食盐（NaCl）真的可以“运”冰吗？

龚伟+汪芳芳+陈世琴

摘要：文章由某电视剧情节食盐“运”冰引发思考，实验证明此过程是可以实现的，但需满足一定的成功因素；希望学生能借此养成质疑态度、形成科学探究精神、全面提高自身科学素养。

关键词：食盐（NaCl）“运”冰；实验探究；蒸气压；科学素养

文章编号：1008—0546（2017）11—0092—02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008—0546.2017.11.030

一、问题提出

近来有部电视剧中有这样一段情节：女主角被他人刁难“运”冰，众人均都束手无策。女主角灵机一动，在冰块上放上一根细线，并撒上食盐，不一会就将冰从一个碗里“运”到另一个碗里。

想必看到这一片段，很多人可能会跟笔者一样在思考：在日常生活中，氯化钠常被用作融雪剂，以保证道路通畅。可作为融雪剂的氯化钠为什么能“运”冰呢？氯化钠在整个过程中起了什么作用，是什么原因使细线粘着在冰上？该过程成功的影响因素有哪些？基于以上思考，笔者进行了相应的实验探究与思考。

二、实验探究

笔者通过查阅相关文献，得知影响氯化钠“运”冰的因素可能与“氯化钠质量”“提冰方式”“铺撒氯化钠方式”“融雪时间”等有关。同时，又考虑到无水硫酸钠、无水氯化钙等可与水形成结晶水合物的无机盐是否也能实现该实验。因此，笔者采用控制变量法开展系列实验，以探究“运”冰的最佳条件。

1.实验药品及器材

氯化钠（NaCl）、无水硫酸钠固体（Na₂SO₄）、氯化钙固体（CaCl₂）、蒸馏水、果冻壳、细线、表面皿、秒表

2.实验过程及现象

实验准备：取2mL蒸馏水于若干干燥洁净的果冻壳内并置于冰箱中冰冻待其结冰。取出冰块置于洁净表面皿上，并在各冰块上均放上一根相同材质、相同长短的细线。

（1）氯化钠质量

实验：分别称量0.1g、0.2g、0.3g氯化钠固体撒在细线上，观察实验现象。

现象：过一段时间后，0.2g氯化钠用量的实验效果最佳，冰块能较为顺利地被提起。

（2）提冰方式

实验：称量0.2g氯化钠固体撒在细线上，分别选取细线与冰面成90。的垂直方向（图1甲）和细线沿着表面皿表面方向（图1乙）两种方式提冰，观察实验现象。

现象：过一段时间后，细线沿着表面皿表面方向的实验效果较佳。

（3）铺撒氯化钠方式

实验：称量0.2g氯化钠固体撒在细线上，分别选取沿着细线均匀铺撒（图2甲）和集中在细线一处成堆（图2乙）两种方式铺撒，拉细线沿着表面皿表面提取冰块，观察实验现象。

现象：一段时间后，氯化钠固体集中在细线一处成堆铺撒的实验效果较佳。

（4）融雪时间

实验：称量0.2g氯化钠固体撒在细线上，分别选取20s、40s、60s、80s、100s等5个融雪时间间隔作为探究条件，细线沿着表面皿表面方向提取冰块，观察实验现象。（注：融雪时间是指从撒完氯化钠到提取冰块的时间间隔）

现象：融雪时间为60s、80s的实验效果较好，80s的实验效果最佳。

（5）其他盐类物质

实验：分别称量0.2g无水硫酸钠固体、氯化钙固体集中撒在细线上，一段时间后，拉细线沿着表面皿表面提取冰块，观察实验现象。

现象：无水硫酸钠固体、氯化钙固体均可以成功“运”冰。

3.实验结果与讨论

（1）“运”冰成功的原因

氯化钠常用于融雪剂的原因是：氯化钠溶解于雪水形成盐溶液，盐溶液的凝固点较纯水低。盐溶液表面水分子的许多位置被氯化钠（盐）所占据，即雪与空气的接触面积减小，进而使得液相的蒸气压下降。当蒸气压不等的两相接触时，蒸气压大的一相转化为蒸气压小的一相，冰由于其蒸气压大于盐溶液的蒸气压而不断融化。

本实验中，氯化钠成功“运”冰是由于氯化钠融冰吸热，使得部分水重新凝结成冰，进而可以将细线附着或嵌入冰中。“融雪”和“结冰”是两个对立统一的过程，但也可以通过控制一些条件使得化学反应朝着人们需要的方向进行，本实验正是探究了“运”冰的最佳条件。

（2）最优条件及相关因素讨论

通过实验得到“运”2g冰的最优条件：称量0.2g氯化钠，将其集中撒在冰块边缘处成堆，融雪时间为80s，沿着表面皿表面方向提取冰块，可以成功“运”冰。

Ⅰ.氯化钠质量：加入氯化钠的质量少，则融雪速率慢，凝结速率慢，导致细线无法粘着和嵌入冰中；加入氯化钠的质量多，冰块溶解过多，使细线粘着部分也融化，实验无法成功。因此，氯化钠质量为0.2g时“运”2g冰最佳；

Ⅱ.提冰方式：当细线与冰面处于90°時，细线与冰间的粘着易被破坏，实验失败；当细线沿着表面皿表面方向提取冰块时，一定程度上保护了细线与冰间的粘连，致使实验成功率提高；

Ⅲ.铺撒氯化钠方式：氯化钠集中撒在一处使该处冰较快融化，吸热速率大，因此在氯化钠集中的边缘处少量溶解的水重新凝结速率较快，且与均匀铺撒相比凝结成冰的质量较大，使细线嵌入程度较高，进而实验成功；

Ⅳ.融雪时间：时间短则导致冰溶解吸收的热量无法使水重新凝结成较多和坚固的冰，不能支持细线与冰块间形成紧密粘着；时间过长，重新凝结的冰会在盐的作用下重新融化，同样也会使提冰失败；

Ⅴ.其他盐类物质：由于无水硫酸钠固体和氯化钙固体两者可与水结合形成结晶水合物，将线夹在结晶水合物和冰中，与氯化钠“运”冰效果一致。

三、基于“食盐‘运冰”影视片段的反思

1.引导学生养成质疑和批判的态度

生活中处处蕴含着科学，而取材于生活的文学影视作品更是伴随着科学的身影。学生已经较为熟悉“氯化钠用作融雪剂”，已有的知识经验可能使其不能够内化“食盐‘运冰”这一情节，按照皮亚杰的认知发展理论学生应该产生认知冲突。而在实际情况下，很多人看到这一情节时只是欣赏故事情节的跌宕起伏，而没有深究情节背后的科学原理。显然，我们正确的做法应该是，引导学生在欣赏故事引人入胜情节的时候，带着质疑和批判的视角，思考故事的合理性和科学性，严谨对待科学现象和问题，养成辩证分析问题的态度。

2.培养学生形成科学探究的精神

质疑和批判是发现问题、提出问题的前提，科学探究是解决问题的手段。仅有了质疑和批判的精神是不够的，必须把这种精神转化为科学探究的行动。我们在日常教学中不仅要对学生强调科学探究的重要性，更是要学生明白科学探究是我们探究未知、解决问题的方法，掌握科学探究的方法；在此基础上上升到方法论层面上，时刻用质疑和批判的眼光去看待生活中的现象与问题，养成科学探究精神，不断认识、探索真实的世界。

3.不断提高学生的科学素养

科学素养是人们进行决策、参与社会事务的必要能力，“PISA 2015科学素养测试框架”也指出科学素养由背景、知识、能力、态度4者构成。我们化学教学的任务不仅仅是交给学生几个物质的名称、几个化学方程式、几条孤零零的化学规律，而是引导学生能够以化学的视角看待生活，深化化学知识、增强探究能力、形成科学态度，全面提高自身的科学素养，形成质疑和批判一科学探究一提高科学素养的个人成长机制，为适应未来生活和改造世界奠定基础。

四、结语

本文的实验探究较参考文献中的实验在难度上与趣味性有所逊色，但本文更注重探讨实验的育人真谛：引导学生在真实世界中去感知科学的存在，培养其发现问题、解决问题的能力，为其未来发展充分准备着。同时，笔者也希冀广大一线化学教师能为课程而“大作功夫”，努力做到培养学生的“知识”“能力”“思想”“情感”的多维统一。endprint