碘晶體升華和凝華實驗的再探究

摘 要：對現有教材中的實驗進行了探究和改進，使實驗結果更有說服力?，F行義務教育教科書北師大版物理八年級上冊第一章第四節“升華和凝華”一節中，介紹了碘的升華和凝華實驗，將少量碘晶體放在燒杯中，蓋上玻璃片，將燒杯放在石棉網上用酒精燈加熱，觀察到燒杯中的碘固體逐漸減少，與此同時玻璃片上出現了碘微粒，且逐漸增多，從而演示了碘的升華和凝華現象。

關鍵詞：實驗;問題;碘;加熱效果

一、實驗中出現的問題（發現問題）

從事教學多年，每次按照課本上的方法去操作，總會出現意想不到的情況，即碘晶體用酒精燈加熱時，或多或少地出現了熔化甚至沸騰現象，有許多同學對碘直接由固態直接變成氣態持懷疑態度，覺得可能是由于碘的汽化現象，才出現了碘蒸氣。教師的本意是演示升華，但相當一部分碘出現了熔化甚至沸騰，雖然教師盡力解釋，但部分同學還堅持己見。

二、探究產生這一問題的原因（分析問題）

為什么會出現這種情況呢？我們來探究，查資料可知，碘的熔點是113.50 ℃，沸點是184.4 ℃，而酒精燈外焰的溫度在400 ℃～800 ℃之間，遠遠超過了碘的熔點和沸點?？梢姡镁凭珶艏訜釙r，碘晶體很容易出現熔化甚至沸騰現象。教師雖然可以使酒精燈火焰離石棉網遠一點，但不好控制它們之間的距離，太遠了，看不見碘蒸氣;太近了，又會出現熔化和沸騰現象。讓學生分組做這個實驗，用的儀器是碘升華凝華管，直接在酒精燈上加熱，效果就更不理想，幾乎每個組都不同程度地出現了碘的熔化現象。并且酒精燈火焰還有風的干擾和空氣的擾動，不斷擺動，很不容易控制。這樣，實驗的可信度就大大降低了，沒有說服力。怎樣才能使這個實驗比較完美，使學生沒有疑惑，且具有無可辯駁的說服力呢？我們必須探究新的方法。

三、對該實驗的改進措施（解決問題）

怎樣才能比較好地解決這一問題呢？可不可以找到既加熱了碘但又不超過碘的熔點的加熱方法呢？大家馬上會想到用沸騰的水，就是仿照海波的熔化實驗中，用水浴法加熱海波晶體的裝置。我們知道，水在一個標準大氣壓下的沸點是100 ℃，低于碘晶體的熔點113.5 ℃，更達不到碘晶體的沸點184.4 ℃，并且水的沸點又與碘的熔點差距不大，而碘晶體在任何溫度下都可以升華，物質升華的快慢與溫度、氣壓大小和物質的種類等因素有關，在其他條件不變的情況下，隨著溫度的升高，其升華的速度加快，這樣，用沸騰的水加熱應該是比較理想的選擇。

具體做法是：用夾子把小燒杯（100～200 mL）和圓底燒瓶（底部比燒杯口稍大）固定在鐵架臺上，在小燒杯中放上少量碘晶體，圓底燒瓶中放適量的冷水，把圓底燒瓶的瓶底蓋在小燒杯上，大燒杯（500～800 mL）放在升降臺上，并置于小燒杯的正下方（如圖所示），用加熱器加熱水至沸騰，并倒入大燒杯中，立即升高升降臺，直到小燒杯下端有2～3 cm浸入沸水中，這樣，沸騰的水通過小燒杯底部來加熱碘晶體，馬上可觀察到有大量的紫色蒸氣產生，絕對再不會出現碘的熔化和沸騰現象，實驗效果非常好，干擾因素被排除了。圓底燒瓶加冷水，其底部溫度比用玻璃片低，能使碘蒸氣快速凝華，比用玻璃片效果更明顯。

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另外，本實驗雖用水浴法加熱，但沒有采用酒精燈直接加熱冷水的方法，雖然用酒精燈直接加熱的辦法也能做，但用酒精燈直接加熱冷水速度慢，用的時間長，并且水溫升高緩慢，碘蒸氣是逐漸產生的，效果不佳，而用沸騰的水直接加熱能在短時間內產生大量碘蒸氣，效果非常理想。

這個實驗也可以用功率不大的電熱吹風機去吹小燒杯底部，比用酒精燈容易控制一點，效果也還可以，但還是比不上用沸騰的水加熱效果理想。

雖然在教學中探究出了碘升華比較理想的方法，我相信，肯定還有其他的方法，這需要對課本深入理解和鉆研，但又不能盲從課本，即使像這樣簡單的實驗，可能許多老師覺得不需要做什么準備就可以演示，不做更進一步的挖掘，殊不知正是這樣的小細節，才能真正體現老師的扎實功底。細節決定成敗，對每一個簡單的實驗，都要分析其得失，哪怕是最小的瑕疵，都要找出其產生的原因。這需要老師在實踐中不斷探索，不斷去改進，以達到更好的實驗效果。

參考文獻：

沈瑞清.用棉球塞住裝萘試管減少污染[J].物理實驗，1987（2）.

編輯 段麗君