态,分别是固态、液态和气态。在一定条件下,水的这三种状态可以相互转化
活动体验
现象
状态变化
将蜡烛点燃
蜡烛先由固态变为液态,然后又由液态变为固态
夏天,将小块雪糕放进盘子中
雪糕由固态变为液态
将半杯水放入冰箱冷冻室一段时间后
水由液态变成固态
将通电的电烙铁放到松香上加热松香
松香先由固态变成液态,然后又有液态变成固态
提出问题
不同物质在由固态变成液态的过程中,温度变化规律相同吗?
猜想与假设
(1)不同物质在由固态变成液态过程中,温度变化规律相同;
(2)不同物质在由固态变成液态过程中,温度变化规律不同;
设计实验
探究海波(硫代硫酸钠)和石蜡的熔化过程。分别取适量的海波和石蜡(研碎),对它们进行加热,测出加热过程中的温度,观察熔化的情况,根据记录的数据绘制图像,比较二者熔化时温度的变化规律。
实验器材:铁架台、酒精灯、温度计、石棉网、烧杯、试管、停表、海波、石蜡、水等。
实验装置:如图
进行实验与收集证据
(1)在两个分别盛有海波和石蜡的的试管中各插入一个温度计,再将试管放入盛水的烧杯中,使试管均匀受热;
(2)用酒精灯外焰对烧杯缓慢加热,观察海波和石蜡的变化情况,以及温度计示数的变化;
(3)待海波温度升至40℃、石蜡温度升至50℃,没隔1min记录一次温度计的示数,在海波和石蜡完全熔化后再记录3—4次。数据记录如表所示
表1 海波熔化时温度、状态随时间变化情况记录表
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
海波的温度/℃
40
42
44
46
48
48
48
48
48
48
50
53
56
状态
固态
固液共存
液态
表2 石蜡熔化时温度、状态随时间变化情况记录表
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
石蜡的温度/℃
52
55
58
61
62
63
64
65
66.5
69
72
74
76
状态
固态
黏稠状态
液态
分析与论证
(1)以方格纸上的纵轴表示温度,横轴表示时间,将表1、表2中的数据分别在两方格纸上描点,然后再将所有的点用平滑的曲线连起来,得到海波和石蜡温度随时间变化的图像,如图所示。
海波温度随时间变化图像 石蜡温度随时间变化图像
(2)分析图像
根据海波熔化图像的特征,可将整个过程分为三个阶段:0-4min、4min-8min、8min-12min,结合实验数据可以看出:
①0-4min,海波是固态,这段时间海波吸热,温度不断升高;
②4min-8min,海波是固液共存,这段时间海波吸热熔化,但温度保持不变(48℃);
③8min-12min,海波完全变为液态,这段时间海波吸热,温度不断升高。
结合石蜡的熔化图像可知石蜡的熔化情况与海波不同;随着加热时间的增加,石蜡由固态慢慢地变软、变稠、变稀,逐渐熔化为液态,这个过程石蜡不断吸热,温度逐渐升高,没有明显的拐点
实验结论
两种固体熔化过程的主要区别是:海波有确定的熔化温度,石蜡没有确定的熔化温度
分类
定义
常见物质
晶体
有些固体物质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,这类固体叫晶体
海波、冰、萘、食盐、金属、固态水银等
非晶体
有些固体在熔化过程中,只要不断吸热,温度就不断上升,没有固定的熔化温度,这类固体叫非晶体
石蜡、松香、玻璃、沥青、塑料、橡胶等
晶体
非晶体
熔化过程中
吸收热量、温度不变
吸收热量、温度升高
凝固过程中
发出热量、温度不变
发出热量、温度下降
熔点、凝固点
有熔点、凝固点,同种晶体熔点和凝固点相同
没有确定的熔点和凝固点
熔化条件
温度达到熔点、继续吸热
不断吸收热量
凝固条件
温度达到凝固点、继续放热
不断发出热量
熔化图像特征
曲线总体处于上升趋势,中间有反映温度不变的水平线段
曲线总体处于上升趋势,始终没有水平段
凝固图像特征
曲线曲线总体处于下降趋势,中间有反映温度不变的水平段
曲线总体处于下降趋势,始终没有水平段
时刻/min
0
1
2
3
4
温度/℃
10
41
64
85
97
状态
白色颗粒,很硬
部分透明颗粒,较硬
几乎透明颗粒,变软
透明,粘稠胶状物
透明,糊状
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
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