食鹽（NaCl）真的可以“運”冰嗎？

龔偉+汪芳芳+陳世琴

摘要：文章由某電視劇情節(jié)食鹽“運”冰引發(fā)思考，實驗證明此過程是可以實現的，但需滿足一定的成功因素；希望學生能借此養(yǎng)成質疑態(tài)度、形成科學探究精神、全面提高自身科學素養(yǎng)。

關鍵詞：食鹽（NaCl）“運”冰；實驗探究；蒸氣壓；科學素養(yǎng)

文章編號：1008—0546（2017）11—0092—02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008—0546.2017.11.030

一、問題提出

近來有部電視劇中有這樣一段情節(jié)：女主角被他人刁難“運”冰，眾人均都束手無策。女主角靈機一動，在冰塊上放上一根細線，并撒上食鹽，不一會就將冰從一個碗里“運”到另一個碗里。

想必看到這一片段，很多人可能會跟筆者一樣在思考：在日常生活中，氯化鈉常被用作融雪劑，以保證道路通暢。可作為融雪劑的氯化鈉為什么能“運”冰呢？氯化鈉在整個過程中起了什么作用，是什么原因使細線粘著在冰上？該過程成功的影響因素有哪些？基于以上思考，筆者進行了相應的實驗探究與思考。

二、實驗探究

筆者通過查閱相關文獻，得知影響氯化鈉“運”冰的因素可能與“氯化鈉質量”“提冰方式”“鋪撒氯化鈉方式”“融雪時間”等有關。同時，又考慮到無水硫酸鈉、無水氯化鈣等可與水形成結晶水合物的無機鹽是否也能實現該實驗。因此，筆者采用控制變量法開展系列實驗，以探究“運”冰的最佳條件。

1.實驗藥品及器材

氯化鈉（NaCl）、無水硫酸鈉固體（Na₂SO₄）、氯化鈣固體（CaCl₂）、蒸餾水、果凍殼、細線、表面皿、秒表

2.實驗過程及現象

實驗準備：取2mL蒸餾水于若干干燥潔凈的果凍殼內并置于冰箱中冰凍待其結冰。取出冰塊置于潔凈表面皿上，并在各冰塊上均放上一根相同材質、相同長短的細線。

（1）氯化鈉質量

實驗：分別稱量0.1g、0.2g、0.3g氯化鈉固體撒在細線上，觀察實驗現象。

現象：過一段時間后，0.2g氯化鈉用量的實驗效果最佳，冰塊能較為順利地被提起。

（2）提冰方式

實驗：稱量0.2g氯化鈉固體撒在細線上，分別選取細線與冰面成90。的垂直方向（圖1甲）和細線沿著表面皿表面方向（圖1乙）兩種方式提冰，觀察實驗現象。

現象：過一段時間后，細線沿著表面皿表面方向的實驗效果較佳。

（3）鋪撒氯化鈉方式

實驗：稱量0.2g氯化鈉固體撒在細線上，分別選取沿著細線均勻鋪撒（圖2甲）和集中在細線一處成堆（圖2乙）兩種方式鋪撒，拉細線沿著表面皿表面提取冰塊，觀察實驗現象。

現象：一段時間后，氯化鈉固體集中在細線一處成堆鋪撒的實驗效果較佳。

（4）融雪時間

實驗：稱量0.2g氯化鈉固體撒在細線上，分別選取20s、40s、60s、80s、100s等5個融雪時間間隔作為探究條件，細線沿著表面皿表面方向提取冰塊，觀察實驗現象。（注：融雪時間是指從撒完氯化鈉到提取冰塊的時間間隔）

現象：融雪時間為60s、80s的實驗效果較好，80s的實驗效果最佳。

（5）其他鹽類物質

實驗：分別稱量0.2g無水硫酸鈉固體、氯化鈣固體集中撒在細線上，一段時間后，拉細線沿著表面皿表面提取冰塊，觀察實驗現象。

現象：無水硫酸鈉固體、氯化鈣固體均可以成功“運”冰。

3.實驗結果與討論

（1）“運”冰成功的原因

氯化鈉常用于融雪劑的原因是：氯化鈉溶解于雪水形成鹽溶液，鹽溶液的凝固點較純水低。鹽溶液表面水分子的許多位置被氯化鈉（鹽）所占據，即雪與空氣的接觸面積減小，進而使得液相的蒸氣壓下降。當蒸氣壓不等的兩相接觸時，蒸氣壓大的一相轉化為蒸氣壓小的一相，冰由于其蒸氣壓大于鹽溶液的蒸氣壓而不斷融化。

本實驗中，氯化鈉成功“運”冰是由于氯化鈉融冰吸熱，使得部分水重新凝結成冰，進而可以將細線附著或嵌入冰中。“融雪”和“結冰”是兩個對立統(tǒng)一的過程，但也可以通過控制一些條件使得化學反應朝著人們需要的方向進行，本實驗正是探究了“運”冰的最佳條件。

（2）最優(yōu)條件及相關因素討論

通過實驗得到“運”2g冰的最優(yōu)條件：稱量0.2g氯化鈉，將其集中撒在冰塊邊緣處成堆，融雪時間為80s，沿著表面皿表面方向提取冰塊，可以成功“運”冰。

Ⅰ.氯化鈉質量：加入氯化鈉的質量少，則融雪速率慢，凝結速率慢，導致細線無法粘著和嵌入冰中；加入氯化鈉的質量多，冰塊溶解過多，使細線粘著部分也融化，實驗無法成功。因此，氯化鈉質量為0.2g時“運”2g冰最佳；

Ⅱ.提冰方式：當細線與冰面處于90°時，細線與冰間的粘著易被破壞，實驗失敗；當細線沿著表面皿表面方向提取冰塊時，一定程度上保護了細線與冰間的粘連，致使實驗成功率提高；

Ⅲ.鋪撒氯化鈉方式：氯化鈉集中撒在一處使該處冰較快融化，吸熱速率大，因此在氯化鈉集中的邊緣處少量溶解的水重新凝結速率較快，且與均勻鋪撒相比凝結成冰的質量較大，使細線嵌入程度較高，進而實驗成功；

Ⅳ.融雪時間：時間短則導致冰溶解吸收的熱量無法使水重新凝結成較多和堅固的冰，不能支持細線與冰塊間形成緊密粘著；時間過長，重新凝結的冰會在鹽的作用下重新融化，同樣也會使提冰失敗；

Ⅴ.其他鹽類物質：由于無水硫酸鈉固體和氯化鈣固體兩者可與水結合形成結晶水合物，將線夾在結晶水合物和冰中，與氯化鈉“運”冰效果一致。

三、基于“食鹽‘運冰”影視片段的反思

1.引導學生養(yǎng)成質疑和批判的態(tài)度

生活中處處蘊含著科學，而取材于生活的文學影視作品更是伴隨著科學的身影。學生已經較為熟悉“氯化鈉用作融雪劑”，已有的知識經驗可能使其不能夠內化“食鹽‘運冰”這一情節(jié)，按照皮亞杰的認知發(fā)展理論學生應該產生認知沖突。而在實際情況下，很多人看到這一情節(jié)時只是欣賞故事情節(jié)的跌宕起伏，而沒有深究情節(jié)背后的科學原理。顯然，我們正確的做法應該是，引導學生在欣賞故事引人入勝情節(jié)的時候，帶著質疑和批判的視角，思考故事的合理性和科學性，嚴謹對待科學現象和問題，養(yǎng)成辯證分析問題的態(tài)度。

2.培養(yǎng)學生形成科學探究的精神

質疑和批判是發(fā)現問題、提出問題的前提，科學探究是解決問題的手段。僅有了質疑和批判的精神是不夠的，必須把這種精神轉化為科學探究的行動。我們在日常教學中不僅要對學生強調科學探究的重要性，更是要學生明白科學探究是我們探究未知、解決問題的方法，掌握科學探究的方法；在此基礎上上升到方法論層面上，時刻用質疑和批判的眼光去看待生活中的現象與問題，養(yǎng)成科學探究精神，不斷認識、探索真實的世界。

3.不斷提高學生的科學素養(yǎng)

科學素養(yǎng)是人們進行決策、參與社會事務的必要能力，“PISA 2015科學素養(yǎng)測試框架”也指出科學素養(yǎng)由背景、知識、能力、態(tài)度4者構成。我們化學教學的任務不僅僅是交給學生幾個物質的名稱、幾個化學方程式、幾條孤零零的化學規(guī)律，而是引導學生能夠以化學的視角看待生活，深化化學知識、增強探究能力、形成科學態(tài)度，全面提高自身的科學素養(yǎng)，形成質疑和批判一科學探究一提高科學素養(yǎng)的個人成長機制，為適應未來生活和改造世界奠定基礎。

四、結語

本文的實驗探究較參考文獻中的實驗在難度上與趣味性有所遜色，但本文更注重探討實驗的育人真諦：引導學生在真實世界中去感知科學的存在，培養(yǎng)其發(fā)現問題、解決問題的能力，為其未來發(fā)展充分準備著。同時，筆者也希冀廣大一線化學教師能為課程而“大作功夫”，努力做到培養(yǎng)學生的“知識”“能力”“思想”“情感”的多維統(tǒng)一。endprint