1、专项六实验探究重难点23热学实验探究【知识梳理】一、探究固体（晶体）的熔化规律1.常见实验装置图2.常考点（1）实验装置的顺序：先下后上。（2）加热方法：水浴法（目的是使固体受热均匀）（3）温度计的读数。（4）熔化图像的绘制与分析。（5）固体是细小的颗粒好，还是大块的好：细小的颗粒好，这样便于测温和受热均匀。（6）熔化过程不明显的原因分析：固体质量太小或者加热功率过大。（7） 晶体熔化的特点：只吸热，不升温。二、液体（主要是水）的沸腾规律探究1.常见实验装置2.常考点（1）绘制沸腾时的图像或者对图像进行分析。（2）加快水沸腾的方法：减少水的质量；加盖；加大火力等。（3）气泡大小的变化：沸腾前，
2、由大到小；沸腾时，由小到大。（4）装置组装顺序：由下到上。（5）水的沸点低于100的原因分析：此地气压低于一个标准大气压。（6）液体沸腾的特点：只吸热，不升温。三、探究物质吸热能力与物质种类的关系1 常见实验装置图2.常考点（1）实验方法：控制变量法和转换法（将物质吸热的多少转化为加热时间的长短）。（2）对结果的比较与分析：初温相同，吸收相同的热量（加热相等的时间），比较末温的高低，末温高的，比热容小；吸收相同的热量（加热相等的时间），比较温度的改变量，改变量越大的，比热容小。（3）水和煤油需要取等质量（控制变量），不能取等体积。（4）在探究比热容的实验中，取“等体积”的水与煤油。【易混淆点】
3、1. 实验装置的组装顺序颠倒。2. 液体沸腾前后气泡大小的变化分析。3. 温度计读数错误。4. 对图像中每段的含义、所处物态分析混乱。5. 晶体处于熔点温度时，三种状态：固态、液态、固液共存均有可能。【典例分析】【例1】(2020青岛16)探究固体熔化时温度的变化规律：如图甲所示，用“水浴法”给试管中某固态物质加热，得到该物质温度随时间变化的图象如图乙所示。(1)采用“水浴法”加热的优点是_。(2)由图象可知，该固体是_（选填“晶体”或“非晶体”），图象中的_（选填“AB”“BC”或“CD”）段表示它的熔化过程，该物质在AB段的比热容_（选填“大于”“等于”或“小于”）CD段的比热容。【答案】
4、 (1)使固态可以均匀受热且固态缓慢吸热，容易观察实现现象 (2)晶体 BC 小于【分析】(1)水沸腾时温度不变，且完全包围试管，好处为：使固态可以均匀受热且固态缓慢吸热，容易观察实现现象。(2)BC段固体吸热，温度不变，为熔化过程，所以固体是晶体。等时间内，AB段温度升得更快，所以AB段的比热容小于CD段。【思路小结】注意对熔化图像每一段的含义与物态进行细致分析：温度不变，但在吸热的一端（与时间轴平行）是熔化过程，处于“固液共存”状态。对应的温度值，为熔点。低于熔点的直线部分，是固体受热升温的过程；高于熔点的一段，是液体吸热升温的过程。【例2】(2020福建28)图甲是探究“水沸腾时温度变化
5、的特点”的实验装置。（1）组装实验装置时，应当先调整图甲中 （选填“A或“B”）的高度。（2）某小组用相同的装置先后做了两次实验，绘制出如图乙所示的a、b两条图线。由图可知：实验中水的沸点为 ；沸腾过程中水的温度保持 _；若两次实验所用水的质量分别为ma、mb，则ma mb（选填“=”或“”）（3）撤去酒精灯后，水很快停止沸腾，说明水在沸腾过程中需要持续 。（4）各实验小组发现，水沸腾时的温度均低于100。那么，水的沸点可能与 有关。【答案】（1）B（2）98 不变 （3）吸热（4）气压（或水的纯度、海拔高度）【分析】（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；图中温度计的玻
6、璃泡未全部浸没在被测液体中，会使测量结果不准确。（2）根据丙图可知，水的沸点为98；水沸腾时的特点：继续吸热，温度不变；由图乙知a的初温和b的初温一样高，a比b晚沸腾，说明b吸收的热量更多，根据Q=cmt知，说明b的质量大。（3）撤去酒精灯后，同学们发现水很快停止沸腾，说明水在沸腾过程中需要不断吸热。（4）液体的沸点与气压有关，气压越低，沸点越低。在实验时沸点低于100，可能是因为当时气压低于标准大气压的缘故。【思路小结】（见常考点）【真题操练】1.(2020岳阳19)图甲是小明探究“固体熔化过程的规律实验装置图。(1)实验中通过烧杯中的水对试管加热，目的是_；(2)每隔lmin记录一次物质的
7、温度及状态，作出如图乙所示的温度随时间变化规律的图像，由图乙可知该物质是_（选填“晶体”或“非晶体”）；(3)比较图乙中的AB段与CD段可知，物质AB段的比热容_（选填“大于”、“小于”或“等于”）CD段的比热容。【答案】 (1)使物质受热均匀 (2)晶体 (3)小于【解析】(1)将装有固体的试管放入水中加热，这是水浴法，采用水浴法加热时，使物质受热均匀，从而固体的温度变化比较慢，便于记录实验温度。(2)由图乙可知，该物质在熔化过程中温度保持不变，所以该物质是晶体。(3)由图象可知，根据公式Q吸=cmt可知，物质的质量相同，AB、CD段升高相同的温度，AB段需要吸热2min，CD段需要吸热4m
8、in，AB段吸收的热量小于CD段吸收的热量，可以得到AB段的比热容小于在CD段的比热容。2.(2020武汉16)图甲是探究海波熔化时温度变化规律的实验装置，图乙是根据实验数据绘制的温度随时间变化的图象。 (1)该物质熔点是_；(2)从图象中发现海波熔化时间过短，下列措施中，一定不能延长海波熔化时间的是_(填序号)；增加试管中海波的质量增加烧杯中水的质量降低烧杯中水的初温撤掉酒精灯或用“小火”加热(3)夏天，我们要喝冰凉的饮料，往往会在饮料中加入适量冰块，而不是直接加入与冰块质量相等的冷水。一方面是因为冰块的_更低，另一方面是因为冰块熔化成水的过程中_热量，从而使饮料的温度下降得更多。【答案】
9、(1)48 (2) (3)温度吸收【解析】(1)由图乙知：该物质的熔点为48。(2)可以增加海波的质量，可以延长海波熔化的时间，错。增加水的质量，在吸收相同的热量时，水的温度上升得较缓，从而延长海波熔化的时间，错。降低烧杯中水的初温，只能使加热的时间延长，不能延长海波熔化的时间，正确。撤去酒精灯或用小火加热，可以减少水吸收的热量，从而使的温度上升得较缓，可以延长海波的熔化时间，错。选。(3)夏天，我们要喝冰凉的饮料，往往会在饮料中加入适量冰块，而不是直接加入与冰块质量相等的冷水。一方面是因为冰块的温度更低，另一方面是因为冰块熔化成水的过程中吸收热量，从而使饮料的温度下降得更多。3.（2020淮
10、安20）20（6分）在“观察水的沸腾”实验中，当温度上升到88后，每隔1min读一次温度计的示数，直到水沸腾一段时间后停止读数，测得的实验数据如下表所示：时间t/min012345678温度t/8890949698989898（1）2min时温度计的示数如图甲所示，此时温度计的示数是。（2）根据表格中的数据，在如图乙的方格纸上画出水的温度T随时间变化的图象。（3）在5min到8min时间内，要用酒精灯持续加热保持水沸，撤去酒精灯后水很快停止沸腾，这说明水沸腾时需要 热量。（4）从图象可以看出：实验中水的沸点是，水在沸腾过程中温度 。【答案】（1）92（2）（3）吸收 （4）98 不变【解析】（
11、1）温度计的分度值为1，且液柱在零刻度线的上方，因此该温度计的示数是92。（2）根据表格中的数据描点，并用平滑的曲线连接起来，如答案图所示。（3）当撤去酒精灯后，水很快停止了沸腾，这说明水在沸腾过程中要不断吸热。（4）由记录的数据可见，水的温度升高到98后，就不再变化了，因此此时水的沸点是98，并且在沸腾过程中，保持这个温度不变。4.（2020衡阳23）小李同学为进一步探究液体沸腾规律，设计了如图所示的实验装置。烧杯与试管内分别装入适量的水，甲、乙温度计分别测量烧杯和试管中水的温度。（1）安装该实验装置的顺序是（选填“自上而下”或“自下而上”）。（2）点燃酒精灯时，打开灯帽，可闻到淡淡的酒精味
12、，这是现象，说明液态酒精发生（填物态变化名称）。（3）当甲温度计的示数达到99时，烧杯中的水开始沸腾，说明当时大气压可能（选填“高于”、“低于”或“等于”）1标准大气压。（4）当乙温度计示数达到99后，示数保持不变，但试管中的水始终没有沸腾，其原因是。（5）当小李同学在烧杯的水中加入少量的食盐后，发现试管中的水能够沸腾，说明加入食盐后水的沸点（选填“升高”、“降低”或“不变”）。【答案】（1）自下而上（2）扩散汽化（3）低于（4）试管的水达到沸点后不能继续吸（5）升高【解析】（1）酒精灯需用外焰加热，所以要放好酒精灯，再固定铁圈的高度；温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中，但不能碰到容器壁和容器底
13、，所以放好烧杯后，再调节温度计的高度；故安装实验器材时，应按照自下而上的顺序进行。（2）打开酒精灯帽，可闻到淡淡的酒精味，是酒精分子不停地做无规则运动扩散到空气中；液态酒精中分子进入空气中变为气态，这个过程是汽化。（3）水的沸点跟气压有关，实验中测出的水的沸点小于100，说明当时的大气压低于1个标准大气压。（4）当试管中的水与烧杯中的水均达到沸点后，烧杯中的水可以从酒精灯继续吸热，能够沸腾。由于温度相同，试管中的水无法从烧杯的水中继续吸热，因此试管中的水最终不会沸腾。（5）在烧杯的水中加入少量的食盐后，发现试管中的水能够沸腾，说明烧杯中水的沸点高于99，即加入食盐后，水的沸点升高。5.(202
14、0黔东南州17)如图所示是探究“水的沸腾”的实验装置。当水温上升到90时，每隔1min记录一次温度计的示数，直到水沸腾5min后停止记录：(1)图甲中温度计读数是 _，图乙中，表示水在沸腾时的现象是其中的 _图（选填“A”或“B”）；(2)根据实验数据，作出了水的温度随时间变化的图像，如图丙所示，由图像可知，在当时条件下，水的沸点是 _；(3)水在沸腾过程中的特点_； (4)水沸腾时，杯口附近出现大量“白气”，“白气”是水蒸气遇冷_形成的。【答案】(1)96 A (2)98 (3).继续吸热，温度不变 (4)液化【解析】(1)由图甲知：温度计的分度值为1，所以其示数为96。由图乙知：A中气泡在
15、上升过程中逐渐增大，是沸腾时的现象，A正确；B中气泡在上升过程中体积逐渐减小，是沸腾前的现象，B错。选A。(2)由图丙可知，水在沸腾过程中温度保持98不变，所以水的沸点为98。(3)由图像可知水在沸腾过程中，需要继续吸热，但温度保持不变。(4)杯口附近出现大量的“白气”是由水蒸气遇冷液化形成的小水珠组成的。6.(2020德州21)如图甲所示，是小蕊同学探究“水沸腾时温度变化特点”的实验装置。（1）图甲的实验装置，安装时应按照（选填“由上到下”或“由下到上”）的顺序；实验中除了图甲的器材之外，还需要的测量工具是。（2）图甲装置中硬纸板的主要作用是。（3）小蕊用质量为m1的水做实验，根据记录的实验
16、数据，绘出图乙中的a图线，由a图象可知：水沸腾时吸收热量，温度。（4）若换用初温相同的质量为m2（m2m1）的水做实验，得到的图线是图乙中的。（选填“b”“c”或“d”）【答案】（1）由下到上秒表（2）减少热量散失，缩短实验时间（3）不变（4）c【解析】（1）在该实验中，先安装下面器材，再安装上面器材，便于调节器材间的距离，且便于利用酒精灯的外焰加热；实验过程中需要测量加热时间，因此需要用到秒表。（2）在烧杯上覆盖的中心有孔的硬纸板的主要作用是减少热量散失，缩短实验时间。（3）由图象可知：水沸腾时的特点是吸收热量，温度不变。（4）改变水的质量，水的沸点不变，只改变加热的时间，得到的图象可能是图
17、乙中的c。7.(2020随州15)如图甲是a实验小组“探究水的沸腾”实验装置实验过程中他们绘制出了水温随时间的变化图像，如图乙所示。(1)实验中，他们发现温度计上部出现许多小水珠，这些小水珠是_形成的；(2)水沸腾后撤去酒精灯，水能继续沸腾一小段时间，其原因是_；(3)b实验小组用完全相同的装置做此实验，水的初温相同，但烧杯中水比a小组的少，请在图乙中大致画出b小组根据记录的数据绘制的水温随时间变化的图像。【答案】(1)水蒸气液化 (2)石棉网的温度高于水的沸点，水还会继续吸热 (3)【解析】(1)温度计上部出现许多小水珠，是由于水蒸气液化形成的。(2)水沸腾后撤去酒精灯，水能继续沸腾一小段时
18、间，是由于石棉网的温度高于水的沸点，水还会继续吸热。(3) b实验小组用完全相同的装置做此实验，水的初温相同，但烧杯中水比a小组的少，b实验小组烧杯中的水到达沸腾所吸热的时间应比a小组的短，见答案图所示。8.(2020绥化25)利用图中的装置探究水和煤油的吸热情况。在两个相同的烧瓶中分别接入电阻丝，装入质量和初温都相同的水和煤油，分别插入温度计。(1)装置中电阻丝的阻值应_（填“相等”或“不相等”），实验中用_来反映液体吸收热量的多少。按照下表中的数据，请计算出煤油的比热容是_J/（kg）；液体质量/g初温/加热时间/min末温/煤油150201050水150201035 (2)夏天，海边昼夜
19、温差变化小，这是因为水的_大；(3)在烧瓶中重新填装质量和初温都相同的煤油，接入阻值不同的电阻丝，此装置就可以探究电流通过导体产生的热量与_的关系。【答案】 (1)相等加热时间2.1103 (2)比热容 (3)电阻【解析】(1)图中两电阻丝串联，通过的电流相同和通电时间相同，要产生的热量相同，则实验中选用的两根电阻丝的阻值应相同。实验中用加热时间反映液体吸收热量的多少，加热时间长，液体吸收的热量多。由表中数据可知，加热时间相同，吸收的热量相同，即Q煤油=Q水，c煤油mt煤油=c水mt水,c煤油= t水c水t煤油 = （35-20）4.2103J/（kg.）（50-20） =2.1103J/（k
20、g.）。(2)因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小。(3)在烧瓶中重新填装质量和初温都相同的煤油，接入阻值不同的电阻丝，通过电阻丝的电流相同，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。9.（2019南充）如图甲是小东探究“不同物质吸热规律”的实验装置：（1）两个相同的烧杯中装有_相同且初温相同的水和煤油，用相同的酒精灯对它们加热。（2）根据实验数据，小东作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图象（见图乙）。由图乙可知，杯中的水和煤油，升高相同的温度时，吸收的热量_（填“相同”或“不相同”），计算出煤油的比热容是_J/（kg）。c水=4.2103J/（kg）【答案】（1）质量 （2）不相同 （3）2.1103【解析】（1）要探究“不同物质吸热规律”，需要控制物质的质量和热源相同，所以要使水和煤油质量和初温相同，用相同的酒精灯对它们加热。（2）由图乙知，升高相同的温度，水用的时间是煤油的2倍，即水吸收的热量是煤油的2倍，根据c= Qmt可知：在质量、升温相同的情况下，比热容与Q成正比，所以煤油的比热c油=c水/2=4.2103J/(kg.)/2=2.1103J/（kg.）。
