初中科学浙教版七年级上册第7节 升华与凝华教学设计

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4.7 升华与凝华
目录
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一、升华和凝华
1.物质从固态真接变成气态的过程叫作升华；从气态直接变成固态的过程叫作凝华。
2.升华吸热，凝华放热。升华和凝华是相反的过程。
3.现象和应用
(1)衣柜里的樟脑球，时间放长了会变小，甚至消失，这是樟脑球升华现象。
(2)冬天，冰冻的衣服晾在阴凉处也会变干，这是冰的升华现象。
(3)有微风的、寒冷的天气里树上出现针状雾淞，这是水蒸气的凝华现象。
(4)夏天从冰柜里拿出来的棒冰纸外面的冰霜是水蒸气凝华现象。
(5)普通灯泡用久了，玻璃内壁发黑，这是钨丝先升华后凝华而形成的。
4.升华和凝华的微观解释：升华是固态物质表面的分子克服其他分子对它的引力，进入空气中的过程，而凝华则是气体分子碰到固态物质的表面，并被固态物质分子的引力所束缚的过程。
【重要提醒】①升华是固态直接变成气态的过程，需要吸收热量，人们常利用升华吸热的特性来降低物体的温度。
②升华和凝华现象，并不是所有物质都能发生的现象，它仅限于某些物质在一定条件下发生。因此对一些常见现象要记住。
二、云、雨、雪、雾、露的形成
云：由水蒸气温度降低后凝结成的小水珠、小冰晶聚集而成。
雨：当小水珠和小冰晶变成大水滴时就下雨了。
雪：如果云内的温度很低，小水珠也会凝固成小冰晶，冰晶增大后就会下雪。
雾：在没有风时，暖湿气流(水汽)在地面附近遇冷液化成小水珠，就形成了雾。
露：夜间的温度比白天低，空气中的水蒸气凝结在植物或其他物体表面上液化形成的。
霜：地表附近的水蒸气在夜间遇到温度很低的地表物体和植物而凝华形成的。
【相同点】都是地球上的水发生物态变化形成的。形成的位置为：云、雪、雨在高空，雾在低空，露、霜在地面。
1.物态变化小结
(1)三种状态：固态、液态、气态。
(2)三个吸热过程：熔化、汽化、升华。
(3)三个放热过程：凝固、液化、凝华。
(4)三个互逆过程：熔化与凝固、汽化与液化、升华与凝华。
(5)三个特殊(温度)点：
①熔点：晶体熔化时的温度；②凝固点：晶体凝固时的温度；③沸点：液体沸腾时的温度。
(6)三个不变温度：①晶体熔化时的温度；②晶体凝固时的温度；③液体沸腾时的温度。
(7)三个条件：
①晶体熔化的条件：达到熔点；继续吸热。
②晶体凝固的条件：达到凝固点；继续放热。
③液体沸腾的条件：达到沸点；继续吸热。
2. 云、雨、雪、雾、露的形成
(1)云的形成：白天气温较高，地表水大量蒸发，因此空气中含有大量的水蒸气。这时候水蒸气上升到冷的高空以后，一部分液化成为小水滴，一部分凝华成小冰晶，天空中的云就是由大量的小水滴和小冰晶组成的。(涉及的物态变化有液化和凝华)
(2)雨的形成：当云越聚越多、越聚越厚的时候，就要开始下落，在下落过程中随着温度的升高，云中的小冰晶熔化成小水滴，与云中原有的小水滴一起降落到地面上，这就是雨。(涉及的物态变化是熔化)
(3)雪的形成：当水蒸气上升到很冷的高空时，水蒸气凝华成六角形的冰花，冰花聚集在一起，形成雪片或者雪团降落下来，这就是雪。(涉及的物态变化是凝华)
(4)雾的形成：空气中如果有较多的浮尘，水蒸气遇冷液化成小水珠附着在浮尘上，和浮尘一起飘浮在空气中，这就是雾。(涉及的物态变化是液化)雾会使地面附近的能见度降低，从而引发交通事故。所以雾较浓的时候，我们要关闭高速公路以及机场。
(5)露的形成：天气较热时，清晨空气中的水蒸气遇到温度较低的树叶、花草等，液化成小水珠附着在它们的表面，这就是露。(涉及的物态变化是液化)
(6)霜的形成：夜晚，气温降到0℃以下时，地面附近的水蒸气遇到地面上冷的物体，凝华为冰花附着在物体上，这就是霜。霜会使农作物遭受冻害。
【常考1】升华和凝华概念
【例1】现在超市里卖一种叫作“固体清新剂”的物品，把它放在卫生间里能有效清新空气，并能散发出香味，这种现象是( )
A.熔化 B.凝华 C.汽化 D.升华
【答案】D
【解析】从题中可以看出“固体清新剂”是固态的，放在卫生间里它能散发出气味，表明变成了气态。即它是从固态直接变成了气态，发生了升华现象。
【点评】物质可以从固态直接变成气态，但并不是所有的物质都能在常温下由固态直接变成气态。在解题时，要看物质有没有经过液态的过程，是不是由固态直接变成气态。
【例2】将干冰投入装水的玻璃瓶中时，发现水在剧烈“沸腾”，瓶口出现大量“白气”，此“白气”是(
A.干冰升华产生的大量白色二氧化碳气体
B.干冰升华放热使水汽化形成的水蒸气
C.干冰熔化吸热使空气中水蒸气液化形成的小水滴
D.干冰升华吸热使空气中水蒸气液化形成的小水滴
【答案】D
【解析】A中二氧化碳气体无色，不符合题意；B中干冰升华属于吸热过程，水蒸气是无色气体，不符合题意；C中干冰直接变成水蒸气属于升华，不是熔化，不符合题意；D中干冰升华吸热，使瓶口的水蒸气液化形成小水滴，符合题意。所以正确选项为D。
【点评】干冰、樟脑球和市场卖的固态清新剂在空气中极易升华，干冰剧烈升华大量吸热，常用于人工降雨。
【常考2】升华和凝华的应用
【例3】下列自然现象中，哪一种是凝华产生的( )
A.冰雹 B.霜 C.雾 D.露
【答案】B
【解析】大气中的水在环境温度发生变化时会出现三态之间的转化而出现各种天气现象，其中雾和露是由水蒸气液化成小水珠形成的；冰雹的结构比较紧密，是水凝固形成的；而霜是小冰晶，其结构相对比较松散，是水蒸气遇冷直接形成的，所以属于凝华现象的是霜。
【点评】云、雾、露、霜、雨、雪是自然界中常见的现象，它们都与水的物态变化有关。
【例4】利用干冰(固态二氧化碳)使运输中的食品降温，防止食品腐烂变质，这是应用了( )
A.干冰熔化吸热 B.干冰升华吸热 C.干冰液化放热 D.干冰凝华放热
【答案】B
【解析】升华是吸热过程，干冰在常温下极易升华，升华时吸收大量的热量，所以运输的食品能获得低温。
【点评】升华是吸热过程，物质升华的速度越快，在相同的时间内吸收的热量也会越多。
【例5】寒冷的冬天，房间窗户的玻璃________ (填“内”或“外”)表面往往结着一层冰花，这是一种________现象，它要________ (填“吸热”或“放热”)；当戴眼镜的人从寒冷的室外走进暖和潮湿的房间时，眼镜变得模糊不清，这是________现象，它要________ (填“吸热”或“放热”)。
【答案】内 凝华 放热 液化 放热
【解析】冬天室外的温度往往降到0℃以下，室内空气中温度较高的水蒸气遇到冷的玻璃直接放热凝华成小冰晶，附着在玻璃的内表面上，这就是所看到的“冰花”。冬天，室外温度很低，因此眼镜片的温度也较低，当室内温度较高的水蒸气遇到冷的镜片时，便放热液化成小水珠，附着在镜片上，使眼镜模糊不清。
【点评】解题关键是要明白：发生物态变化必须有温差，能吸热或放热。本题针对生活中常见的各种物理现象，综合考查物态变化的现象及应用，这就要求我们在平时的生活学习中要学会多观察、多积累，并学会用所学过的物理知识解释实际生活中的各种物理现象。
1．现在市场上有一种叫“固体清新剂”的商品，把它放置在厕所、汽车和饭店内，能有效地清新空气、预防感冒等。“固体清新剂”发生的物态变化是( )
A．熔化 B．凝华 C．汽化 D．升华
【答案】D
【解析】“固体清新剂”使用时由固态直接变为气态，是升华现象。
2．实验室要制造低温而又干燥的环境，可以用下列措施中的( )
A．用大量冰块熔化来降温 B．用大量水蒸气来降温
C．用大功率电风扇吹走热量 D．用干冰升华来降温
【答案】D
【解析】用冰块熔化可以降温但是湿度比较高，喷大量水蒸气可以升温，大功率电风扇不能降温。
3．火箭在飞行时，外壳会与空气发生摩擦而产生高温，因此要在火箭外壳上涂有一层特殊材料，以防止火箭外壳温度过高，其原理是( )
A．材料升华吸热使外壳的温度降低 B．材料不传热使温度不升高
C．材料升华放热使外壳的温度降低 D．以上说法都不正确
【答案】A
【解析】在火箭上涂一层特殊材料，这种材料在高温下升华，升华需要吸热，使火箭的温度不会很高，能起到保护火箭头部的作用。
4．下列符号分别代表大雨、冰雹、霜冻和雾等四种现象，其中主要通过凝华形成的是( )
【答案】C
【解析】霜冻是由空气中的水蒸气遇冷直接凝华成小冰晶，是凝华现象；雨、雾是液态的，是由空气中的水蒸气遇冷液化形成的；冰雹是由云中的小水滴或小冰晶在下落的过程中，小水珠遇冷，和小冰晶结合起来形成的，是凝固现象；故选C。
5．在烧杯中加入液态氮，液态氮在标准大气压下沸点是－196 ℃，在常温下急剧沸腾，这时将会看到烧杯壁上结了一层厚厚的白霜，这是由于( )
A．空气中的水凝固成冰 B．空气中的水蒸气凝固成水
C．空气中的水蒸气凝华成冰晶 D．空气中的水和二氧化碳凝华成冰晶
【答案】C
【解析】液态氮在常温下急剧沸腾，液体沸腾时要吸收大量的热，使得周围的空气温度急剧下降，空气中的水蒸气遇冷凝华成小冰晶。
6．大自然中关于霜、云、雾、露的形成，下面说法正确的是( )
A．云是水蒸气升入高空时遇冷凝华成的小冰晶
B．雾是飘浮在空气中的大量的水蒸气
C．露是大量的小冰晶吸热熔化成的小水珠
D．霜是空气中的水蒸气直接凝华成的大量的小冰晶
【答案】D
【解析】云是水蒸气升入高空时凝华成的小冰晶和液化成的小水珠；雾是空气中水蒸气遇冷液化后附在尘粒上形成；露是空气中的水蒸气液化而成；霜是空气中的水蒸气直接凝华成的大量的小冰晶。
7．如图所示，灯泡用久之后，玻璃泡内壁要变黑，原因是( )

A．玻璃先升华后凝华 B．钨丝先升华后凝华 C．钨丝先熔化后汽化 D．钨丝先汽化后凝固
【答案】B
【解析】灯泡用久之后，玻璃泡内壁要变黑，是钨丝在高温下，升华为钨蒸气，钨蒸气遇冷的玻璃又凝华为固态的钨附着在玻璃泡的内壁上；故选B。
8．用雪堆成的雪人，即使气温在0 ℃以下，时间长了雪人也会逐渐变矮，发生这种变化的原因是( )
A．整个雪人同时逐渐熔化 B．整个雪人同时逐渐升华
C．雪人底部因熔点降低而熔化 D．雪人底部因温度升高而熔化
【答案】B
【解析】A、晶体熔化的条件是，温度达到熔点且继续吸热；气温在0℃以下，达不到雪熔化的温度(熔点)，故雪人不会熔化；故A错误；B、气温在0℃以下，雪人会逐渐变矮，是由于固态的雪人直接升华为水蒸气所致；故B正确；C、雪人的熔点是一个不变的温度，不会因雪人的不同位置而变化；故C错误；D、雪人的温度与当时的气温很接近，底部的温度也一样，不会升高，更不会熔化；故D错误/
9．冻干食品是真空冷冻干燥食品的简称，也称FD食品。它首先将食品中的水分速冻成冰，然后用高温加热使之直接变为水蒸气，食物因此而脱水干燥。需要食用时，只需重新加水，食物就会恢复原来的面貌，色、香、味、形不变。在加工冻干食品的过程中，发生的物态变化是( )
A．先升华后凝华 B．先凝华后升华 C．先凝固后凝华 D．先凝固后升华
【答案】D
【解析】将食品中的水分速冻成冰，是凝固过程；然后用高温加热使之直接变为水蒸气，冰会直接由固态升华为气态的水蒸气，使水果中的水分脱去。
10．寒冷的冬天，北方居民楼的玻璃窗上会“出汗”或结“冰花”。下列说法不正确的是( )
A．玻璃窗上“汗”是水蒸气液化生成的
B．“汗”出在玻璃窗的外表面
C．“冰花”结在玻璃窗的内表面
D．玻璃窗上“冰花”是水蒸气凝华生成的
【答案】B
【解析】寒冷的冬天，室内温度较高，空气中有大量的水蒸气，而玻璃窗较冷，周围的水蒸气遇到冷的玻璃会发生液化现象变成小水滴，甚至发生凝华现象结冰，故玻璃窗就会“出汗”或结“冰花”；故选B。
11．下列现象属于升华的有________，属于凝华的有__________。(均填序号)
①夏天冰棒周围冒白气 ②灯泡用久了钨丝会变细 ③江河解冻 ④霜的形成 ⑤冰棒上的白粉
⑥严冬室内窗户上的冰花
⑦冰雕没有熔化，却一天天变小
⑧樟脑丸“消失”了 ⑨雾凇的形成
【答案】②⑦⑧；④⑤⑥⑨
【解析】①冰棒周围的“白气”是由空气中的水蒸气遇到比较冷的冰棒液化形成的；
②用久的灯泡灯丝变细了，是钨由固态直接变为气态，是升华现象；
③江河解冻是熔化现象；
④霜是由空气中的水蒸气凝华形成的；
⑤冰棒上的白粉是水蒸气直接凝华而成的；
⑥冬天玻璃上的“窗花”是由空气中的水蒸气遇冷凝华形成的；
⑦冬季哈尔滨冰雕一天天变小，属于升华现象；
⑧樟脑丸“消失”了，属于升华现象；
⑨雾凇是由空气中的水蒸气遇冷凝华形成的。
属于升华的有②⑦⑧，属于凝华的有④⑤⑥⑨。
12．檀香木原产于南亚，在南印度600米到2 400米的高地上尤其茂盛，深褐色的树干有强烈的气味，靠近地面的部分与根部更加浓郁。檀香木的香气有安眠的作用，在宗教庙宇中常用到檀香。请问：我们能闻到固体物质的气味，说明这种固体物质具有什么特点：__________。
【答案】易升华
【解析】固体物质变出气味，是升华。
13．金属在高温、低压下比较容易由固态直接变为气态，用此方法可以给照相机、望远镜及其他光学仪器的玻璃镜头进行真空镀膜，即在真空室内将金属或金属化合物加热，使它的蒸气喷到玻璃面上去，从而镀上一层极薄的金属膜，这层镀膜可以改善玻璃镜头的光学性能，这层镀膜能镀上去的原因是( )
A．金属液化后粘到玻璃镜头上的
B．金属熔化后粘到玻璃镜头上的
C．金属升华后再凝华到玻璃镜头上的
D．金属凝华到玻璃镜头上的
【答案】C
【解析】将金属或金属化合物加热，固态的金属直接变为了金属蒸汽，这是一种升华现象；蒸气喷到玻璃镜头上去，受冷变为固态的金属膜，这是一种凝华现象。所以这层膜镀的产生是先升华后凝华。
14．用飞机向云层喷洒干冰(固体CO2)是一种人工降雨的方法。以下列出几个物态变化过程：a.干冰迅速吸热升华；b.干冰吸热熔化；c.云层中水蒸气遇冷液化成雨滴；d.云层中水蒸气遇冷凝华成小冰晶；e.水蒸气以干冰为核心凝结成雨滴；f.小冰晶下落遇暖气流熔化成雨滴。在这种人工降雨过程中，主要发生的物态变化过程为( )
A．a、c B．a、d、f C．b、c D．e
【答案】B
【解析】干冰是固体CO2，它很容易升华，升华时从周围吸收大量的热，使周围温度降低，水蒸气凝华成小冰晶，小冰晶下落遇暖气流熔化成雨滴。
15．如图水的三态之间转化过程所对应的物态变化名称，标注都正确的是( )
【答案】C
【解析】水的循环过程实际就是水不断发生物态变化的过程，物质由液态变为固态是凝固，变为气态是汽化，物质由固态变为液态是熔化，直接变为气态是升华，物质由气态变为液态是液化，直接变为固态是凝华。
16．如图所示，在一个标准大气压下，某同学将冰块放入空易拉罐中并加入适量的盐，用筷子搅拌大约半分钟，测得易拉罐中冰与盐水混合物的温度低于0 ℃，实验时易拉罐的底部有白霜生成。对于这一实验和现象的分析，正确的是( )
A．盐使冰的熔点低于0 ℃，白霜的生成是凝华现象
B．盐使冰的熔点高于0 ℃，白霜的生成是凝华现象
C．盐使冰的熔点低于0 ℃，白霜的生成是凝固现象
D．盐使冰的熔点高于0 ℃，白霜的生成是凝固现象
【答案】A
【解析】往冰上撒盐，使冰中参入杂质，降低冰的熔点，使冰熔化，熔化吸热；同时空气中的水蒸气遇冷直接凝华成小冰晶附在底部形成霜。
17．在下列物态变化现象中，属于凝华的是( )
A．刚出冷库的冻肉比原来重
B．放在衣柜里的樟脑丸变小了
C．秋天的下半夜，草尖上、花瓣上出现露珠
D．冬天，打开家里浴室的热水阀门，旁边的镜面很快“模糊不清”了
【答案】A
【解析】刚出冷库的冻肉温度低使空气中的水蒸气凝华成霜附在肉中，所以比原来重；放在衣柜里的樟脑丸变小是升华现象；秋天出现露珠、冬天镜面的“模糊不清”都是液化现象。
18．二氧化碳气体被压缩、降温到一定程度，就会形成白色的、像雪一样的固体，俗称干冰。干冰被抛到空中，会迅速变为气体，促使其周围水蒸气凝结成小冰晶，实现人工降雨。下列关于上述描述中包含的物态变化的说法，正确的是( )
A．二氧化碳气体变成干冰，是凝华 B．水蒸气凝结成小冰晶，是凝固
C．干冰变成二氧化碳气体，放出热量 D．水蒸气凝结成小冰晶，吸收热量
【答案】A
【解析】A、二氧化碳变成干冰，由气态直接变成固态，属于凝华，故A正确；B、水蒸气遇冷凝结成小水滴，由气态变成液态，属于液化；故B错误；C、干冰变成二氧化碳气体，由固态直接变成气态，属于升华，升华吸热，故C错误；D、水蒸气遇冷凝结成小冰晶，由气态直接变成固态，属于凝华，凝华放热，故D错误。
19．对下列谚语或古语的解释正确的是( )
A．下雪不冷化雪冷——雪降落的过程中温度在降低
B．冰，水为之，而寒于水——冰是由水形成的，但是一定比水的温度低
C．云腾致雨，露结晨霜——“露结晨霜”是说秋天早上的霜是由露水形成的
D．霜前冷，雪后寒——“霜前冷”是指气温骤降，水蒸气容易凝华形成霜
【答案】D
【解析】雪的形成属于凝华，凝华放热；而化雪过程属于熔化过程，吸热但温度保持不变，故下雪不冷化雪冷，故A错误；冰是水凝固形成的，但水在凝固过程中温度保持不变，所以此时水和冰的温度是相同的，都是0 ℃，故B错误；霜是由空气中的水蒸气凝华而形成的小冰晶，并不是水蒸气先液化成露，露再凝固形成霜，故C错误；霜的形成是凝华过程，凝华要放热，只有气温足够低，才能使空气中的水蒸气凝华成霜，而雪后要么熔化，要么升华，都是吸热过程，故D正确；故选D。
20．小明发现，在使用如图所示的装置做碘的升华实验时，很容易造成碘的熔化。针对上述不足，小明与他的同学们讨论后将实验进行改进：将装有固态碘的玻璃管放人沸水中，玻璃管中很快就有紫色的碘蒸气产生，并排除了碘熔化的可能性。实验表明在碘升华和熔化时需要______热量。是什么因素影响碘的升华和熔化，你的猜想是___________________________。
【答案】吸收；碘的温度
【解析】由实验可知，碘升华或熔化时需加热，故碘在升华和熔化时需要吸收热量。由于用酒精灯和沸水加热时，碘达到的温度不同，故可猜想影响碘的升华或熔化的因素可能是碘的温度。
21．用单层棉布包紧一粒卫生球(易升华，升华形成的气体易燃)，用火柴对棉布球点火，观察到的现象及原因是( )
A．棉布球着火，棉布会被烧破。因为棉布的着火点低于火柴火焰的温度
B．棉布球未烧着，棉布烧不破。因为棉布的着火点高于火柴火焰的温度
C．棉布球着火，但棉布并未烧破。因为卫生球受热升华，放出的气体可燃
D．棉布球着火，棉布被烧破，其中包着的卫生球也同时燃烧。因为棉布和卫生球的着火点都低于火柴火焰的温度
【答案】C
【解析】卫生球受热易升华，产生的气态物质从棉布中逸出，被点燃。由于升华吸热，使棉布温度无法达到其着火点，所以在卫生球未升华完之前，棉布不会燃烧。