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第四节 升华和凝华
学习目标
知道升华和凝华，会解释生活中的有关现象。
学习过程
根据前面的学习我们知道，物质可以在不同状态之间变化，在图3-4-1中填空，说明水所处的状态、水的三态之间变化的名称及吸热、放热情况。
思考：结合生活经验，列举出你见过的物质从固态直接变为气态的实例，并根据本章知识判断该过程吸热还是放热；再说说生活中物质从气态直接变为固态的实例，以及对应过程的吸放热情况。
学习目标
知道升华和凝华，会解释生活中的有关现象。
学习过程
根据前面的学习我们知道，物质可以在不同状态之间变化，在图3-4-1中填空，说明水所处的状态、水的三态之间变化的名称及吸热、放热情况。
思考：结合生活经验，列举出你见过的物质从固态直接变为气态的实例，并根据本章知识判断该过程吸热还是放热；再说说生活中物质从气态直接变为固态的实例，以及对应过程的吸放热情况。
答案
思考：实例略。从固态直接变成气态的过程吸热，从气态直接变成固态的过程放热。
解析
【分析】
首先明确水的三种状态：冰是固态，水是液态，水蒸气是气态。再回忆物态变化的规律：物质从一种状态变为另一种状态时，根据变化方向判断名称和吸放热。水的三态转化中，液态水和气态水蒸气间，液态变气态是汽化（吸热），气态变液态是液化（放热）；固态冰和液态水间，固态变液态是熔化（吸热），液态变固态是凝固（放热）；固态冰和气态水蒸气间，直接变化为升华（固态直接变气态，吸热）、凝华（气态直接变固态，放热）。解题时先确定各状态名称，再按箭头方向判断变化类型与吸放热，最后结合生活实例理解升华、凝华的应用。
【解析】
1. 填写状态：冰（固态），水（液态），水蒸气（气态）；
2. 水与水蒸气的变化：水变为水蒸气是汽化，吸热；水蒸气变为水是液化，放热；
3. 冰与水的变化：冰变为水是熔化，吸热；水变为冰是凝固，放热；
4. 冰与水蒸气的变化：冰直接变为水蒸气是升华，吸热；水蒸气直接变为冰是凝华，放热；
5. 思考部分：固态直接变气态的实例如冬天冰冻的衣服晾干、樟脑丸变小，该过程（升华）吸热；气态直接变固态的实例如霜的形成、窗户上的冰花，该过程（凝华）放热。
【答案】
；思考：从固态直接变为气态的实例如冰冻的衣服变干、樟脑丸变小，该过程吸热；从气态直接变为固态的实例如霜的形成、冰花的形成，该过程放热。
【知识点】
物态变化、升华与凝华
【点评】
本题考查水的三态变化规律及升华、凝华的概念，是物态变化章节的基础内容，帮助学生巩固三态转化的基本规律，结合生活实例加深对升华和凝华的理解。
【难度系数】
0.3
首先明确水的三种状态：冰是固态，水是液态，水蒸气是气态。再回忆物态变化的规律：物质从一种状态变为另一种状态时，根据变化方向判断名称和吸放热。水的三态转化中，液态水和气态水蒸气间，液态变气态是汽化（吸热），气态变液态是液化（放热）；固态冰和液态水间，固态变液态是熔化（吸热），液态变固态是凝固（放热）；固态冰和气态水蒸气间，直接变化为升华（固态直接变气态，吸热）、凝华（气态直接变固态，放热）。解题时先确定各状态名称，再按箭头方向判断变化类型与吸放热，最后结合生活实例理解升华、凝华的应用。
【解析】
1. 填写状态：冰（固态），水（液态），水蒸气（气态）；
2. 水与水蒸气的变化：水变为水蒸气是汽化，吸热；水蒸气变为水是液化，放热；
3. 冰与水的变化：冰变为水是熔化，吸热；水变为冰是凝固，放热；
4. 冰与水蒸气的变化：冰直接变为水蒸气是升华，吸热；水蒸气直接变为冰是凝华，放热；
5. 思考部分：固态直接变气态的实例如冬天冰冻的衣服晾干、樟脑丸变小，该过程（升华）吸热；气态直接变固态的实例如霜的形成、窗户上的冰花，该过程（凝华）放热。
【答案】
；思考：从固态直接变为气态的实例如冰冻的衣服变干、樟脑丸变小，该过程吸热；从气态直接变为固态的实例如霜的形成、冰花的形成，该过程放热。【知识点】
物态变化、升华与凝华
【点评】
本题考查水的三态变化规律及升华、凝华的概念，是物态变化章节的基础内容，帮助学生巩固三态转化的基本规律，结合生活实例加深对升华和凝华的理解。
【难度系数】
0.3
【活动一】认识升华和凝华。
1. 把干冰颗粒装在干燥的杯子里，如图3-4-2所示。
观察一下，干冰是什么状态？
将一小粒干冰夹出来放在一张纸上。过一段时间，干冰颗粒不见了，变成了气态。
根据你的观察，干冰颗粒从固态变成气态的过程中，有经历熔化的过程吗？
将一小粒冰放在一张纸上，观察它变小的过程。纸会湿吗？
根据前面的学习，相同质量、相同温度的同种物质，固体、液体和气体，哪个物态具有的能量最大？
2. 霜的形成。
继续观察图3-4-2装有干冰的杯子，发现杯子外壁结了如图3-4-3所示的一层霜。霜是什么状态？
霜的形成过程中并没有看到液体出现，说明这些霜是瓶子周围空气中的某种气体直接从气态变成固态形成的。
空气中有氮气、氧气、氩气、二氧化碳及水蒸气。这层霜可能是由哪种气体变成的呢？
在标准大气压下，用电子温度计测量这层霜的温度，再根据下面的小资料判断：在这样的温度下，空气中哪些物质不可能处于固态？
小资料：标准大气压下几种物质的熔点和沸点如下表所示。
根据前面所学知识判断：水蒸气在直接变成霜的过程中，能量增大还是减小？
【活动二】
自然界中还有很多物质会出现升华、凝华现象。小明阅读完课本第77页的内容后，知道固态碘吸热后能升华成碘蒸气。于是他设计了如图3-4-4所示实验观察固态碘的升华现象，实验过程中碘锤内同样有紫色碘蒸气生成。
请你结合下面的小资料分析：实验过程中，为什么碘锤内会出现液态碘？该实验能否说明碘锤内出现的碘蒸气是由固态碘升华而来的？ .
小资料：酒精灯火焰温度为$500\ °\mathrm{C}$左右，标准大气压下碘和水的熔点和沸点如下表所示。
归纳：固态$\ce{＜=＞[\mathrm{升华（吸热）}][\mathrm{凝华（放热）}]}$气态。
1. 把干冰颗粒装在干燥的杯子里，如图3-4-2所示。
观察一下，干冰是什么状态？
固态
。（干冰的成分是二氧化碳，它的温度很低，大概是$-78.5\ °\mathrm{C}$）将一小粒干冰夹出来放在一张纸上。过一段时间，干冰颗粒不见了，变成了气态。
根据你的观察，干冰颗粒从固态变成气态的过程中，有经历熔化的过程吗？
没有
。将一小粒冰放在一张纸上，观察它变小的过程。纸会湿吗？
会
。与刚才干冰变小时的情况进行比较。根据前面的学习，相同质量、相同温度的同种物质，固体、液体和气体，哪个物态具有的能量最大？
气体
。干冰从固体直接变成相同质量的气体的过程中，能量是增大还是减小？增大
。这个过程需要吸热还是放热？吸热
。2. 霜的形成。
继续观察图3-4-2装有干冰的杯子，发现杯子外壁结了如图3-4-3所示的一层霜。霜是什么状态？
固态
。霜的形成过程中并没有看到液体出现，说明这些霜是瓶子周围空气中的某种气体直接从气态变成固态形成的。
空气中有氮气、氧气、氩气、二氧化碳及水蒸气。这层霜可能是由哪种气体变成的呢？
水蒸气
。在标准大气压下，用电子温度计测量这层霜的温度，再根据下面的小资料判断：在这样的温度下，空气中哪些物质不可能处于固态？
氮气、氧气、氩气、二氧化碳
。小资料：标准大气压下几种物质的熔点和沸点如下表所示。
根据前面所学知识判断：水蒸气在直接变成霜的过程中，能量增大还是减小？
减小
。在这个过程中需要吸热还是放热？放热
。【活动二】
自然界中还有很多物质会出现升华、凝华现象。小明阅读完课本第77页的内容后，知道固态碘吸热后能升华成碘蒸气。于是他设计了如图3-4-4所示实验观察固态碘的升华现象，实验过程中碘锤内同样有紫色碘蒸气生成。
请你结合下面的小资料分析：实验过程中，为什么碘锤内会出现液态碘？该实验能否说明碘锤内出现的碘蒸气是由固态碘升华而来的？ .
小资料：酒精灯火焰温度为$500\ °\mathrm{C}$左右，标准大气压下碘和水的熔点和沸点如下表所示。
归纳：固态$\ce{＜=＞[\mathrm{升华（吸热）}][\mathrm{凝华（放热）}]}$气态。
答案
【活动一】
1. 固态 没有 会 气体 增大 吸热
2. 固态 水蒸气 氮气、氧气、氩气、二氧化碳 减小 放热
【活动二】酒精灯火焰温度约 500 ℃，远高于碘的熔点，加热过程中固态碘能达到熔点并吸热熔化，因此碘锤内会出现液态碘；由于酒精灯火焰的温度又高于碘的沸点，液态碘可继续吸热汽化，因此观察到的碘蒸气有可能是由固态碘先熔化再汽化形成的，故该实验无法说明碘蒸气是由固态碘经升华直接变成气态而来的。
1. 固态 没有 会 气体 增大 吸热
2. 固态 水蒸气 氮气、氧气、氩气、二氧化碳 减小 放热
【活动二】酒精灯火焰温度约 500 ℃，远高于碘的熔点，加热过程中固态碘能达到熔点并吸热熔化，因此碘锤内会出现液态碘；由于酒精灯火焰的温度又高于碘的沸点，液态碘可继续吸热汽化，因此观察到的碘蒸气有可能是由固态碘先熔化再汽化形成的，故该实验无法说明碘蒸气是由固态碘经升华直接变成气态而来的。
解析
【分析】
首先梳理各问题的解题思路：活动一1中，干冰是固态二氧化碳，根据物态变化定义判断状态；熔化是固态变液态，干冰直接变气态，无液态，故未经历熔化；冰变小是熔化，生成的水会使纸变湿；同种物质气态能量最大，固态直接变气态（升华）时能量增大、吸热。活动一2中，霜是固态小冰晶，由空气中水蒸气凝华形成；结合小资料，氮气、氧气等气体在干冰温度下仍为气态，不可能形成固态；气态变固态（凝华）时能量减小、放热。活动二中，对比酒精灯温度与碘的熔点、沸点，分析碘的物态变化过程，判断实验能否说明碘蒸气来自升华。
【解析】
【活动一】
1. 干冰是固态二氧化碳，因此状态为固态；熔化需要固态变为液态，干冰直接变为气态，无液态产生，故未经历熔化；冰变小是熔化现象，生成的水会使纸变湿；同种物质的物态能量关系为气态＞液态＞固态，故气态能量最大；固态直接变为气态的升华过程，能量增大，需要吸热。
2. 霜是固态小冰晶；杯子外壁的霜是空气中的水蒸气遇冷直接凝华形成的；根据小资料，标准大气压下氮气、氧气、氩气、二氧化碳的熔点均低于干冰温度，这些气体在该温度下仍为气态，不可能形成固态；气态变为固态的凝华过程，能量减小，需要放热。
【活动二】
酒精灯火焰温度约500℃，远高于碘的熔点，加热时固态碘达到熔点并吸热熔化，因此碘锤内会出现液态碘；同时酒精灯温度高于碘的沸点，液态碘可继续吸热汽化，观察到的碘蒸气可能由固态碘先熔化再汽化形成，故该实验无法说明碘蒸气是由固态碘经升华直接变成气态而来的。
【答案】
【活动一】
1. 固态 没有 会 气体 增大 吸热
2. 固态 水蒸气 氮气、氧气、氩气、二氧化碳 减小 放热
【活动二】酒精灯火焰温度约500 ℃，远高于碘的熔点，加热过程中固态碘能达到熔点并吸热熔化，因此碘锤内会出现液态碘；由于酒精灯火焰的温度又高于碘的沸点，液态碘可继续吸热汽化，因此观察到的碘蒸气有可能是由固态碘先熔化再汽化形成的，故该实验无法说明碘蒸气是由固态碘经升华直接变成气态而来的。
【知识点】
升华、凝华、物态变化与能量
【点评】
本题围绕升华、凝华的核心概念，结合生活现象和实验考查物态变化的特点，属于基础知识点的应用，注重对概念的理解和实际分析能力。
【难度系数】
0.8
首先梳理各问题的解题思路：活动一1中，干冰是固态二氧化碳，根据物态变化定义判断状态；熔化是固态变液态，干冰直接变气态，无液态，故未经历熔化；冰变小是熔化，生成的水会使纸变湿；同种物质气态能量最大，固态直接变气态（升华）时能量增大、吸热。活动一2中，霜是固态小冰晶，由空气中水蒸气凝华形成；结合小资料，氮气、氧气等气体在干冰温度下仍为气态，不可能形成固态；气态变固态（凝华）时能量减小、放热。活动二中，对比酒精灯温度与碘的熔点、沸点，分析碘的物态变化过程，判断实验能否说明碘蒸气来自升华。
【解析】
【活动一】
1. 干冰是固态二氧化碳，因此状态为固态；熔化需要固态变为液态，干冰直接变为气态，无液态产生，故未经历熔化；冰变小是熔化现象，生成的水会使纸变湿；同种物质的物态能量关系为气态＞液态＞固态，故气态能量最大；固态直接变为气态的升华过程，能量增大，需要吸热。
2. 霜是固态小冰晶；杯子外壁的霜是空气中的水蒸气遇冷直接凝华形成的；根据小资料，标准大气压下氮气、氧气、氩气、二氧化碳的熔点均低于干冰温度，这些气体在该温度下仍为气态，不可能形成固态；气态变为固态的凝华过程，能量减小，需要放热。
【活动二】
酒精灯火焰温度约500℃，远高于碘的熔点，加热时固态碘达到熔点并吸热熔化，因此碘锤内会出现液态碘；同时酒精灯温度高于碘的沸点，液态碘可继续吸热汽化，观察到的碘蒸气可能由固态碘先熔化再汽化形成，故该实验无法说明碘蒸气是由固态碘经升华直接变成气态而来的。
【答案】
【活动一】
1. 固态 没有 会 气体 增大 吸热
2. 固态 水蒸气 氮气、氧气、氩气、二氧化碳 减小 放热
【活动二】酒精灯火焰温度约500 ℃，远高于碘的熔点，加热过程中固态碘能达到熔点并吸热熔化，因此碘锤内会出现液态碘；由于酒精灯火焰的温度又高于碘的沸点，液态碘可继续吸热汽化，因此观察到的碘蒸气有可能是由固态碘先熔化再汽化形成的，故该实验无法说明碘蒸气是由固态碘经升华直接变成气态而来的。
【知识点】
升华、凝华、物态变化与能量
【点评】
本题围绕升华、凝华的核心概念，结合生活现象和实验考查物态变化的特点，属于基础知识点的应用，注重对概念的理解和实际分析能力。
【难度系数】
0.8
