Question

20．夏天，小华发现爸爸将水和防冻液（主要成分是不易蒸发、密度为1.11g/cm³的乙二醇）混合后加入汽车水箱，他很不解：夏天为什么还要加防冻液？他思考后认为，加防冻液后，混合液的比热容和沸点都可能发生变化．
（1）小华对混合液比热容的变化情况作了进一步思考，觉得混合液的比热容应随含水量（水在混合液中所占体积之比）的增大而增大．为此，他在图甲装置的两支相同试管中分别加入体积相同、含水量不同的混合液，通过实验进行验证．
①实验中存在的问题是没有控制质量相等．
②纠正后，实验通过比较温度计示数的变化来比较不同混合液的比热容的大小．
（2）小华继续探究混合液沸点与含水量的关系，测得数据如下：

含水量W/%	50	40	30	20	10	5
混合液沸点t/℃	107	110	116	124	141	160

①请在图乙中，描点作出含水量W与混合液沸点t的关系图线．
②混合液的含水量为15%时，沸点是130℃．
（3）混合液沸腾后冷却，小华测出其密度，发现混合液的密度比混合前利用水和防冻液的质量、体积算出的密度要大．对于混合液沸腾冷却后密度变大的原因，他提出如下猜想：
猜想1：防冻液与水混合时总体积变小；
猜想2：混合液沸腾过程中水大量汽化．
①若猜想1正确，则混合液总体积变小的原因是分子间有间隙．
②为验证猜想2是否正确，他设计了以下方案：将混合液加热至沸腾，分别测出沸腾过程中不同时刻的温度，若猜想正确，实验时可观察到温度计的示数升高；混合液密度变大的原因是含水量降低，防冻液的含量增大，且防冻液的密度大于水，因而密度变大．

Answer 1

分析 （1）用相同的酒精灯加热，即说明在相同的时间，相同的酒精灯所放出的热量是相同的；要控制两者的质量相等；比较它们升高的温度，升高的温度高，比热容小．
（2）描出含水量和混合液沸点的对应点，然后用光滑的曲线连接起来；从图象上找出含水量达到15%时，混合液的沸点．
（3）分子间有间隙；长时间使用后，混合液中的水由于汽化而减少，防冻液的含量增大，使混合液的沸点升高．根据ρ=$\frac{m}{V}$判断密度的变化．

解答 解：（1）①为了比较混合液的比热容随含水量的变化，必须保持混合液的质量相等，含水量不同；
②温度计是用来测量液体的温度．实验中，我们控制混合液的质量相同且吸收的热量也相同，所以我们是通过比较温度的变化来比较比热容的大小．
（2）描出（50，107）（40，110）（30，116）（20，124）（10，141）（5，160）用光滑的曲线连接各点，如图．

由图知当混合液浓度为15%时，沸点为130℃；
（3）①由于分子间有间隙，所以混合液总体积变小；
与原来相比，水箱内的水由于汽化而减少，防冻液的含量增大，使混合液的沸点升高；
含水量降低，防冻液的含量增大，且防冻液的密度大于水，因而密度变大．
故答案为：（1）没有控制质量相等；比较温度计示数的变化；（2）如图所示：130；（3）①分子间有间隙；  ②温度计的示数升高；   含水量降低，防冻液的含量增大，且防冻液的密度大于水，因而密度变大．

点评 对于比较不同物质吸热能力的大小有两种办法：让质量相同的不同物质加热相同的时间（用相同的加热装置，加热时间就表示了吸收热量的多少），看温度的变化值，温度变化值大的物质吸热能力弱；将质量相同的不同物质加热到相同的温度，比较加热时间的不同，加热时间长的物质吸热能力强．