备考2024年中考物理重难点精讲精练：18-热点10 与物态变化有关的实验（精讲）

中考物理热点复习精讲精练

热点十 与物态变化有关的实验（精讲）

一、探究固体熔化时温度的变化规律实验

温馨提示：

1. 安装实验器材时，应按由下向上的顺序，以保证用酒精灯的外焰加热。
2. 实验要采用水浴法加热，这样可以使固体受热均匀，也可以减慢固体的受热速度，从而便于观察温度的变化规律。
3. 烧杯中的水要适量，既保证试管中装有固体的部分浸没在水中，同时又不能使实验时间过长。
4. 试管插入烧杯中的深度要适当，既不能使试管接触烧杯底部，又要保证试管中装有固体的部分浸没在水中。

5.为了缩短加热时间，可以采取的办法是：①使用温水；②适当减少水的质量

二、探究水沸腾时温度变化特点实验

温馨提示：

1. 石棉网的作用：使烧杯受热均匀。
2. 加盖带孔纸板的作用：减少热量散失，缩短加热时间；

盖子上钻一孔是为了保持内外气压相等。

3. 缩短加热至沸腾所需时间的方法：提高水的初温；减少水的质量；给烧杯加盖。
4. 验证水沸腾需要吸热的方法：撤去酒精灯，观察水是否停止沸腾。

水未立刻停止沸腾的原因：石棉网的温度高于水的沸点，水可以从石棉网继续吸热。

典例讲解

例1.如图甲所示是小明探究“固体熔化时温度的变化规律”的实验装置，小明选取某种物质加热，每隔相同的时间记录一次温度，同时观察物质的状态，实验结束后根据实验记录的数据绘制成如图乙所示的图像。回答：

（1）观察图像，应用相关知识分析可知在第12min时，物质处于 　   　状态，该物质是 　   　（填“晶体”或“非晶体”）；

（2）小丽选用质量为m1的该固体完成实验，绘制温度随时间变化的图线如图丙中的a，若用质量为m2（m2＞m1）的该固体做实验，得到的图线可能是图丙中的 　   　（填“b”或“c”或“d”）。

【分析】（1）晶体和非晶体的区别是看是否有固定的熔化温度，晶体熔化过程中吸热温度不变，处于固液共存态；（2）该固体只是质量增加了，从同一种晶体的熔点不变去考虑即可得出答案。

【解答】（1）由图可知，该物质在熔化时有固定的温度，故该物质是晶体，在第12min时，处于该物质的熔化过程中，物质是固液共存态；

（2）由图丙可知，其它条件不变，仅将该固体的质量增加，该固体的熔点是不变的，但是b、d表示熔点都变了，得到的图线可能是图中的c。

故答案为：（1）固液共存；晶体；（2）c。

例2．同学们在实验室做“探究固体熔化时温度的变化规律”实验。

【基础设问】

（1）小杨同学所用的实验装置如图甲所示，小杨在实验中应先固定 　   　（填“石棉网”或“温度计”）的高度。

（2）小杨应选择颗粒 　   　（填“较大”或“较小”）的冰进行实验。

（3）实验中，用水浴法加热固体的目的是 　   　。

（4）在实验过程中，某时刻温度计的示数如图乙所示，此时温度计的示数 　   　℃。

（5）小杨根据实验数据画出的冰熔化时温度随时间变化的图像如图丙所示，由图丙知，在第3min时，该物质处于 　   　态。

（6）小明同学用图甲装置探究另一物质a熔化时温度的变化规律，记录的实验数据如表。

①请在图丁所示的方格纸上帮小明画出物质a的温度一时间图像。

②物质a在熔化过程中温度的变化特点是 　   　。

③物质a是 　   　（填“晶体”或“非晶体”）。

【能力设问】

（7）小杨在总结实验结论时推测：如果一直加热下去，试管中的液体会沸腾。你认为小杨的推测是否正确，　   　；请说明理由：　   　。

（8）小华同学分别利用b、c两种物质做“探究固体熔化时温度的变化规律”实验，由b、c两物质熔化前后的实验数据绘制的温度一时间图像如图戊所示，由图像可知，b、c两种物质的区别是 　   　。

【分析】（1）实验时，需用酒精灯的外焰加热，所以要先调整好铁圈的高度，然后根据温度计的玻璃泡浸没固体中，固定挂温度计的横杆位置；

（2）实验过程中宜选用颗粒比较小的颗粒，固体受热比较均匀；

（3）水浴法加热使得固体四周都浸没在水中，其目是为了能使固体物质均匀受热；

（4）要认清温度计的分度值，然后进行读数，注意是零上还是零下；

（5）根据图象确定第3分钟时，处于熔化过程，而晶体熔化过程中是固液共存态；

（6）用描点法画出a物质熔化时的图象，根据图像观察熔化过程是否温度保持不变，确定是晶体还是非晶体；

（7）水沸腾的条件：达到沸点，不断吸热；

（8）晶体和非晶体最大的区别就在于，晶体有一定的熔点，而非晶体没有一定的熔点；熔点的晶体熔化时保持不变的温度。

【解答】（1）实验时，需用酒精灯的外焰加热，所以要先调整好铁圈的高度，然后根据温度计的玻璃泡浸没固体中，固定挂温度计的横杆位置；所以先固定石棉网的位置；

（2）实验过程中为了使得固体受热比较均匀，宜选用颗粒比较小的颗粒；

（3）水浴法加热使得固体四周都浸没在水中，其目是为了能使固体物质均匀受热；

（4）温度计的分度值为1℃，液面在0℃以下，读数为﹣6℃；

（5）根据丙图，冰块1min﹣4min过程温度不变，处于熔化过程，确定第3分钟时，而晶体熔化过程中是固液共存态；

（6）①用描点法画出a物质熔化时的图象，如图所示；

②③根据图象中有一段水平线段，说明温度保持不变，属于熔化过程，因而该物质是晶体，熔化时温度保持不变。

（7）水沸腾的条件：达到沸点，不断吸热；当烧杯内水沸腾时，试管内水可以达到沸点，但由于温度相同，不能发生热传递，因而不能吸热，试管内水不能沸腾，小杨的说法不正确；

（8）晶体和非晶体最大的区别就在于，晶体有一定的熔点，而非晶体没有一定的熔点；熔点的晶体熔化时保持不变的温度；b是晶体，有熔点，而c是非晶体，熔化时温度改变，没有熔点。

故答案为：（1）石棉网； （2）较小；（3）为了能使固体物质均匀受热； （4）﹣6℃；（5）固液共存；（6）①如图所示；②温度保持不变；③晶体；（7）不正确；试管内外温度相同，不能吸热，试管内水不能沸腾；（8）b有熔点，c没有熔点。

例3．小红同学在做“探究水沸腾时温度变化特点”的实验中：

（1）如图所示，她的操作存在错误，请指出她使用温度计的两处错误：

①　   　；

②　   　。

（2）小红纠正所有错误后，在水温到达89℃时开始每隔2分钟做一次温度记录，并描绘出如图所示的图象。根据图象可知水沸腾时的温度为 　   　℃，如果继续给沸腾的水加热，水的温度将 　   　。（填“升高”、“不变”或“降低”）

（3）由图象可知，水沸腾时的特点是 　   　。

（4）小红观察到：当水沸腾时，烧杯口附近出现大量“白气”，“白气”是杯中冒出的水蒸气遇冷 　   　（选填“汽化”或“液化”）形成的，该过程要 　   　（选填“吸热”或“放热”）。

（5）小红觉得从开始加热到沸腾的时间偏长，请你给她提出一个改进的措施：　   　。

【分析】（1）从温度计的正确使用进行判断。温度计的玻璃泡完全浸没在被测液体中不要碰到容器底和容器壁，温度计的玻璃泡浸没在被测液体中要稍候一会儿，待示数稳定后再读数，读数时温度计的玻璃泡要继续留在被测液体中，视线要与温度计液柱的上表面相平。

（2）液体沸腾时不断吸收热量，温度保持不变，这个不变的温度是液体的沸点。由图可知不变的温度是99℃。一个标准大气压下水的沸点是100℃，沸点跟气压有关气压越高沸点越高。

（3）液体沸腾的特点是不断吸收热量温度保持不变。

（4）瓶口的温度较低，高温的水蒸气遇冷发生液化变成液态的小水珠，液化放出热量。

（5）从给水开始加热到水沸腾需要的时间比较长。可能是水的质量太大，可能是水的温度太低。根据加热时间长的原因寻求改进措施。

【解答】（1）温度计在使用时不得接触被测液体的容器底和容器壁，读数时视线应与液柱的上表面齐平。

（2）液体沸腾时温度保持不变，由图可知不变的温度是99℃。

（3）液体沸腾时的特点是不断吸收热量温度保持不变。

（4）瓶口温度较低，水蒸气遇冷会发生液化，液化是一个放热过程。

（5）水的初温为89℃，导致加热时间太长的原因是水质量太大。

  故答案为：（1）①温度计的玻璃泡碰到容器底；②视线未与温度计液柱的上表面相平；（2）99；不；（3）不断吸收热量温度保持不变；（4）液化；放热；（5）减少水的质量。

水的沸腾的实验是初中热学中的重要实验，一般考查水沸腾前后气泡的变化，沸点和气压的关系，沸腾的条件，沸腾的特点，加热时间比较长的原因。

例4.小强和小明同学在实验室利用如图所示的装置做“探究水沸腾时温度变化特点”的实验：

（1）如图甲组装实验装置时，石棉网的铁圈位置和悬挂温度计的铁夹位置放置非常重要。实验时，小强应当先调整固定　   　的位置（选填“铁圈”或“铁夹”）；

（2）小强同学在水温升到88℃时，每隔1min读一次温度计的示数，直到水沸腾3min后停止读数，数据记录如表，根据表格中的数据，在图丙的小方格纸上画出水的温度随时间变化的图象；

分析表记录的实验数据，可知水沸腾时的温度为　   　℃，气泡情况如图乙中　   　所示。

（3）为了说明水沸腾过程中是否需要吸热，小强应　   　，观察水是否继续沸腾。

（4）有两组同学虽然选用的实验装置相同，且同时开始实验，但水开始沸腾的时刻不同，他们绘制的沸腾图象如图丁所示，得到a、b两种不同图象的原因是　   　。

（5）小明同学在完成实验后，撤去酒精灯，发现水仍能沸腾一段时间，你认为原因是　   　。

（6）在“观察水的沸腾”实验中，四个实验小组测得水的沸点如表所示：对于下述实验数据，下列说法正确的是　   　。

A．四个小组实验都失败了，因为水的沸点是100℃

B．只有第2小组数据可以接受，因为他们的数据最接近100℃

C．只有第1小组数据不可以接受，因为他们的数据偏离100℃最大

D．只要实验操作正确，数据真实，上述数据均有效。

【分析】（1）因为在实验中需要用酒精灯的外焰加热，所以应从下向上固定实验器材的位置；

（2）首先根据表格中的数据进行描点，然后将各点用平滑的曲线连接起来；

水沸腾过程中吸热但温度保持不变，而水沸腾时的温度叫做沸点；液体的沸点受杂质和气压的影响；

根据沸腾前和沸腾时的现象。沸腾前气泡在上升过程中，体积减小，到液面时消失；

沸腾时产生大量气泡，气泡在上升过程中体积增大，最后破裂；

（3）为了说明水沸腾过程中需要吸热，可以撤去酒精灯，观察水能否继续沸腾即可得出结论；

（4）在装置相同的情况下，水的质量越大，升温会越慢；

（5）根据沸腾的条件和热传递的条件分析；

（6）要解决此题，需要在实验测量过程中，由于实验数据和实验者的原因，都会造成读数上的误差。同时在观察水的沸腾实验中，由于烧杯上方加盖与否或盖子是否严密也会造成沸点的不同。

【解答】（1）在实验中需要用酒精灯的外焰加热，所以应先确定铁圈的高度。

（2）根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接起来。如图所示：

由表格中数据可以看出，在加热到第5min、6min、7min、8min时，

水的温度为98℃保持不变，所以水的沸点应为98℃。

沸腾时，有大量气泡产生，气泡在上升过程中体积增大，

所以图乙中B是沸腾时的现象，A是沸腾前的现象。

（3）水沸腾后，若撤去加热源，则水不再吸收热量，也就不能维持沸腾状态，

所以应撤去热源，观察水是否能够继续沸腾。

（4）读图乙可以看出，在同样加热的情况下，b的升温较慢，

其原因应该是水的质量多于a的缘故。

（5）小明同学在完成实验后，撤去酒精灯，发现水仍能沸腾一段时间，根据沸腾的条件是因为水能继续吸热，即水能从温度较高的铁圈或石棉网吸收热量；

（6）在实验中，只要操作正确，数据便是真实的；几个组数据的不同，是因为在测量过程中存在误差的原因，还有水的沸点还受其上方气压的影响，故选D。

故答案为：（1）铁圈；（2）图象如上图；98；B；（3）停止加热；（4）水的质量不同；（5）水能从温度较高的铁圈或石棉网吸收热量；（6）D。

本题观察水的沸腾，考查了温度计的选用、注意事项、器材的调试、沸点与气压的关系、水沸腾的现象和特点及分析数据归纳结论的能力。这些都是该实验的重点，应熟练掌握。