熔化和凝固

第三章　物态变化第2节　熔化和凝固

　1．熔化

图3－2－1

2．凝固

图3－2－2

新知梳理预习新知　梳理要点

一　物态变化

自然界中物质常见的三种状态是：__固态__、__液态__、__气态__。同种物质的三种状态在一定条件下可以相互转化。物质各种状态间的变化叫__物态变化__。

二　熔化和凝固

熔化　物质从__固__态变成__液__态的过程。

凝固　物质从__液__态变成__固__态的过程。

三　熔点和凝固点

1．探究固体熔化时温度的变化规律

设

计

导

思

问题1：怎样使物体均匀受热，且温度变化较平稳，有利于读数？

问题2：为了更形象地反映熔化过程中的温度变化规律，可以采用什么方法呢？

问题3：实验中如何判断熔化的开始和结束呢？

实

验

论

证

海波熔化的温度变化图象

石蜡熔化的温度变化图象

海波在熔化前温度直线上升；熔化时温度为48℃保持不变；全部熔化后，温度又直线上升。说明海波__有固定的熔化温度__

　石蜡在熔化过程中，温度随时间变化的曲线没有明显的停顿现象，说明石蜡__没有固定的熔化温度__

2.晶体和非晶体

(1)晶体：有固定的熔化温度的固体。常见的晶体有冰、海波等。

(2)非晶体：没有固定的熔化温度的固体。常见的非晶体有蜂蜡、松香等。

3．熔点和凝固点

(1)熔点：晶体熔化时的温度。

(2)凝固点：液体凝固形成晶体时的温度。

4．熔化和凝固时的"温度—时间"图象

(1)晶体熔化曲线解读

图3－2－3

如图3－2－3所示，图中AB阶段为固体吸热升温阶段，图中BC阶段为晶体吸热__熔化__阶段，图中CD阶段为液体吸热升温阶段。熔化所用时间t＝__t2－t1__。

(2)熔化和凝固时"温度—时间"的其他三个图象

图3－2－4

图3－2－4中，图甲为__晶体凝固__图象，图乙为__非晶体熔化__图象，图丙为__非晶体凝固__图象。

[点拨]熔化、凝固图象中，若有一段与时间轴相平行的水平直线，则这种固体一定是晶体，水平直线所对应的温度就是这种晶体的熔点(凝固点)，水平直线所对应的时间就是这种晶体熔化(凝固)所用的时间；若没有与时间轴相平行的水平直线，则这种固体为非晶体。

四　熔化吸热、凝固放热

吸、放热情况

温度变化

熔

化

__吸__热

　①晶体熔化时温度__不变__；

②非晶体熔化时温度__不断上升__

凝

固

__放__热

　①液体凝固形成晶体时温度__不变__；

②液体凝固形成非晶体时温度__不断下降__

[

误区警示]误以为晶体达到熔点就会熔化，其实熔化是吸热过程，熔化的条件是：达到熔点，继续吸热。同理，形成晶体的凝固条件是：达到凝固点，继续放热。

应用示例典例示范　高屋建瓴

类型一　熔化和凝固现象

例1　在东北，人们冬季里喜欢做"冻豆腐"。光滑细嫩的豆腐，经冷冻再解冻以后，会出现许多小孔。小孔产生的原因是豆腐里的水先________后________而形成的。(填物态变化名称)

[答案]凝固　熔化

[解析]豆腐中含有大量的水分，豆腐冷冻时这些水分就会凝固为小冰晶，同时体积变大，这些小冰晶将整块豆腐挤压成蜂窝形状；待豆腐解冻后，小冰晶熔化为水，就留下了很多小孔。

[技巧点拨]要判断发生的现象是何种物态变化，关键是弄清物质的初状态和末状态。注意"熔化"和"溶化"不同，后者表示一些物质溶解在溶剂中的过程，例如盐溶于水变成盐水。

类型二　熔化和凝固的特点

例2　如图3－2－5甲所示，小李同学用此装置探究冰熔化过程中的温度变化情况。

图3－2－5

(1)他将观察到的温度计示数变化情况记录在下表中。请根据表中数据，在图丙的坐标纸上画出冰熔化过程中的温度—时间图象。

t/min

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

T/℃

－4

－3

－2

－1

0

0

0

0.5

1

1.5

　　(2)某时刻温度计的读数如图乙所示，此时的温度是________℃。

(3)为减小误差，实验过程中宜选用较大的冰块还是较小的冰块？______________。

(4)如果将冰块换成石蜡碎块做同样的实验，石蜡熔化过程中所得到的温度—时间图象是否与冰的相同？为什么？________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[答案](1)如图3－2－8所示

图3－2－8

(2)4　(3)较小的冰块

(4)不同。因为冰是晶体，有固定的熔化温度；石蜡是非晶体，没有固定的熔化温度

[解析](1)根据数据画图象，可以利用描点法，找准第4、6min这两个关键点。(3)如果冰块太大，就容易出现受热不均匀，温度计的示数不准确的现象，所以实验过程中宜选用较小的冰块。(4)冰是晶体，有固定的熔化温度，而石蜡是非晶体，没有固定的熔化温度，所以它们熔化的温度－时间图象不同。

[技巧点拨]①实验采用水浴法加热，其好处是物体受热均匀且温度变化平稳。

②温度计要与被测固体颗粒充分接触，且避免碰壁或悬空等。

③酒精灯的使用方法和注意事项：a.酒精灯要用点火工具点燃，严禁用一个酒精灯点燃另一个酒精灯；b.用完酒精灯必须用灯帽盖灭，不能用嘴吹。

例3　(多选)如图3－2－6所示是"探究某物质熔化和凝固规律"的实验图象，下列说法正确的是( 　　)

图3－2－6

A．在t时＝5min时，该物质处于固液共存状态

B．在BC段，该物质不吸热

C．该物质凝固过程持续了5min

D．该物质的凝固点是45℃

[解析]AD　由图可知，该物质为晶体，BC段为该晶体的熔化阶段，EF段为该晶体的凝固阶段，故物质在B、F点为固态，在C、E点为液态，BC段、EF段之间为固液共存态，而t时＝5min时处于BC之间，为固液共存状态，故A正确。BC段为该晶体的熔化阶段，需要不断吸收热量，但温度不变，故B错误。该物质的凝固过程为EF段，即从第12min到第15min，用时3min，故C错误。由图可知，该物质的熔点和凝固点均为45℃，故D正确。

[规律总结]①晶体处在熔点或凝固点时，有可能处于三种状态，即固态、液态和固液共存三种状态。②晶体在熔化阶段，不断吸收热量，但温度不变；在凝固阶段，不断放出热量，但温度不变。③同种物质的熔点和凝固点相同。

[技巧点拨]判断晶体、非晶体的方法：①从有无熔点来判断，晶体有熔点，非晶体没有熔点。②从熔化过程中的现象来判断，晶体熔化过程：固态——固液共存——液态；非晶体熔化过程：固态——软——稀——液态。③从熔化图象来判断，关键是观察图象中是否存在一段平行于时间轴的线段，有则为晶体，没有则为非晶体。

类型三　熔化吸热、凝固放热在生活中的应用

例4　夏天吃冰棒感觉凉爽，是因为冰棒在熔化时要________的缘故；北方冬天菜窖经常要放一桶水，是因为水在凝固时要________，使菜窖的温度不至于太低，防止菜被冻坏。(均选填"吸热"或"放热")

[答案]吸热　放热

[解析]冰棒在熔化时要吸热，所以夏天吃冰棒感觉凉爽；北方冬天菜窖经常要放一桶水，是因为水在凝固时要放热。

课堂小结归纳总结　一目了然

当堂检测课结堂清　及时反馈

知识点●1　熔化和凝固现象

1．小明的玩具灯笼里的灯泡不亮了，爸爸检查后发现是电路板的线断了，于是爸爸用电烙铁把断开的电路重新焊接好，则焊锡发生的变化是( 　　)

A．熔化B．先熔化后凝固

C．凝固D．先凝固后熔化

[解析]B　用焊锡焊接电路涉及两个过程，先是电烙铁产生的热量使焊锡由固态变为液态，是熔化过程；然后是液态的焊锡又变为固态，是凝固过程。

知识点●2　探究固体熔化时温度的变化规律

图3－2－7

2．两个实验小组分别探究"冰熔化时温度的变化规律"和"蜡熔化时温度的变化规律"。

(1)其中一个实验小组安装的实验装置如图3－2－7所示，该装置存在的不足是________________________________________________________________________。

(2)改进实验后，两实验小组记录的数据汇总如下表：

时间/min

0

1

2

3

4

5

6

7

…

冰的温度/℃

－20

0

0

0

0

10

20

30

…

冰的状态

固态

固、液

固、液

固、液

固、液

液态

液态

液态

…

蜡的温度/℃

35

40

45

49

54

58

62

66

…

蜡的状态

固态

固态

固态

黏稠

变稀

液态

液态

液态

…

分析表格中的数据，你发现冰与蜡在熔化过程中的不同点是：________________________________________________________________________。

[答案](1)物质受热不均匀　(2)冰有一定的熔化温度，蜡没有一定的熔化温度

[解析]在"探究固体熔化时温度的变化规律"实验中，为了使物质均匀受热且熔化过程较缓慢容易观察，就需要用水浴法加热，应该把试管放在盛水的烧杯中加热。

3．如图3－2－8所示是给某种晶体加热时，其温度随时间的变化曲线，请根据图象回答问题。

(1)在2～5min这段时间内晶体处于____________状态，________热。

(2)由图可知，此晶体的凝固点是________℃。

(3)CD段晶体处于________态；晶体熔化用了________min。

图3－2－8

[答案](1)固液共存　吸　(2)　(3)液　3.5

[解析](1)在2～5min这段时间内，晶体继续吸热，但温度保持不变，说明晶体正处于熔化过程，物质处于固液共存状态。

(2)图中BC段所对应的温度就是这种晶体的熔点，为℃，凝固点也为℃。

(3)CD段表示晶体已完全熔化完，温度高于熔点，为液态。由图象知，该晶体从第1.5min开始熔化，到第5min完全熔化完，熔化过程用了3.5min。

知识点●3　熔化吸热、凝固放热在生活中的应用

4．超市里正在出售的海鲜周围要铺一层碎冰块，这是因为冰熔化时要________，但温度________(选填"升高""降低"或"不变")，所以能起到保鲜的作用。

[答案]吸热　不变

[解析]冰是晶体，在海鲜的周围铺一层碎冰块，这样冰块在熔化时吸热但温度保持不变，具有制冷作用，所以能起到保鲜的作用。

课时作业应用检测　夯基提能

一、选择题

1．下列四组物质中，都是晶体的一组是( 　　)

A．海波、玻璃、食盐B．铜、铁、雪花

C．萘、橡胶、石英D．石蜡、石墨、食盐

[解析]B　海波、金刚石、食盐、萘、石墨、石英以及所有金属都是常见的晶体。而玻璃、松香、石蜡、沥青等是常见的非晶体。对照常见的晶体和非晶体可知B正确。

2．图3－2－1分别为表示甲、乙、丙、丁四种物质熔化或凝固规律的图线，下列说法正确的是( 　　)

图3－2－1

A．甲种物质是晶体，图线表示的是凝固过程

B．乙种物质是非晶体，图线表示的是熔化过程

C．丙种物质是非晶体，图线表示的是凝固过程

D．丁种物质是晶体，图线表示的是凝固过程

[解析]B　甲图线中有一段吸收热量而温度保持不变的过程，这是晶体的熔化图线；而丙图线中有一段放出热量而温度保持不变的过程，这是晶体的凝固图线；乙图线表示物质吸收热量温度逐渐上升，属于非晶体的熔化图线；丁图线表示物质放出热量温度逐渐降低，属于非晶体的凝固图线。因此只有选项B说法正确。

3．冬天，东北地区的汽车司机常用水和酒精的混合液体作为发动机的冷却液，这是因为混合液体( 　　)

A．有较低的沸点B．有较低的凝固点

C．蒸发性能强D．较易流动

[解析]B　水的凝固点是0℃，酒精的凝固点是－℃，所以把它们混合能得到凝固点较低的液体。

二、填空题

图3－2－2

4．冰糖葫芦是许多小朋友的最爱，它的制作方法很简单：将洗净的山楂穿在竹签上，然后将一定量的白糖放入锅中加热，将白糖________(填物态变化名称)后，在山楂上蘸糖浆，等山楂上的糖浆________(选填"吸收"或"放出")热量变成固态，冰糖葫芦就做好了。

[答案]熔化　放出

[解析]白糖放入锅中加热，由固态变成液态，是熔化过程。山楂上的糖浆由液态变成固态，发生凝固现象，凝固放热。

5．学习物态变化时，老师写了一副对联，上联是"杯中冰水，水放热结冰温度不降"，下联是"盘内水冰，冰吸热化水温度未升"。该对联先后包含的两种物态变化分别是________和________，反映的一个共性是____________________________。

[答案]凝固　熔化　晶体在熔化和凝固的过程中温度保持不变

[解析]"水结冰"是水凝固为冰，"冰化水"是冰熔化为水，"结冰温度不降"说明水在凝固成冰的过程中温度没有发生变化，"化水温度未升"说明冰在熔化成水的过程中温度没有发生变化。

6．有一种乳白色的固体物质，在℃时开始熔化，直到温度升高到℃时熔化结束，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"不吸热")。

[答案]非晶体　吸热

三、实验探究题

7．用如图3－2－3甲所示的装置探究萘熔化时温度的变化规律，请回答下列问题。

图3－2－3

(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。实验中，在记录加热时间的同时还需观察记录的现象有______________、______________。

(2)除图甲中实验器材外，还需要的实验器材有火柴和________。

(3)图乙是萘熔化时温度随时间变化的图象。从开始熔化到完全熔化，大约持续了________min。

(4)根据熔化图象，可以判断萘是________(选填"晶体"或"非晶体")，在熔化过程中，萘要不断吸收热量，温度________(选填"升高""降低"或"不变")。

[答案](1)慢　萘的状态　温度计的示数

(2)停表　(3)15　(4)晶体　不变

根据表中所列的几种物质的熔点，判断以下几题的是与非，并解释原因。

物质名称

固态水银

金

铜

钢

钨

固态氢

熔点/℃

－39

1

－

(1)电灯泡的灯丝用钨制成，不易熔化——________；理由：________________________________________________________________________。

(2)纯金掉入钢水中不会熔化——________；理由：________________________________________________________________________。

(3)水银温度计在－40℃时已失效，不能使用——________；理由：________________________________________________________________________。

(4)在－℃时，氢气是固态——________；理由：________________________________________________________________________。

[答案](1)正确　灯泡正常发光时，灯丝的温度在℃左右，而钨丝的熔点是℃，所以用钨制成灯丝，不易熔化

(2)不正确　纯金的熔点是℃，而钢的熔点是1℃，显然钢水的温度在1℃以上，所以纯金掉入钢水中会熔化

(3)正确　水银的凝固点是－39℃，在－40℃时，水银将会凝固成固态，这时，温度计就不能使用了

(4)正确　固态氢的熔点是－℃，因此在－℃时氢是固态