3.4 升华和凝华 教学设计（表格式）

课题 升华和凝华
教学目标
教学目标：知道什么是升华和凝华；了解升华要吸热，凝华要放热；能用升华和凝华的知识，解释生活 中的现象 教学重点：碘的升华和凝华实验 教学难点：能用升华和凝华的知识解释生活中的现象
教学过程
时 间 教学 环节 主要师生活动
复习 引入 【讲解】通过前面课程的学习，同学们已经知道，固态、液态和气态是物质常见的 三种状态。在一定条件下，物质的状态可以改变。同学们已经学习了发生在的固态 和液态之间的熔化和凝固，发生在液态和气态之间的汽化和液化。其中，熔化和汽 化需要吸热，凝固和液化需要放热。物质能否由固态直接变为气态，或者由气态直 接变为固态呢？如果存在这两种变化，那么，在发生变化时，是否也需要吸热或者 是放热呢？这就是我们今天所要研究的问题。
新课 教学 一、碘的升华 讲解：在我国北方寒冷的冬天里，冰冻的衣服也能干，这个过程中冰熔化了吗？ 我们没有发现冰熔化的现象，而且我们知道冰熔化需要达到熔点且持续吸热。在寒 冷的冬天，温度低于零摄氏度，所以冰无法熔化。而衣服却干了，很有可能是冰直 接变成了水蒸气，散失在空气中。因为冰是晶体，也就是说，晶体在温度还没有达 到熔点时，就可以不经过液态，直接变为气态，这真的能实现吗？ ” 为了解决这个问题，老师准备了一些固态碘。因为碘有毒，所以封闭在这个像 小锤子一样的玻璃容器里，叫做碘锤。我们可以给碘锤加热，看看会不会出现碘直 接从固态变成气态的现象。实验室里通常使用酒精灯对物体加热，能否用酒精灯直 接加热碘呢？ 碘的熔点是 113.7℃，而酒精灯火焰的温度可以达到 500℃，如果用酒精灯直接 给碘锤加热，碘锤中的碘可能会达到熔点发生熔化现象。怎样做才能让碘在不熔化 的情况下直接变为气态呢？碘是晶体，晶体的熔化条件是：达到熔点且持续吸热， 我们知道，标准大气压下水沸腾的温度为 100℃ ，同学们，看看这两个温度，你受 到什么启示？想到了什么好办法？对了！把碘锤放在热水中，其中的碘肯定不会熔 化，让我们来试试吧。 【实验一】碘的升华 【视频】碘的升华 讲解：所需的实验器材有：装有固态碘的碘锤、烧杯、热水。 现在老师将碘锤放入热水中，请同学们注意观察碘锤中出现的变化。我们看到 碘锤中出现了紫色的气体，同时固态碘在逐渐减少，这个紫色气体就是碘蒸气。碘 锤中的现象说明，碘可以在温度低于熔点时，从固态直接变为气态。 我们看到了碘从固态直接变为气态的过程，我们叫它升华。在刚才的实验中， 为了加快碘的升华，我们对碘进行了加热，因此，碘升华时需要吸热。 二、生活中的升华现象及升华吸热的应用 讲解：通过刚才的学习我们知道，物质从固态直接变为气态的过程叫升华，升 华的条件是吸热。 之前我们提到在寒冷的冬天，冰冻的衣服也能干，是因为固态的冰直接变成了 水蒸气，就是冰的升华现象。生活中，还有许多升华现象。
比如冬天同学们都盼望着下雪，雪后大家可以一起堆雪人。雪人没有熔化却变 小了，是为什么呢？原来，雪直接变成了水蒸气，是雪的升华现象。 使用樟脑球可以让棉毛织物免受虫蚁的侵害。经过一段时间后，打开存放衣服 的柜子，就会闻到刺鼻的气味，同时发现，樟脑球变小了甚至没有了，这是为什么？ 原来固态的樟脑直接变成了有刺鼻气味的樟脑蒸气，是樟脑的升华现象。 同学们请看，这是什么，看起来是不是有些像冰？这是固态的二氧化碳，它是 气态的二氧化碳被降温加压到一定程度形成的白色固体，俗称干冰。 干冰表面温度可以达到零下 78℃ , 在常温下就容易升华。干冰升华由固态直接 变为气态。同时会吸收周围空气中的热量，使周围的环境温度急剧下降。附近空气 中的水蒸气也被液化，形成白雾。 所以干冰有致冷的作用，常常用于冷藏物品。干冰升华吸热在我们的生活中应 用非常广泛。 如果在饮料中加入干冰，饮用的时候凉爽可口，且杯中烟雾缭绕，十分怡人。 【视频】利用干冰升华吸热创设舞台效果 讲解：利用干冰升华吸热，还可以创设舞台效果。看，老师将一些干冰放入水 中，马上就出现了烟雾缭绕的效果，在这个过程中，干冰升华吸热，导致环境温度 下降，水槽附近空气中弥漫着的大量水蒸气就会遇冷液化成小水滴，附着在空气中 的尘埃上，形成白雾。是不是像走进了中国四大名著西游记中所描述的：王母娘娘 的蟠桃园一般。在实际舞台效果创设中，也常常会利用干冰升华吸热的道理。是不 是神奇又美丽呢。 干冰升华吸热也可以用于工业清洗，干冰的清洗过程就是利用压缩空气作为动 力，将干冰颗粒高速喷洒在被清洗物体的表面，由于不同物质的热胀冷缩程度（热 膨胀系数）不同，被清洗物体表面的污物就会被剥离、掉落，请大家看，这是清洗 前后的对比图片。这种清洗方式省时省力，减少了很多麻烦。 三、碘的凝华现象 同学们，通过刚才的学习，我们已经知道物质可以由固态直接变为气态，那么 物质能否由气态直接变为固态呢？ 在我们的生活中，时常能看到冰箱中的冷冻室结霜了。冷冻室没有水，最低可
达零下 24℃ , 霜是哪里来的呢？霜是由水蒸气直接变为小冰晶形成的。为了方便同 学们更好的观察物质由气态直接变为固态的过程 【实验二】碘的凝华 【视频】碘的凝华 讲解：老师将刚才从热水中取出的，充满碘蒸气的碘锤放入冷水中，请同学们 注意观察碘锤中气态碘的变化情况。紫色变得越来越淡，说明气态碘在逐渐减少， 碘锤的内壁有固态的碘生成。 在刚才的实验中，冷却前碘是气态。把碘锤放入冷水中冷却后，碘锤中的碘蒸 气变成了固态的碘，在这个物态变化中，物质由气态直接变为了固态，我们叫它凝 华。碘锤放入冷水中，碘锤的温度降低，碘锤中碘蒸气的温度要高于碘锤的温度， 热量就由碘蒸气传递给碘锤，因此，碘凝华时放热。 同学们，通过前面的实验我们了解到，物质由气态直接变为固态的过程叫凝华， 凝华的条件是放热。 四、生活中的凝华现象 讲解：刚刚我们提到冰箱中的霜，是在开冰箱时，屋里的水蒸气进入冰箱冷冻 室，遇冷就会直接凝华成固态的小冰晶，这是水蒸气的凝华现象。在我们的生活中， 最常见的就是水蒸气的凝华现象。 自然界中，在深秋的地表我们可以看到霜、树叶上、人身体上都会附着着霜。 形成霜需要两个条件：1.是有足够的水蒸气，2.温度要降到 0℃以下。这些霜都是 水蒸气直接变成固态的小冰晶形成的，是水蒸气的凝华现象。 这是在北方寒冷的冬天里，出现在玻璃窗上的冰花，它是结在玻璃的内侧还是 外侧呢？ 寒冷的冬天，室内外温差比较大，室内的水蒸气遇到冰冷的玻璃直接凝华成小 冰晶，附着在窗户内侧玻璃上，就形成了冰花。 【视频】 自制雾凇 讲解：下面，请同学看老师来做一个趣味小实验。老师在锥形瓶中放了一些樟 脑粉末，将一支从冰箱里拿出来的树枝固定在橡胶塞上，盖紧瓶塞。用酒精灯对锥 形瓶加热一会儿。请同学们注意观察树枝上的变化。
撤去酒精灯冷却一会儿后，我们看到在树枝上，形成了白色的晶状物体，这是 为什么呢？原来通过加热得到的大量樟脑蒸气，碰到温度较低的树枝，由气态直接 变为固态，凝华为白色的晶体附着在树枝上，非常美丽。 大自然中壮观的雾凇也是同样的道理形成的，严冬时节，空气中的水蒸气遇冷 凝华成小冰晶，附着在树枝上，就形成了雾凇，是水蒸气的凝华现象。雾凇在寒冷 的北方非常常见，出现在吉林松花江畔的雾凇，与桂林山水、长江三峡、云南石林 并称为中国四大奇观。 在生活中，同学们有没有发现，用久了的日光灯管的两端会变黑。这是什么原 因呢？ 这是因为灯管内灯丝的材料是金属钨，开灯后由于高温固态钨直接升华为钨蒸 气，遇冷后钨蒸气会由气态直接变为固态附着在灯管壁上，灯管壁就变黑了。这个 过程包含了升华和凝华两个现象。
课堂 小结 讲解：同学们，让我们一起对本节课做一个课堂小结，今天都学了哪些知识呢， 首先，我们学习了什么是升华，什么是凝华，升华是指物质不经过液态直接由固态 变为气态的过程，凝华是指物质不经过液态直接由气态变为固态的过程，接着又重 点分析了一些典型的升华现象和凝华现象。在升华时，需要吸收热量，而凝华时需 要放出热量。本节课我们的重点实验是碘的升华和凝华现象。 到目前为止，我们已经学习了 6 种物态变化，知道物质存在有三种状态，分别 是固态、液态和气态，发生在固态和液态之间的是熔化和凝固现象，液态和气态之 间的汽化和液化现象，以及今天学习的，发生在固态和气态之间的升华和凝华现象， 在这些现象中，熔化、汽化和升华现象都需要吸热，而凝固、液化和凝华现象都需 要放热。
水循 环 讲解：水是人类生存环境的重要组成部分，通过水的三态变化，地球上的水在 不停的循环：阳光晒暖了海洋，海水吸热蒸发成为水蒸气上升到空中；当水蒸气上 升到高空以后，与冷空气接触，水蒸气便液化成为小水滴，大量的小水滴悬浮在高 空中，就形成了云；小水滴互相聚集，就会凝结成大水滴下降成为雨；如果在高空 遇到更加寒冷的气流，小水滴就会凝固成小冰珠，最后有可能形成冰雹降落到地面； 冬天，水蒸气在寒冷的高空急剧降温，从而凝华成微小的冰晶，这些冰晶聚集 起来，就变成雪花飘落大地；这些天空的降水落到地面，一部分直接变为小溪，另
一部分渗入地下，涌出地表后变成股股清泉，许多小溪汇合，形成江河，又注入大 海。 目前，我们已经用滴灌替代传统灌溉，选用中水洗车等等，节约用水需要我们 每个人提高节水意识，养成良好的用水习惯。 我国是严重缺水国家，是世界上人均水资源最贫乏的国家之一。让我们共同保 卫我们的蓝色家园。
课堂 练习 问题 1： 下列四组物态变化中 ，都放热的一组是 ；都吸热的一组 是 。 A 凝华、汽化 B 凝固、液化 C 汽化、升华 D 熔化、液化 讲解：下面，同学们就来检查一下自己的学习效果吧。老师把六种物态变化的 名称打乱重组了。你能找出都放热的一组吗？都吸热的又是哪一组？ 这里所涉及有 6 种物态变化，如何记忆这 6 种物态变化，哪些是吸热过程，哪 些是放热过程呢？其实。同学们可以借助物质的“三态六变化 ”图，帮助自己理解 记忆。在这 6 种物态变化中。箭头向上的升华，熔化和汽化三个变化都吸热，而箭 头向下的凝华，凝固和液化三个变化都放热。因此，都放热的一组是凝固、液化， 都吸热的一组是汽化、升华。 问题 2：一年四季中，水总会以不同的“面貌 ”出现在我们面前，下列四种现 象分别是哪种物态变化？ 讲解：这四个情境中，冰雪消融是固态的冰变成液态的水，是熔化现象。绿叶 挂珠是空气中的水蒸气遇冷液化成小水滴，附着在草叶上形成的，是液化现象。红 叶落霜，是空气中的水蒸气遇冷直接变成固态的小冰晶，形成霜，是凝华现象。滴
水成冰是水遇冷凝固成冰，是凝固现象。判断的关键是要清楚物质的初态和末态， 你都说对了吗？ 问题 3：干冰具有很好的致冷作用，可用于人工降雨。这是由于干冰在常温下 会迅速变为气体，吸收热量，促使水蒸气遇冷凝结成水滴或小冰晶，从而达到降雨 的条件。你能试着分析上面一段描述中包含了哪些物态变化吗？ 讲解：人工降雨的过程，是利用飞机将干冰带到高空以后，在高空喷洒干冰， 干冰进入云层以后很快就升华了。由于干冰升华时吸热，使环境的温度骤冷，周围 的水蒸气就会遇冷放热，凝华为小冰晶，或者是液化为小水滴。小水滴和小冰晶逐 渐变大，因而就会下落，当小冰晶遇到暖湿气流的时候，就会熔化成水，直接降落 到地面上。大家都写对、写全了吗？
布置 作业 1. 基础性作业：完成“学生资源 ”中的课后练习。 2. 拓展性作业：尝试动手制造霜 ①如图 1，将冰块与盐按照 2：1 的比例放入易拉罐中，用筷子搅拌大约半 分钟。 ②用温度计测量罐中冰与盐水混合物的温度，可以看到冰水混合物的温度低 于 0℃ 。这时，易拉罐的下部和底部，就会发现白霜（如图 2）。
图 1 图 2