专题17 探究晶体熔化凝固规律的实验问题 （原卷版+解析版）--【夺分宝典】热学知识体系必考重点（专练）

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1．在探究“固体熔化时温度变化规律”的实验中，取两个相同的试管A、B，在A试管中放入蜂蜡，在B试管中放入冰，已知蜂蜡是非晶体，冰是晶体，且蜂蜡的沸点高于水的沸点。如图甲所示，两个试管放入同一杯水中加热，请你完成下面的探究实验：
（1）开始实验后，某一时刻B试管中温度计的示数如图所示，温度为 ℃。
（2）两种物质熔化前后温度随时间变化关系的图象如图乙所示，通过分析图象可知，晶体熔化特点是持续吸热， 。
（3）22min时B试管中的水 （填“能”或“不能”）沸腾。从12min到第16min，蜂蜡的内能 （填“增加”或“不变”）。
【答案】（1）﹣4；（2）温度保持不变；（3）不能，不变。
【解析】（1）由图甲可知，温度计的分度值为1℃，温度在0℃以下，故示数为﹣4℃；
（2）由图乙知，4min到10min是冰的熔化阶段，此过程中不断吸热，温度保持不变；
（3）液体沸腾的必须满足两个条件：①达到沸点，②继续吸热；由乙图可知，冰熔化为水后和蜂蜡的温度升高到98℃时温度都不再升高，说明烧杯内的水已沸腾，且沸点为98℃，由图知在22min时，B试管内的水温度达到沸点，但不能从烧杯内的水中继续吸热，故不能沸腾；从第18min到第22min，蜂蜡的温度保持和水的沸点温度98℃相同，故不能从烧杯内的水中吸热，内能不变。
2. （2023湖南湘潭）用如图所示实验装置，探究室温下冰熔化时温度的变化规律。

（1）将冰打碎后放入烧杯，温度计插入碎冰中。图中温度计示数为__________℃；
（2）由实验数据绘制成图所示图像，可知， AB段该物质是__________态， BC段__________（选填“需要”或“不需”）吸热； 由实验可知，冰属于__________（选填“晶体”或“非晶体”）；
（3）研究表明晶体的熔点与压强有关，压强越大，晶体的熔点越低，如图，在温度较低的环境中，将拴有重物的细金属丝挂在冰块上，金属丝下方与冰接触处的压强__________（选填“增大”或“减小”），从而使冰的熔点__________（选填“升高”或“降低”）了，金属丝下方的冰块熔化，熔化而成的水又很快凝固，金属丝穿冰块而过且不留缝隙。
【答案】 （1） -3 （2）固 需要 晶体 （3）增大 降低
【解析】（1）由图可知，温度计分度值为1℃，液面在0以下第三个刻度，所以温度计示数为-3℃。
（2）观察图像可知，冰在B点还未开始熔化，即 AB段该物质为固态；在C点已经完全熔化，而在BC段处于熔化过程中，吸收热量，温度保持不变，说明冰有固定的熔化温度，为晶体。
（3）晶体的熔点与压强有关，压强越大，晶体的熔点越低。将拴有重物的细金属丝挂在冰块上，压力一定，金属丝下方与冰接触处的部分受力面积较小，增大了压强，从而降低冰的熔点，使金属丝下方的冰块先其它部分的冰熔化。
3．利用如图甲所示的实验装置探究“冰熔化时温度变化的规律”。
（1）在组装图甲中的实验器材时，需要按照 （填“自上而下”或“自下而上”）的顺序组装。
（2）由图乙可知，冰是 （填“晶体”或“非晶体”）。
（3）当加热至第8min时，试管内的物质处于 （填“固”、“液”或“固液共存”）态。
（4）由图乙可知，冰熔化过程共用了 分钟。
【答案】（1）自下而上；（2）晶体；（3）固液共存；（4）6。
【解析】（1）组装实验器材时，应按照自下而上，酒精灯需用外焰加热，所以要放好酒精灯，再固定铁圈的高度；（2）冰在熔化过程中，吸收热量，但温度不变，所以说冰是晶体；（3）加热至第8min时，冰处于熔化过程中，为固液共存态；（4）从图象上来看，冰熔化过程共用了6分钟。
4．“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验装置如图甲所示。
（1）将装有适量碎冰的试管放入装有水的烧杯中，加热烧杯，记录试管中温度计的示数；实验时，用“水浴法加热”，这样做的目的是______；
（2）安装实验器材时，小丽应按照______的顺序进行（选填“从上到下”或“从下到上”）；
（3）根据实验记录绘制的温度随时间变化的图像如图乙，由图像可知：BC段物质处于熔化过程中，冰熔化过程中温度的特点是______，图像中“b”时刻试管中物体处于______（填物态）；
（4）试管中的冰完全熔化后，继续加热，温度随时间的变化如乙图中CDE所示，DE段温度计示数如图丙所示，为______℃；
（5）实验中液面上方的气压______（选填“高于”或“低于”）1个标准大气压，试管中的水______（选填“会”或“不会”）沸腾。
【答案】 （1）使物质受热均匀 （2）从下到上 （3） 吸收热量、温度不变 固液共存态
（4） 98 （5）低于 不会
【详解】（1）实验时，用“水浴法加热”，这样做的目的是使物质受热均匀。
（2）酒精灯加热时用外焰加热，要先放酒精灯，根据外焰的高度确定石棉网的高度，再放烧杯，确定试管的高度，最后放入温度计，温度计的玻璃泡不能碰到容器底或壁，故应按照从下到上的顺序进行。
（3）冰熔化过程中温度的特点是吸收热量、温度不变；BC段为熔化过程，图像中“b”时刻试管中物体处于固液共存态；
（4）温度计的分度值为1℃，示数为98℃。
（5）1标准大气压下，水的沸点为100℃，气压越低，沸点越低，此时水的沸点为98℃，故实验中液面上方的气压低于1个标准大气压；烧杯中的水沸腾后，温度不再升高，试管中的水温能达到沸腾的温度，但不能继续吸热，所以不会沸腾。
5．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）从图像中可以看出盐水凝固过程用了______分钟，第5分钟时呈液态，凝固点为______℃；
（2）仔细观察图像发现，该物质凝固前降温比凝固后降温______（填“快”或“慢”）；
（3）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，试管中冰水混合物中的冰的体积会______（填“变多”“变少”或“不变”）；
（4）某天气温0℃，小明把一小块-5℃的冰投入一大杯0℃的水中，冰的体积将______（填“变多”“变少”或“不变”）。
【答案】 （1）10 -2 （2） 快 （3）变多 （4）变多
【解析】（1）盐水是液态晶体，晶体凝固过程中，继续放热，温度不变，由图甲可知，第是盐水正在凝固的过程，所以盐水凝固过程用了；盐水凝固时的温度为，所以盐水的凝固点是。
（2）由图甲可知，凝固前降低了，每分钟降低了，凝固后降低了，每分钟降低了，所以该物质凝固前降温比凝固后降温快。
（3）冰水混合物的温度是，而正在熔化的盐冰水混合物是；冰水混合物会向正在熔化的盐冰水混合物放热，冰水混合物中的水会达到凝固点而且会继续放热，水会继续凝固，则冰水混合物中的冰会变多。
（4）一块的冰块放入的水杯中，冰和水存在温度差，发生热传递，冰吸收热量，升高温度但还没有达到熔点，不能熔化；水放出热量，凝固成冰，所以冰变多，水变少。
6. 在“探究固体熔化时温度变化规律”的实验中。
(1)按图甲所示的实验装置组装器材，最后应调整______（填“酒精灯”或“温度计”）的位置；
(2)加热一段时间后，发现试管中不断有液态物质出现，同时温度计示数保持不变，从而确定该物质是______（填“晶体”或“非晶体”）；
(3)该物质全部熔化后继续加热，根据实验数据绘制出熔化后温度计示数随时间变化的图象，如图乙所示，若实验在标准大气压下进行，分析图象可知，试管中的物质______（填“能”或“不能”）沸腾；
(4)另一小组在利用相同的器材进行这一实验时，观察到该物质熔化时温度计示数缓慢上升，产生这一现象的原因可能是______（填序号）。
①烧杯中的水过多
②对试管内物质不断搅拌
③温度计的玻璃泡碰到了试管壁
【答案】 (1)温度计 (2)晶体 (3)不能 (4)①
【解析】(1)安装时，从下往上调节，最后应调整温度计的位置，温度计的玻璃泡全部浸入被测物质中。
(2)不断加热，试管中不断有液态物质出现，同时温度计示数保持不变，说明物质熔化过程中温度不变，属于晶体。
(3)由图可知，在标准大气压下将得到图象中的BC段，这段时间内试管中的物质能达到沸点，但由于试管内外温度相同，不能继续吸热，故不能沸腾。
(4)①烧杯中的水过多，温度上升比较缓慢，符合题意；
②对试管内物质不断搅拌，物质熔化较快，温度上升较快，不符合题意；
③温度计的玻璃泡碰到了试管壁，试管壁温度比较高，温度计示数上升快，不符合题意。
7. （2023江苏泰州）小明利用如图甲所示的实验装置来探究冰的熔化特点。

（1）将装有适量碎冰的试管置于烧杯内的温水中，这样做不仅可以使碎冰______，而且便于记录各时刻的温度并观察冰的______；
（2）实验中某时刻温度计示数如图乙所示，碎冰此时的温度为______℃；
（3）根据实验数据画出冰熔化过程的“温度一时间”图像（如图丙），由图像可知，冰属于______（晶体／非晶体）；
（4）小明分析图像还发现：0至时段内的温度变化比时刻后的温度变化快，其主要原因是______。
【答案】（1） 受热均匀 状态 （2） -3 （3） 晶体 （4）水的比热容比冰大
【解析】（1）将装有适量碎冰试管置于烧杯内的温水中，可以使碎冰受热均匀，碎冰熔化比较缓慢，便于记录各时刻的温度并观察冰的状态。
（2）如图乙，温度计的分度值是1℃，液面在0刻度以下第3格，所以读数为-3℃。
（3）由图丙可知，冰在熔化的过程中，吸收热量，温度保持0℃不变，有固定的熔点，故冰为晶体。
（4）取0至t1时段与t2时刻后一段相等时间观察，则吸热相等，物质由固态冰变为液态水的过程中质量保持不变，水的比热容比冰大，根据可知，升高的温度不同，水升温比冰要慢。
8. （2023辽宁锦州）小明同学取a、b两种粉末各50g，利用如图甲所示的实验装置“探究固体熔化时温度的变化规律”:

（1）根据实验数据绘制了如图乙所示的温度一时间图像，由图像可以判断_____物质是晶体，第6min时a物质为_____态，a物质第9min时的内能____（选填“大于”、“小于”或“等于”）第3min时的内能；
（2）某时刻，温度计的示数如图所示，为_____℃；若a物质在固态时的比热容为1.0×103J/（kg·℃），则该物质熔化后，液态时的比热容为_____J/（kg·℃）。
【答案】（1） a 固液共存 大于 （2）35 1.5×103
【解析】（1）晶体有固定的熔点和凝固点，非晶体没有固定的熔点和凝固点，由乙图可知，a物质在熔化过程中吸热，但温度保持不变，有固定的熔点，属于晶体；晶体熔化要经过三个状态，分别是固态、固液共存态、液态，由乙图可知，第6min时a物质是正在熔化的过程，吸热，但温度保持不变，为固液共存态；晶体在熔化过程中不断吸热，内能不断增大，故a物质第9min时的内能大于第3min时的内能。
（2）温度计的示数如图甲所示，该温度计分度值为1℃，故此时的温度为35℃；该晶由体固态到开始熔化用时3min，温度上升30℃，全部变为液体后用时3min，温度上升20℃，用同样的加热器加热，吸收的热量相同，物质的质量不变，于是有
公式变形得
9. （2023辽宁抚顺）小明在家中发现了爸爸防止血糖过低而食用的葡萄糖粉，想知道它是晶体还是非晶体。于是将葡萄糖粉末带到学校的实验室，组装如图所示装置进行验证。

（1）器材组装过程中，a、b、c三个装置正确安装顺序依次为___________。实验过程中使用搅拌棒搅拌的目的是___________。
（2）实验过程中某时刻温度计的示数如图所示，其显示温度为______℃。
（3）上表是小明实验记录的部分数据，根据表中数据可知葡萄糖粉______（填“是”或“不是”）晶体。在第5min时，试管中物质处于_______状态。
（4）从第7min到第8min，试管中物质分子热运动剧烈程度_______（填“加剧”“不变”或“减弱”）。
【答案】（1）cba 使葡萄糖粉（试管内物质）受热均匀 （2） 58 （3）是 固液共存 （4）加剧
【解析】（1）实验仪器的安装顺序为自下而上，依次为cba。
使用玻璃棒搅拌的目的是使试管中的物质受热均匀。
（2）由图可知，分度值为1℃，故读数为58℃。
（3）由表可知，熔化过程中有一段时间温度不变，说明该固体有固定的熔点，所以是晶体。
由表可知，第5min时，温度保持不变，处于熔化过程中，所以是固液共存态。
（4）从第7min到第8min，温度升高，分子热运动越剧烈。
10. （2023苏州）图甲中，试管装有适量碎冰，用酒精灯对烧杯中足量的水进行加热，用温度计测量不同时刻冰的温度值，冰的温度随时间变化的图像如图乙。
（1）甲图中温度计示数为______℃；

（2）根据图乙可知冰属于______（选填“晶体”、“非晶体”）；
（3）de阶段试管中水______（选填“正在”、“没有”）沸腾。
【答案】（1）-4 （2）晶体 （3）没有
【解析】（1）由图可知，温度计分度值为1℃，液面在0刻度线下面第四格处，所以示数为-4℃。
（2）由图乙可知，冰在熔化过程中，吸热温度不变，即冰有固定的熔点，属于晶体。
（3）液体沸腾的条件是：温度达到沸点且能继续吸热。de阶段试管中水温度达到了沸点，但由于温度和烧杯内水的温度相同，无法从烧杯内水中吸热，故没有沸腾。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
温度/℃
57
66
75
84
84
84
84
89
94
99