物質變化:溶解、蒸發與凝固

基礎

糖和鹽能溶解在水中形成溶液,攪拌、加熱和研碎能加快溶解;水分蒸發後鹽分結晶出來;水冷卻凝固成冰、加熱熔化成水,物質變化可以循環。

適合:小四常識 · 單元:自然與探究 · 建議學習路徑第 12/26 課

學完呢課,你會識:
  • 溶解形成溶液:溶質(糖、鹽)溶於溶劑(水),物質仍在,只是變成微粒。
  • 攪拌、加熱、研碎能加快溶解;不能再溶解時便達到飽和。
  • 蒸發是液體變成氣體散入空氣;曬鹽、晾衣都應用了蒸發。
文體:物質變化實驗文有聲朗讀

文體小知識:物質變化實驗文帶我們在廚房做實驗,親眼看見溶解、蒸發、凝固這些物質變化。

常識General Studies

§課文原文 Passage

1把一匙糖放進水裏攪拌,糖粒逐漸「消失」,水變成帶甜味的透明液體——這是溶解。溶解後的混合物稱為溶液:糖是溶質,水是溶劑。糖並沒有消失,只是變成肉眼看不見的微粒,分散在水中。油的例子說明並非所有物質都溶於水:油倒進水裏,浮在上層,不能形成溶液。

2怎樣令糖溶解得更快?有三個方法:攪拌——攪動令糖粒更快散開;加熱——溫水比冷水溶解得更多更快;研碎——糖粉比方糖溶解得快,因為接觸面更大。一杯水能溶解的糖有上限:不斷加糖,直到杯底留下不再溶解的糖粒,這杯溶液便達到飽和。

3物質的狀態可以循環變化。水分慢慢變成看不見的水蒸氣散入空氣,稱為蒸發:濕衣服晾曬變乾、海水退潮後沙灘留下鹽霜,都是蒸發的結果。把鹽水加熱,水分蒸發後,鹽分會結成晶體留在碟上——這正是曬海鹽的原理。水冷卻至攝氏零度便凝固成冰;冰受熱又熔化回水。在溶解、蒸發、凝固、熔化這些變化中,物質本身沒有變成另一種物質,屬於物理變化,可以循環往復。

4親手做小實驗最能體會物質變化:把鹽水倒進淺碟,放在陽光下幾天,水分蒸發,碟邊出現白色鹽晶;把融化的朱古力漿倒入模子放進冰箱,一小時後凝固成固體。觀察和記錄物質的變化,就是科學探究的第一步。

1重點摘要 Summary

糖和鹽能溶解在水中形成溶液,攪拌、加熱和研碎能加快溶解;水分蒸發後鹽分結晶出來;水冷卻凝固成冰、加熱熔化成水,物質變化可以循環。

2生字卡 Vocabulary

D
Dissolving溶解

物質變成微粒分散在液體中,形成溶液。

S
Solution溶液

溶質溶於溶劑後形成的均勻混合物。

S
Solute溶質

被溶解的物質,例如水中的糖。

S
Solvent溶劑

溶解其他物質的液體,例如水。

S
Saturated solution飽和溶液

不能再溶解更多溶質的溶液。

E
Evaporation蒸發

液體慢慢變成氣體散入空氣的過程。

C
Crystallisation結晶

溶液中的溶質形成晶體的過程,例如鹽粒。

F
Freezing凝固

液體冷卻變成固體的過程,例如水結成冰。

M
Melting熔化

固體受熱變成液體的過程,例如冰熔成水。

3逐步講解 Steps

  1. 第一步:認識溶解現象有些物質放進水中會慢慢散開,變成肉眼看不見的微粒,這就是溶解。舉個例子:把一匙鹽放進一百毫升清水裏攪拌,鹽粒消失了,水仍然清澈但變鹹,因為鹽變成微粒分散在水中,形成了鹽水溶液。溶解了的物質並沒有消失,仍然可以用蒸發等方法取回來,這一點十分重要。
  2. 第二步:分辨會溶和不會溶的物質不是所有物質都能溶於水,我們要學會分辨。舉個例子:糖和鹽放進水裏會溶解;沙沉在杯底,不會溶解;油浮在上層,也不會溶解,靜置後明顯分為兩層。觀察物質放進水後的變化,看它是否消失、沉底還是浮起,便能判斷它會不會溶解,再決定用什麼方法處理最合適。
  3. 第三步:用實驗找出加快溶解的方法溶解有快有慢,透過對照實驗可以找出加快溶解的方法。舉個例子:準備三杯同量的冷水,第一杯放方糖不動,第二杯放方糖後攪拌,第三杯放糖粉;攪拌杯和糖粉杯先溶解完畢,證明攪拌和研碎都能加快溶解。此外,用熱水代替冷水,溶解也會更快,因為溫度越高,微粒運動越快。
  4. 第四步:認識飽和溶液水能溶解的物質有一定限度,到了極限便成為飽和溶液。舉個例子:不斷向杯中加糖,直到杯底留下不再溶解的糖粒,這杯溶液便飽和了;把它加熱,又能溶解更多糖,冷卻後多餘的糖再次出現。可見溫度越高,水能溶解的糖越多,這個特性在冲調飲品和食品加工裏經常用到。
  5. 第五步:觀察蒸發水受熱後會慢慢變成水蒸氣散入空氣,這個過程叫蒸發。舉個例子:在兩塊玻璃片上各滴同樣多的水,一塊放在陽光下、一塊放在陰涼處,陽光下那塊先乾,證明溫度越高,蒸發越快;通風的地方蒸發也較快。晾曬衣服時掛在陽光充足又通風的位置,正是運用這個原理;雨後水窪慢慢乾涸,也是同一現象。
  6. 第六步:觀察結晶溶解在水中的物質並不會消失,水分蒸發後會重新出現,形成結晶。舉個例子:把飽和鹽水倒進淺碟,放在窗邊幾天,水分蒸發後,碟底和邊緣出現白色的鹽粒結晶,鹽從水中「回來」了。海邊的曬鹽場正是利用蒸發結晶的方法,把鹽從海水製出來,一池池鹽田十分壯觀。
  7. 第七步:觀察凝固和熔化物質的狀態可以循環變化:液體遇冷變成固體叫凝固,固體受熱變回液體叫熔化。舉個例子:水放進冰箱結成冰,是凝固;冰從冰箱取出,在室溫又化回水,是熔化。融化的朱古力漿放進冰箱又變回固體,也是凝固。變化過程中物質的總量不變,只是形態改變,這正是物質不滅的道理。

4圖解 Diagrams

粒子模型:固・液・氣 Solid, liquid, gas固體 solid排列整齊,只在原位震液體 liquid貼住彼此,可以流動氣體 gas四散飛馳,填滿空間加熱 → 粒子動得勁啲 → 固體變液體(熔化)、液體變氣體(沸騰)水嘅三態就係最好例子:冰 → 水 → 水蒸氣,粒子其實一直冇變,變嘅係排法同動法
圖 1:三態粒子模型

5例題示範 Example

例題:小恩想把鹽從鹽水中分離出來。請設計實驗步驟,並說明每一步的科學原理。

  1. 把鹽水倒進淺碟,量度並記錄鹽水的分量,放在陽光充足又通風的地方,加快蒸發。
  2. 等待數天:水分不斷蒸發成水蒸氣散入空氣,碟中的液面慢慢下降。
  3. 水分完全蒸發後,碟底和邊緣留下白色的鹽晶,鹽便從鹽水中分離出來。
  4. 原理:鹽的沸點遠高於水,不會隨水蒸發,水分蒸發後鹽便結晶出來,這正是曬鹽場製鹽的原理。
  5. 答案:利用蒸發把水分除去,鹽便結晶出來:鹽水倒入淺碟,放在陽光下數天,水分蒸發後留下鹽晶;這與海邊曬鹽場製鹽的原理完全相同。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 認為糖溶解後消失了
✓ 糖變成肉眼看不見的微粒分散在水中,甜味證明它仍然存在
✗ 用攪拌增加溶解的總量
✓ 攪拌只加快溶解速度;提高溫度才能令溶液溶解更多,直到飽和為止
✗ 把油攪拌幾分鐘,以為能溶於水
✓ 油不溶於水,攪拌後靜置仍會分層,屬於不溶解
✗ 蒸發實驗用火直接燒乾鹽水
✓ 用陽光或熱水浴慢慢蒸發更安全,直接加熱容易濺出燙傷
✗ 認為水結冰後變成另一種物質
✓ 冰和水的成分都是水,狀態改變屬於物理變化,可以循環

75 題快測 Quick check

Q1糖溶於水後,混合物叫什麼?糖和水分別是什麼?

Q2哪三個方法能加快溶解?

Q3什麼是飽和溶液?

Q4曬鹽利用了什麼原理?

Q5水在什麼溫度凝固成冰?冰和水的成分有分別嗎?

8重點回顧 Recap

  • 溶解形成溶液:溶質(糖、鹽)溶於溶劑(水),物質仍在,只是變成微粒。
  • 攪拌、加熱、研碎能加快溶解;不能再溶解時便達到飽和。
  • 蒸發是液體變成氣體散入空氣;曬鹽、晾衣都應用了蒸發。
  • 水在攝氏零度凝固成冰,冰受熱熔化回水,物質總量不變。
  • 溶解、蒸發、凝固、熔化都是物理變化,可以循環往復。

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