海波的熔化與凝固實驗問題與分析

馬敏超

摘 要 在實際的教學中，不少教師發現海波的熔化與凝固實驗成功率不高，很容易失敗，要么進行了改進，要么干脆不做實驗，事實上，按照教材中的實驗過程，完全不需要改進就能成功，關鍵在于一些細節的把握。

關鍵詞 海波 熔化與凝固 實驗

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A

1問題的提出

浙教版七年級上冊科學第四章第五節《熔化與凝固》中為研究晶體熔化時的特點，安排了一個關于海波的熔化與凝固的實驗。教材上的實驗藥品和實驗裝置究竟存在什么問題？筆者通過實驗進行反復研究后發現教材實驗具有很強的可行性，并不需要改進。這里將實驗中可能遇到的問題及建議整理如下：

實驗名稱：海波的熔化與凝固

實驗器材：鐵架臺、試管、溫度計、酒精燈、石棉網、天平。

藥品：海波（五水硫代硫酸鈉）。

2問題分析與建議

2.1熔化過程持續時間短

學生在利用教材所示的裝置進行海波熔化實驗時發現海波從固態到固液共存再到液態溫度幾乎一直在上升，熔化時間只有短短幾十秒，而教材中要求當海波溫度達到40℃以上之后每隔半分鐘就記錄一次溫度，無法得出真正的海拔熔化特點。

原因1：海波變質

海波的化學式為Na2S2O3·5H2O，常溫常壓下為白色晶體，易潮解，易吸收空氣中的二氧化碳而分解生成二氧化硫與硫單質。而學校實驗室中的海波很有可能是上年沒用完，第二年繼續用，或將海波放在玻璃試劑瓶中，造成海波變質，影響實驗效果。建議：使用新鮮海波。

原因2：海波量太少

由于缺乏該實驗的相關經驗，學生（包括部分老師）無法估測所加海波的量多少比較合適。若所加海波量偏少，會導致海波吸熱后在較短時間內熔化，則觀察熔化時間自然變短。

建議：所加海波的量大約為試管總長度的1/4左右比較合適。

原因3：燒杯內水太少

若進行水浴加熱的燒杯中水量太少，在加熱的過程中水溫升高過快，從而海波較快吸熱，加速熔化過程，導致海波熔化時間縮短。

建議：使用250ml規格的燒杯并加入200ml左右的水。

原因4：酒精燈火焰太大

若加熱所用的酒精燈火焰太旺，同樣會加速水溫的快速上升，導致海波快速吸熱而縮短熔化時間。建議控制好酒精燈火焰的大小，不能太旺盛。

原因5：溫度計玻璃泡位置不當

溫度計的使用規則中很強調溫度計的玻璃泡要與被測物質充分接觸，在該實驗進行過程中，會出現分層現象，固態海波會沉淀在試管下部，而液態海波主要分布在上部，隨著海波的不斷熔化固體越來越少，液體越來越多，此時玻璃泡的位置若不注意，很有可能處在液態海波中，而液態海波會不斷吸收水中的熱量，使自身溫度快速升高，導致海波還未完全熔化就觀察到溫度計示數不斷升高。建議：應將溫度計的玻璃泡一直處在固液共存處。

2.2熔點不穩定

部分學生在做海波熔化實驗時，發現溫度不到48℃海波就開始熔化了，而熔點穩定在48℃以下。

原因1：加熱后易失去結晶水

海波在溫度33℃以上時會風化，失去部分或全部結晶水。當把海波放入試管，其風化現象不太明顯，隨著溫度不斷升高，風化現象逐漸加劇，隨著溫度的不斷升高，海波繼續失去結晶水。在測海波的熔點時，實際上是在測海波、二水合硫代硫酸鈉以及硫代硫酸鈉三種物質混合物的熔點。風化的時間不一樣，程度不一樣，三種物質的比例不一樣，導致海波熔化時的熔點不穩定。五水硫代硫酸鈉的熔點可能在40℃-48℃之間。

原因2：海波導熱性差

由于海波導熱性比較差，在實驗過程中會較為明顯地觀察到試管壁周圍的海波先熔化，而試管內部海波晶體未熔化，未熔化的海波晶體溫度會相對較低一些，而此時，溫度計的玻璃泡往往又插在未熔化的海波晶體中，故溫度計讀數還沒有到熔點，海波即開始熔化。建議：利用合適的工具進行適當攪拌。

2.3無法完全熔化

通常，教師會讓上個班級實驗做好后將海波留在試管中，下個班級進來繼續做，反復利用海波。此時會出現上個班級的學生實驗做得挺成功，但是下個班級就出現了即使溫度加熱到48℃以上，而海波仍然呈塊狀板結在試管中，沒有溶解，直到加熱到較高的溫度才慢慢溶解。

原因：海波反復使用

當溫度達到48℃時，硫代硫酸鈉溶于其結晶水中，在熔化過程中吸收熱量而溫度不變。海而波在加熱溶解的過程中會失去結晶水，當海波被反復利用后，結晶水會大量流失，使得部分硫代硫酸鈉不能溶解于水中，出現不溶現象。建議：使用新鮮海波。

2.4整個過程用時太多

實驗用時不能太短，也不能用時太長，實驗最好能控制在20分鐘左右。

原因1：燒杯內水的起始溫度太低

燒杯內的水溫度太低，則要花較長時間才能達到海波熔點。建議：直接往燒杯內加入35℃到40℃左右的溫水，節約時間。

原因2：燒杯內水太多

若選用的燒杯規格太大，里面的水太多，同樣需要花較長的時間對其進行加熱升溫。建議：使用250ml規格的燒杯，加入約200ml的水較為合適。

原因3：海波量太多

海波的量太少不易觀察其熔化溫度，而量太多，會導致海波會長時間處于固液共存狀態，熔化時間大大增加。建議：所加海波的量大約為試管總長度的1/4左右比較合適。

原因4：酒精燈火焰太小

實驗室的酒精燈有的火焰大，有的火焰小，若火焰太小，顯然會延長加熱時間，甚至由于散熱較快，長時間都無法使水和海波升溫。

3總結反思

科學的本質就是探究，而通過實驗進行探究是最好的途徑。當我們在實驗過程中遇到失敗時，更要不斷專研，總結經驗，以最小的代價，爭取獲得最佳的實驗效果。

參考文獻

[1] 邵生貴.關于用海波做熔化凝固實驗的困惑與探討[J].物理教師，2007，28（10）.