這種方法可行嗎

八年級《物理》（人教版）上冊課本第85頁“動手動腦學物理”中的第4題，提出了一種想從酒精和水混合液體中把酒精分離出來的方法：

小明想從酒精和水混合液體中把酒精分離出來.他想，水的凝固點是0 ℃，酒精的凝固點是－177 ℃，只要把混合液體放入電冰箱的冷凍室（冷凍室溫度可達-5 ℃）中就可以了.于是他照此辦理，但是經過相當長的時間后，小明從冷凍室取出酒精和水的混合液體時，卻發現水和酒精并沒有分離出來.

就這個現象你能提出的問題是：_______，針對你提出的問題能做出的合理猜想是：_______.

此習題重在考查同學們根據所提供的物理情景提出問題和進行猜想與假設的能力.由收集的信息可發現水中放入酒精后凝固點會降低，因而提出“為什么酒精和水的混合液體沒有因為凝固點不同而分離出來？”的問題.進而做出猜想：可能酒精和水混合后，溶液凝固情況發生了變化.

拋開本題所提的問題和答案，我們再深入思考一下：用降低溫度凝固的方法能使酒精和水的混合液分離嗎？

讓我們通過實驗來探究這種方法是否可行.我們首先將12.5 mL無水乙醇（酒精純度為99.7％）與12.5 mL冷水混合，攪拌均勻成為酒精和水的混合液，混合時明顯感覺有熱量放出.用塑料袋將酒精和水的混合液裝好，并插入一支溫度計，密封好.在室內溫度為10 ℃的情況下，放入電冰箱的冷凍室內冷凍（冷凍室溫度調至－8 ℃）.13 h后，從冷凍室取出，取出時溫度計的示數為－8 ℃.結果發現酒精和水混合液中的水并沒有結冰，沒有任何固體物質出現，仍為混合液，酒精和水并沒有被分離開來.

與上述實驗步驟類似，將配有不同比例的水和酒精的混合物放入冷凍室中，并用溫度計監測混合液的溫度，定時觀察，所測量的數據和觀察到的現象記錄如下頁表所示.

從表面上看，由于水的凝固點為0 ℃，酒精的凝固點為－117 ℃，似乎可以用降低溫度凝固的方法，使酒精和水的混合液中的水在0 ℃以下結冰成為固體，剩下沒有結冰的便是酒精，從而將水和酒精分離.而實驗結果證明不是這樣的，用降低溫度凝固的方法是不能把酒精和水的混合液分離開的.為什么在－8 ℃時，混合液（酒精體積和水體積之比1∶1、1∶3）中的水還未凝固呢？而在－6 ℃時，混合液（酒精體積和水體積之比1∶30）開始凝固，酒精卻并未從水中分離出來呢？

從實驗現象我們可以歸納出：水中混入酒精后凝固點將降低，不同濃度混合液的凝固點將不同.之所以出現這種現象，是由于物質的依數性所決定的.物質的依數性就是當兩種物質混合之后，混合物中各組成成分的性質會發生改變.舉一個生活中的例子，如冬天在下雪或是結冰的路面上灑上一些食鹽，形成溶液之后可以降低水的凝固點，使路面上的水不易結冰.因此水和酒精的混合物在－5 ℃的環境里不凝固是可能的.另外，由于酒精與水可以任意比例混合，組成酒精的分子和組成水的分子結合成氫鍵（關于什么是氫鍵，同學們將在九年級化學中學到，感興趣的同學可以看化學書或問老師），需要較多的能量才能破壞這種化學鍵.當降低溫度時，溫度低，分子運動不劇烈，無法使兩種物質分離，最終表現為混合液一起發生凝固的現象.

那么，我們可以通過什么方法把酒精從酒精和水混合液中分離出來呢？加熱使混合液沸騰能不能把酒精從酒精和水混合液中分離出來呢？下面還讓我們通過實驗來探究這個問題.

我們將100 mL無水乙醇（酒精純度為99.7％）與100 mL冷水混合，攪拌均勻成為酒精和水的混合液，取其中混合液80 mL放入燒瓶中，并從瓶塞的孔中插入溫度計和導氣管，導氣管的另一端接在收集酒精氣體的塑料袋上，將塑料袋密封放入冷水中.用酒精燈給燒瓶加熱，當混合液的溫度升高到76 ℃時，有少量的小氣泡上升；升高到78 ℃時有少量的大氣泡上升；加熱到83 ℃時，有大量的大氣泡上升，到液面破裂，而且溫度一直穩定在83 ℃不變，說明混合液的沸點為83 ℃，不是78 ℃，也不是100 ℃.加熱一段時間后，80 mL混合液減少為50 mL，有30 mL已汽化.對50 mL剩余混合液測其質量為47.4 g，計算出密度（九年級將學到）為9.5 g/cm³，接近水的密度1.0 g/cm³，說明由于沸騰，汽化的主要是酒精，沒有汽化的主要是水.實驗證明用加熱使混合液沸騰的方法能使酒精和水分離開來.

責任編輯 程 哲