海波的熔化与凝固实验问题与分析

2018-05-21马敏超

科教导刊·电子版 2018年1期

关键词：海波实验

马敏超

摘要在实际的教学中，不少教师发现海波的熔化与凝固实验成功率不高，很容易失败，要么进行了改进，要么干脆不做实验，事实上，按照教材中的实验过程，完全不需要改进就能成功，关键在于一些细节的把握。

关键词海波熔化与凝固实验

中图分类号：G633.7 文献标识码：A

1问题的提出

浙教版七年级上册科学第四章第五节《熔化与凝固》中为研究晶体熔化时的特点，安排了一个关于海波的熔化与凝固的实验。教材上的实验药品和实验装置究竟存在什么问题？笔者通过实验进行反复研究后发现教材实验具有很强的可行性，并不需要改进。这里将实验中可能遇到的问题及建议整理如下：

实验名称：海波的熔化与凝固

实验器材：铁架台、试管、温度计、酒精灯、石棉网、天平。

药品：海波（五水硫代硫酸钠）。

2问题分析与建议

2.1熔化过程持续时间短

学生在利用教材所示的装置进行海波熔化实验时发现海波从固态到固液共存再到液态温度几乎一直在上升，熔化时间只有短短几十秒，而教材中要求当海波温度达到40℃以上之后每隔半分钟就记录一次温度，无法得出真正的海拔熔化特点。

原因1：海波变质

海波的化学式为Na2S2O3·5H2O，常温常压下为白色晶体，易潮解，易吸收空气中的二氧化碳而分解生成二氧化硫与硫单质。而学校实验室中的海波很有可能是上年没用完，第二年继续用，或将海波放在玻璃试剂瓶中，造成海波变质，影响实验效果。建议：使用新鲜海波。

原因2：海波量太少

由于缺乏该实验的相关经验，学生（包括部分老师）无法估测所加海波的量多少比较合适。若所加海波量偏少，会导致海波吸热后在较短时间内熔化，则观察熔化时间自然变短。

建议：所加海波的量大约为试管总长度的1/4左右比较合适。

原因3：烧杯内水太少

若进行水浴加热的烧杯中水量太少，在加热的过程中水温升高过快，从而海波较快吸热，加速熔化过程，导致海波熔化时间缩短。

建议：使用250ml規格的烧杯并加入200ml左右的水。

原因4：酒精灯火焰太大

若加热所用的酒精灯火焰太旺，同样会加速水温的快速上升，导致海波快速吸热而缩短熔化时间。建议控制好酒精灯火焰的大小，不能太旺盛。

原因5：温度计玻璃泡位置不当

温度计的使用规则中很强调温度计的玻璃泡要与被测物质充分接触，在该实验进行过程中，会出现分层现象，固态海波会沉淀在试管下部，而液态海波主要分布在上部，随着海波的不断熔化固体越来越少，液体越来越多，此时玻璃泡的位置若不注意，很有可能处在液态海波中，而液态海波会不断吸收水中的热量，使自身温度快速升高，导致海波还未完全熔化就观察到温度计示数不断升高。建议：应将温度计的玻璃泡一直处在固液共存处。

2.2熔点不稳定

部分学生在做海波熔化实验时，发现温度不到48℃海波就开始熔化了，而熔点稳定在48℃以下。

原因1：加热后易失去结晶水

海波在温度33℃以上时会风化，失去部分或全部结晶水。当把海波放入试管，其风化现象不太明显，随着温度不断升高，风化现象逐渐加剧，随着温度的不断升高，海波继续失去结晶水。在测海波的熔点时，实际上是在测海波、二水合硫代硫酸钠以及硫代硫酸钠三种物质混合物的熔点。风化的时间不一样，程度不一样，三种物质的比例不一样，导致海波熔化时的熔点不稳定。五水硫代硫酸钠的熔点可能在40℃-48℃之间。

原因2：海波导热性差

由于海波导热性比较差，在实验过程中会较为明显地观察到试管壁周围的海波先熔化，而试管内部海波晶体未熔化，未熔化的海波晶体温度会相对较低一些，而此时，温度计的玻璃泡往往又插在未熔化的海波晶体中，故温度计读数还没有到熔点，海波即开始熔化。建议：利用合适的工具进行适当搅拌。

2.3无法完全熔化

通常，教师会让上个班级实验做好后将海波留在试管中，下个班级进来继续做，反复利用海波。此时会出现上个班级的学生实验做得挺成功，但是下个班级就出现了即使温度加热到48℃以上，而海波仍然呈块状板结在试管中，没有溶解，直到加热到较高的温度才慢慢溶解。

原因：海波反复使用

当温度达到48℃时，硫代硫酸钠溶于其结晶水中，在熔化过程中吸收热量而温度不变。海而波在加热溶解的过程中会失去结晶水，当海波被反复利用后，结晶水会大量流失，使得部分硫代硫酸钠不能溶解于水中，出现不溶现象。建议：使用新鲜海波。

2.4整个过程用时太多

实验用时不能太短，也不能用时太长，实验最好能控制在20分钟左右。

原因1：烧杯内水的起始温度太低

烧杯内的水温度太低，则要花较长时间才能达到海波熔点。建议：直接往烧杯内加入35℃到40℃左右的温水，节约时间。

原因2：烧杯内水太多

若选用的烧杯规格太大，里面的水太多，同样需要花较长的时间对其进行加热升温。建议：使用250ml规格的烧杯，加入约200ml的水较为合适。