劉枝靈 王洪鵬

在天宮課堂上，王亞平把水球變成了一個“冰球”，還說道：“現(xiàn)在我摸著它，竟然還有發(fā)熱的感覺，原來是一個熱球！”讓我們也來施展“魔法”，自制一個貌似冰球，實(shí)則發(fā)熱的熱球吧。

其實(shí)，太空“冰雪”實(shí)驗(yàn)是很多科技館里都會講解的經(jīng)典科學(xué)實(shí)驗(yàn)——點(diǎn)水成“冰”，也叫“熱冰”實(shí)驗(yàn)。同學(xué)們在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室用簡單的實(shí)驗(yàn)材料就可以完成。

實(shí)驗(yàn)材料

護(hù)目鏡、口罩、量筒、溫水、燒杯、勺子、天平、無水乙酸鈉、玻璃棒、微波爐、防燙手套

制作步驟

1實(shí)驗(yàn)開始前，請佩戴好護(hù)目鏡、口罩。

2用量筒量取100毫升（ml）溫水，倒入燒杯中備用。

3用勺子舀取無水乙酸鈉放上天平，稱取150克（g）。

4將稱好的乙酸鈉緩慢倒入燒杯中進(jìn)行溶解，并用玻璃棒攪拌均勻。

5將燒杯放入微波爐用高火加熱大約90秒。觀察無水乙酸鈉是否完全溶解，如沒有，可再加熱30 秒，直至完全溶解（加熱過程會造成水分流失，可適當(dāng)補(bǔ)水）。

6佩戴防燙手套，小心地將完全溶解的乙酸鈉溶液轉(zhuǎn)移至干凈燒杯中。

7將飽和乙酸鈉溶液靜置至室溫，把干凈的玻璃棒放入溶液中，靜觀“冰球”形成。

＊文中時間、用量和操作僅供參考。實(shí)驗(yàn)請?jiān)诩议L或?qū)W校專業(yè)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行。

知其然，知其所以然

透過現(xiàn)象看本質(zhì)，要想舉一反三，我們需要先記住這幾個概念。

概念一點(diǎn)通

溶液

一種或幾種物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)里，形成均一的、穩(wěn)定的混合物，叫作溶液。其中，被溶解（分散）的物質(zhì)叫作溶質(zhì)；能溶解溶質(zhì)的物質(zhì)叫作溶劑。

溶解度

對于固體物質(zhì)，在一定的溫度下，某物質(zhì)在100克溶劑（通常為水）里達(dá)到飽和狀態(tài)時所溶解的質(zhì)量，稱為溶解度。通常情況下，溶解度受到溫度、壓強(qiáng)、溶劑性質(zhì)等多種因素影響。其中，溫度對溶解度的影響較為明顯，大多數(shù)固體物質(zhì)的溶解度隨溫度升高而增大。

乙酸鈉、食用鹽、蔗糖三種物質(zhì)的溶解度曲線圖

過飽和溶液

在一定溫度下，如果溶液中所溶解的溶質(zhì)已經(jīng)超過該溫度下溶質(zhì)的溶解度而未析出，則該溶液稱為過飽和溶液。過飽和溶液處于一種亞穩(wěn)定狀態(tài)，在受到攪拌、晃動或者溶液中被投入固體（結(jié)晶核）時，溶液平衡狀態(tài)被打破，溶液中過量的溶質(zhì)就會結(jié)晶析出。

原理揭秘

回顧前文提到的太空“冰雪”實(shí)驗(yàn)，當(dāng)王亞平用沾有乙酸鈉晶體粉末的小棍子觸碰過飽和乙酸鈉液體球時，乙酸鈉粉末充當(dāng)了“結(jié)晶核”的角色，致使過飽和溶液的亞平衡狀態(tài)被打破，誘發(fā)了結(jié)晶析出現(xiàn)象。

無容器實(shí)驗(yàn)

同樣一個實(shí)驗(yàn)，為什么要帶到太空中開展呢？我們在地面做實(shí)驗(yàn)時可以發(fā)現(xiàn)，由于受到容器杯壁的約束，乙酸鈉晶體生長現(xiàn)象在燒杯壁附近便會被迫停止。在空間站所處的微重力環(huán)境中，所有物體均可擺脫重力的影響，飄浮于空中，這使無容器實(shí)驗(yàn)成為可能。因此，在空間站中進(jìn)行無容器結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，有效規(guī)避了容器對于晶體生長過程的影響，能夠?yàn)槲覀兏喑尸F(xiàn)晶體生長的規(guī)律與特性。

輕松答題

通過剛才的閱讀與實(shí)驗(yàn)，請判斷下列說法哪個是正確的。（ ）

A. 只有液體才能作為溶質(zhì)。

B. 20℃時，100克的水中溶解了30 克硝酸鉀，所以硝酸鉀的溶解度是30 克。

C. 所有固體物質(zhì)的溶解度都會隨著溫度的升高而增大。

D. 有少量過剩溶質(zhì)存在于其中的溶液，說明該溫度下，已形成這種溶質(zhì)的飽和溶液。