3.4升華和凝華（導學案）【學習目標】1.通過觀察碘的升華與凝固實驗，了解物質的固態和氣態之間是可以直接轉化的。2.知道升華要吸熱，凝華要放熱。3.能用升華和凝華的知識，解釋生活中的現象。4.通過水循環過程中水的三態變化，培養關心環境和節約用水的意識。【學習重點】碘的升華與凝固實驗。【學習難點】升華吸熱，凝華放熱。【自主預習】閱讀教材，完成以下問題：1．物質從固態直接變成氣態的過程叫升華。升華需要吸(填“吸”或“放”)熱.2．物質從氣態直接變成固態的過程叫凝華。凝華需要放(填“吸”或“放”)熱.3．樟腦球放在衣柜內，平時我們能聞到氣味，過一段時間體積會變小，這是升華現象。晚秋的早上，我們會看到在地面或物體上凝結成的白色細微顆粒（即霜），這是凝華現象。4.自然界中的水循環是通過物態變化實現的。【合作探究】探究一、升華和凝華1.升華和凝華【實驗】如圖所示，在錘型試管中盛有少量碘顆粒，放入盛熱水的燒杯中加熱，觀察碘的狀態變化，當試管中充滿某種氣體后，將試管取出放入涼水中，觀察有什么現象。加熱前加熱前在熱水中在空氣中思考以下問題：①放入熱水前碘是什么狀態的？_固態；②把裝有碘的碘錘加熱后，密封玻璃管內發生什么現象？該過程有沒有出現液態的碘？現象：固態的碘變成了紫色的碘蒸氣；沒有_（有/沒有）出現液態的碘；③把碘錘從熱水中取出，放在空氣中，密封玻璃管內發生什么現象？該過程有沒有出現液態的碘？現象：碘蒸氣變成了固（固/液）態碘，沒有_（有/沒有）出現液態的碘。通過實驗可知：碘可以在固態和氣態間發生直接轉化。（1）升華：物質從固態直接變成氣態的過程叫做升華。（2）凝華：物質從氣態直接變成固態的過程叫做凝華。

2.升華吸熱【想一想】碘升華時要加熱,說明升華是一個什么過程?【理論推導】因為熔化、汽化、升華都是物質從低能量狀態到高能量狀態，所以都要吸熱。【實驗】如圖1所示，在燒杯中放一小塊干冰，仔細觀察，發現什么現象？用手接觸燒杯底部，有什么感覺？說明什么問題？【分析】發現干冰逐漸變少，并且沒有液體產生，說明干冰直接從固態變成了氣態，即干冰發生了升華。此時，用手接觸燒杯底部，感覺燒杯底部變冷（冷/不變/升高），說明升華的過程吸熱。結論：升華吸熱。圖1圖2圖1圖23.凝華放熱【想一想】凝華時要冷卻，說明凝華是一個什么過程?【理論推導】因為凝固、液化、凝華都是物質從高能量狀態到低能量狀態，所以都要放熱。【實驗】如圖2所示，在封閉玻璃管里放入碘，先加熱使其升華，然后在水中自然放置，會有部分碘蒸汽凝華。測量這個過程前后水溫變化，經測量水的溫度升高（升高/降低），這說明凝華放熱。結論：凝華放熱。【例題1】下列發生物態變化的現象中，屬于凝華的是（A）A．剛出冷庫的凍肉比原來重 B．灑在地板磚上的水不見了C．加在飲料中的冰塊越來越小D．放在衣柜里的樟腦丸變小了【解析】A．剛出冷庫的凍肉溫度很低，空氣中的水蒸氣遇冷會凝華成固態的小冰晶附著在凍肉上，所以整體重量增加。該選項符合題意。 B．灑在地板磚上的水不見了屬于蒸發現象，該選項不符合題意。C．加在飲料中的冰塊越來越小屬于熔化現象，該選項不符合題意。D．放在衣柜里的樟腦丸變小了屬于升華現象，該選項不符合題意。【例題2】小明在探究物態變化的實驗中，設計了如圖甲、乙所示的兩種探究“碘的升華”的實驗方案。（1）已知酒精燈外焰的溫度約510℃，標準大氣壓下，碘的熔點為113.5℃。上述設計中，更合理的方案是______（選填“甲”或“乙”）；（2）為進一步探究此類現象，他用干冰進行了下列實驗：在燒杯中放入適量的水，向水中放入一小塊干冰，觀察到水中很快有大量氣泡產生，同時水面有大量白氣，如圖丙所示。實驗中，水中大量的氣泡是由干冰______形成的，水面上大量的白霧是由水蒸氣______形成的。【答案】（1）乙；（2）升華，液化。【解析】（1）探究“碘的升華”時，酒精燈外焰的溫度約為510℃，標準大氣壓下，碘的熔點為113.5℃，而水的沸點是100℃，水的沸點低于碘的熔點而酒精外焰的溫度高于碘的熔點，所以更合理的是方案乙，可以防止碘發生先熔化后汽化最終變為碘蒸氣，更好地觀察到碘升華的現象。（2）干冰是固態二氧化碳，向水中放入一小塊干冰，干冰發生升華現象，產生大量的二氧化碳氣體，所以水中大量的氣泡是干冰升華形成的；干冰升華時從周圍吸收大量熱，使水溫迅速下降，水面上大量的白霧是空氣中的水蒸氣遇冷液化形成的小水滴。探究二、升華與凝華現象及應用1.升華現象【討論以下問題】①衣柜里防蟲用的樟腦丸（衛生球），過一段時間會變小，最后不見了。有沒有變為液態？發生了什么物態變化？②寒冷的冬季，冬天冰凍的衣服也會變干。冰是否發生了熔化？發生了什么物態變化？【歸納】上述事例，都是冰從固態直接變為氣態，發生了升華現象。2.凝華現象①冬天，寒冷的早上，室外物體上常常掛著一層霜，是怎么形成的？②寒冷的冬天，樹枝上出現的“霧凇”（俗稱冰花、樹掛），是怎么形成的？【歸納】上述事例，都是空氣中的水蒸氣遇冷凝華成的小冰晶（粒狀結構沉積物、冰片、冰花等形狀）。新燈泡舊燈泡新燈泡舊燈泡霜霧凇冰花【討論】觀察對比一個舊燈泡、一個新燈泡，有什么不一樣？黑色是在內側還是外側，是固態還是液態、氣態？是不是玻璃變黑的?鎢絲為什么到了燈的壁上呢?發生了什么物態變化?【歸納】白熾燈泡的鎢絲在高溫下會升華變成鎢蒸氣，使燈絲變細；鎢蒸氣遇到燈泡玻璃后又凝華變成固態鎢附著在玻璃泡上，使內壁變黑。這里包含了兩個物態變化過程：升華、凝華。3.升華、凝華的應用——干冰（1）干冰干冰是在一個大氣壓下以溫度為-78.5oC存在的固態（固態/液態）二氧化碳（CO2），在常溫下可以直接升華為二氧化碳氣體。（2）干冰的特點：容易升華，有吸熱致冷作用。（3）干冰的應用①冷藏食物：“干冰”熔化時，不會像冰那樣變成液體，它直接升華為溫度很低的、干燥的二氧化碳氣體，因此它的冷藏效果特別好。②人工降雨【想一想】人工降雨就是用高射炮或飛機在天空中撒下干冰或碘化銀等催化劑，幫助降雨。這個過程發生了怎樣的物態變化？【歸納】用高射炮或飛機在天空中撒下干冰或碘化銀等等催化劑，它們會升華吸熱，使云層中的溫度急劇下降，從而使云層中的水蒸氣遇冷液化成小水滴，或者直接凝華成小冰晶，大量冰晶，使冷云上部的冰晶密度增大，促成或增加降水落到地上便形成雨。③舞臺煙霧舞臺“白霧”舞臺“白霧”【提問】煙霧是怎樣形成的?用我們學過的知識說說其中的道理。請同組或前后組討論一下。煙霧是不是水蒸氣?是不是干冰?是什么?是什么物態變化?【歸納】舞臺上噴出的干冰瞬間升華，從周圍吸熱，導致溫度下降，周圍的水蒸氣遇冷液化成小水珠或凝華成小冰晶懸浮在空氣中，即我們所見到的“煙霧”。【例題3】隨著科技的發展，“呼風喚雨”的神話已成為現實。人工降雨是用飛機在空中噴灑干冰（固態二氧化碳），干冰迅速_升華，這個過程需要吸收熱量（選填“吸收”或“放出”），周圍空氣中的水蒸氣有的液化成小水滴，有的凝華成小冰粒，冰粒逐漸變大而下落，下落過程中熔化成水滴，水滴降落就形成了雨。（除了第二空，其余四空均填物態變化的名稱）【解析】在空中噴灑干冰，干冰迅速升華，要吸收熱量，空氣中的水蒸氣遇冷，有的液化成小水滴，有的凝華成小冰粒，冰粒逐漸變大而下落，下落過程中熔化成水滴，水滴降落就形成了雨。探究三、水循環【閱讀】課本《水循環》內容，完成下列填空。1.水循環與三態變化水是人類生存環境的重要組成部分。通過水的三態變化，地球上的水在不停地循環：陽光曬暖的海洋，海水吸熱蒸發成為水蒸氣上升到空中；當水蒸氣上升到高空以后，與冷空氣接觸，水蒸氣便液化成為小水滴，大量的小水滴懸浮在高空中，就形成了云；小水滴相互聚集，就會凝結成大水滴下降成雨；如果在高空遇到更加寒冷的氣流，小水滴就會凝固成小冰珠，最后有可能形成冰雹降落到地面；冬天，水蒸氣在寒冷的高空急劇降溫，從而凝華成微小的冰晶，這些冰晶聚集起來就變成雪花飄落大地。這些天空的降水落到地面，一部分直接變為小溪，另一部分滲入地下，涌出地表后變成股股清泉，許多小溪匯合，形成江河，又注入大海。地球上的水在陸地、海洋、大氣之間不斷地循環。2.地球上的水資源與危機①地球表面的70%以上是海洋，雖然地球表面大部分被水覆蓋，但是其中海水約占97%，江河湖泊、土壤、巖層和冰川中的淡水僅約占3%，而能夠供人類直接利用的淡水資源更是僅在淡水資源的0.3%。②水資源危機隨著社會的發展，技術的進步，人類對水的依賴程度越來越大。除了日常的生活用水以外，工業生產也必須用水，電力、紡織、印染、鋼鐵、石油、化工以及食品工業等各個領域都需要大量的水資源，農業生產更需要大量的水進行灌溉。隨著人口的膨脹和經濟的快速增強，水資源已經出現了嚴重的危機。3.提高節水意識我國是嚴重缺水的國家，水資源人均占有量只是世界平均值的25%，是世界上人均水資源最貧乏的國家之一。全國有一半以上的城市存在不同程度的缺水。請大家思考一下：水資源缺乏是當今世界的一大危機，我們應如何合理地節約用水？我們不僅需要在技術上使用節水器具、優化用水系統的運行，更需要每個人提高節水意識、養成良好的用水習慣，共同保衛我們的藍色家園。【例題4】我國是嚴重缺水的國家，水資源人均占有量是世界平均值的25%，是人均水資源最貧乏的國家之一。了解地球的水循環知識，提高節水意識，培養良好的用水習慣，是我們每個公民的義務和責任。關于地球的水循環，下列說法正確的是（A）A.海水吸熱，汽化形成水蒸氣B.水蒸氣與冷空氣接觸，熔化形成小水滴C.小水滴遇到更寒冷的氣流，凝華形成小冰珠D.小冰珠在降落過程中，液化形成雨水【解析】A.海水吸熱蒸發為水蒸氣，是汽化現象，A正確。B.水蒸氣與冷空氣接觸，是液化成小水滴，該說法錯誤。C.小水滴遇到更寒冷的氣流，就會凝固成小冰珠，C錯誤。D.小冰珠在降落過程中，有可能形成冰雹落到地面，D錯誤。【想想議議】水的三種狀態分別是冰、水和水蒸氣。給圖填字，說明它們三者之間轉化過程的名稱以及吸熱、放熱的關系。【精講點撥】1.盡管升華和凝華現象并不罕見，但不易引起同學們的注意，往往認為固態和氣態之間的變化必須經過液態階段。因此，在學習中應從升華和凝華的現象出發，在進行觀察實驗的基礎上，感知什么是升華，什么是凝華。2.碘的升華和凝華實驗是本節學習的重點，做好實驗，觀察實驗現象，要得出正確結論。3.在“STS水循環”學習中，注意關注生活、關注社會。通過進行交流、討論，對水資源的保護、開發和利用形成自己的獨特見解，從而在實際生活中養成節約用水的良好習慣。4.對升華吸熱，凝華放熱要結合生活中的有關現象進行理解掌握。【歸納整理】①凝華：物質從氣態直接變成固態的過程叫凝華。①凝華：物質從氣態直接變成固態的過程叫凝華。②生活中的凝華：霜、霧、雪、冰花等。③凝華放熱。凝華②升華現象：碘的升華、結冰的衣服變干等。升華①升華：物質從固態直接變成氣態的過程叫升華。③升華吸熱：干冰升華過程吸熱有制冷作用，可用來進行人工降雨、舞臺煙霧、食品保鮮等。升華和凝華①水循環的三部分：蒸發、降水、徑流。②雨、霧、露、雪、雹等自然現象的形成。③提高節水意識，合理用水。水循環【課堂練習】1.在燒瓶里放少量碘，并對燒瓶稍微加熱，片刻就能觀察到瓶內出現________，停止加熱燒瓶內壁又出現________。這兩個過程中，前者屬于________，需要________熱；后者屬于________，需要________熱。【答案】碘蒸汽，碘顆粒。升華，吸；凝華，放.【解析】對燒瓶里的碘稍微加熱，碘會升華為氣態的碘蒸汽，停止加熱，氣態的碘蒸汽又會凝華為固體的碘顆粒。這兩個過程中，前者屬于升華，需要吸熱；后者屬于凝華，需要放熱。2．家用白熾電燈泡燈絲正常工作時溫度高達2000℃左右，使用鎢絲制造燈絲，這是因為鎢的_____高。長期使用后，因在高溫下鎢絲______形成鎢的蒸氣，鎢的蒸氣又在冷的燈泡壁上______形成固體鎢，所以燈泡變黑了。【答案】熔點，升華，凝華.【解析】用鎢絲制造燈絲，這是因為鎢的熔點高。長期使用后，因在高溫下鎢絲升華形成鎢的蒸氣，鎢的蒸氣又在冷的燈泡壁上凝華形成固體鎢，所以燈泡變黑了。3.下列現象發生的過程中，屬于升華吸收熱量的是（）A．春天，冰雪融化匯成溪流 B．夏天，從冰箱里面拿出來的飲料罐“出汗”C．秋天，清晨的霧在太陽出來后散去 D．冬天，室外冰凍的衣服也會干【答案】D【解析】A．春天，冰雪融化匯成溪流；是熔化現象，吸收熱量。 B．夏天，從冰箱里面拿出來的飲料罐“出汗”，是空氣中的水蒸氣遇冷液化成的小水珠，是液化現象，放出熱量。C．秋天，清晨的霧在太陽出來后散去，是汽化現象，吸收熱量。D．冬天，室外冰凍的衣服也會干，是升華現象，吸熱。4.下列物態變化相同的一組是（）A．①③ B．①② C．③④ D．②④【答案】B。【解析】①．春霧是由空氣中的水蒸氣遇冷液化而成的；②．露珠，是空氣中的水蒸氣遇冷液化而成的小水滴，屬于液化現象；③．霜是空氣中的水蒸氣遇冷直接凝華而成的小冰晶，屬于凝華現象；④．冬天堆起的雪人變小了，由固態變成了氣態，屬于升華現象；可見，物態變化相同的一組是①②。故B符合題意，ACD不符合題意。所以選B.5.古詩詞是中華文化的精髓，對以下詩句中物態變化的分析正確的是（）A．“山明水凈夜來霜，數樹深紅出淺黃。”霜的形成是凝固現象B．“露重蟬鳴急，風多鳥宿難。”露的形成過程要吸收熱量C．“寒雨連江夜入吳，平明送客楚山孤。”雨的形成是凝華現象D．“北國風光，千里冰封，萬里雪飄。”冰與雪的形成過程都要放出熱量【答案】D。【解析】霜的形成是凝華現象；露的形成是液化現象，要放出熱量；雨的形成是液化現象。所以選項ABC都錯誤。D選項：冰與雪的形成是凝華現象，其過程都要放出熱量，所以該選項正確。6.冬天的早晨，在有人居住的室內窗戶上往往會出現冰花，下面說法正確的是（）A.出現在窗戶的內側，由大量水蒸氣凝華而成B.出現在窗戶的內側，由水凝華而成C.出現在窗的外側，由大量水蒸氣凝華而成D.出現在窗戶外側，由水凝華而成【答案】A。【解析】“冰花”是室內空氣中的水蒸氣遇到比較冷的窗玻璃，由氣態直接變為固態的小冰晶，附著在窗玻璃內側。選項A正確。7．（多選題）如果春季降雨很少，為了緩解旱情，相關工作人員有時會將干冰撒在云層上進行人工降雨，自然界水循環示意圖如圖所示，以下相關說法中正確的是（）A．人工降雨時，撒在云層上的干冰升華吸熱，使空氣中的水蒸氣液化成水滴B．水循環示意圖中，過程①發生的物態變化是液化，同時伴隨著吸熱過程C．水循環示意圖中，過程②發生的物態變化是液化和凝固，同時伴隨著吸熱過程D．水循環示意圖中，過程②發生的物態變化是液化和凝華，同時伴隨著放熱過程【答案】AD。【解析】A．干冰即固態的二氧化碳，在常溫下，干冰很易升華為氣態，此過程中吸熱，從