2023年新八年及物理暑假复习学案第12讲 熔化与凝固（原卷版）

第12讲熔化与凝固（原卷版）【学习目标】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/min0123456789101112海波的温度/℃40424446484848484848505356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/min0123456789101112石蜡的温度/℃525558616263646566.569727476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。知识点三、熔点和凝固点1.晶体和非晶体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______。【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。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。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。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？【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______。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”）。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。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”）。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。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。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”）。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______。【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．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。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。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。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4min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______。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______。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”）。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。时刻/min01234温度/℃1041648597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（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”）。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。时间/min0246810121416182022温度/℃420-2-4-6-6-6-6-6-8状态液液液液液液固、液固、液固、液固、液固固（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______