测定水、蔗糖水溶液和食盐水溶液的凝固点活动的疑惑与探究

吉发荣

（苏州学府实验学校 江苏 苏州 215009）

【课题】测定水、蔗糖水溶液和食盐水溶液的凝固点

【目的】研究固体物质溶于水后，对溶液的凝固点的影响

【仪器】500mL烧杯、试管、温度计、玻璃棒、托盘天平、药匙、量筒、滴管

【操作】

1.在500mL烧杯中加入半杯碎冰，再加入约40mL冷水，混合后再加入20g氯化钠制成冷冻混合物。

2.取3支试管，分别加入5mL水、稀的蔗糖水和食盐水（均为5%左右），并在试管中各插入1支温度计，将3支试管同时插入大烧杯中。

3.观察现象，并记录3支试管里液体开始凝固时的温度。

【查阅资料】部分资料得到的数据为：

冷冻混合物 水 蔗糖水溶液 食盐水溶液凝固点/℃ -6 0 -2 -3

【分析】

经调查，部分学校此实验未进行，只是从理论上进行了解释；部分学校用粗盐和冰块来完成此实验，粗盐和冰块的混合物温度可达零下10多度，观察稀溶液中出现凝固仍需5-10分钟。教材实验中碎冰的温度和冷水的温度未知，无法确定，且碎冰的温度升高很快，还未至蔗糖水溶液和食盐水溶液结冰，冷冻混合物的温度已经上升。会不会造成此实验成功的难度较大？此实验按课本实验能成功吗？观察的现象是否与资料一致？

【质疑】

按课本图例，有以下几个疑问：

1.为什么冰块沉在底部，液体在上方？

2.温度计如何来固定？如果不固定，温度计的玻璃泡接触到试管底或试管壁，所测的温度是否有误？

3.冷冻混合物是否也应该有一温度计来测定温度？

4.稀溶液的浓度多大为实验合理测量值？

5.能否可以用硝酸铵溶解降温来代替冷冻混合物，获得低温环境？

【数据收集和结论】

实验1：

1.用塑料片或小硬纸片将温度计固定，使之悬在试管中；

2.大烧杯中插入一温度计，测定冷冻混合物的温度；

3.溶液均在5%左右来进行测量，室温为16℃；

4.碎冰的温度为-8℃左右，冷水的温度为0℃。

1min 2min 3min 5min 7min冷冻混合物温度不变 温度不变 温度不变 温度不变 温度不变水 —— 开始结冰冰块较多冰块较多完全结冰蔗糖水溶液 —— — 开始结冰 冰块较多 完全结冰食盐水溶液 —— — 开始结冰 冰块较多 完全结冰

实验结论：

蔗糖水溶液 食盐水溶液凝固点/℃ 0℃ -2℃ -2℃水

【实验反思】

从此实验说明，实验时间仍在控制范围之内，并不是所想象的那么长，实验中也发现了部分问题：

1.为了保证实验温度，烧杯外最好包一棉布，起保温作用；

2.实验观察时，碎冰是浮在水上的，不是课本所描述的图像；

3.为了便于观察，最好将试管贴近烧杯内壁，同时不断地擦拭烧杯外壁，否则观察不到试管内液体的变化；

4.临近冰点时，应适当上下移动玻璃棒，否则会延长结冰时间；

5.液体以1mL左右为佳，实验时取3mL左右时，时间会延长到8-10 min，其中食盐水还未观察到结冰现象。

6.结冰时，溶液温度的变化是：先迅速下降至冰点以下，在-8℃左右，而开始结冰时，温度会上升，停留在冰点附近不动，完全结冰后，温度又逐渐下降，最后与冷冻混合物的温度相同。

【拓展实验】

在此实验基础上，笔者又进行了两组实验，一是实验时溶液的浓度的影响，二是不同的冰冻混合物对实验的影响。

实验2：

1min 2min 3min 4min 5min水 —— 开始结冰 冰块较多 冰块较多 完全结冰1%食盐水溶液 —— 开始结冰 冰块较多 冰块较多 完全结冰3%食盐水溶液 —— 开始结冰 冰块较多 冰块较多 完全结冰5%食盐水溶液—— — 开始结冰 冰块较多 完全结冰

注：1%食盐水溶液的结冰时间约为1分20秒，2%食盐水溶液结冰时间约为2分钟左右。

实验结论：随溶质质量分数的增加，溶液的凝固点较低，耗时较长，在此实验环境下，溶质质量分数以1%为佳。

实验3：（均以1%食盐溶液进行测定）

冷冻混合物 1min 2min 3min 4min 5min碎冰+冷水+食盐 —— — 开始结冰 冰块较多 完全结冰碎冰+食盐 —— — — — 开始结冰硝酸铵 —— — — — —

实验结论：同等条件下，以“碎冰+冷水+食盐”的实验效果为佳，硝酸铵溶于水后则无法观察到溶液结冰现象。

［1］ 王祖浩.义务教育课程标准实验教科书（修订本，九年级，下册）［M］.上海：上海教育出版社，2010

［2］ 何建俊.关于凝固点降低实验的几点疑惑和探究［J］.化学教与学，2011，（10）