在讲述苏教版《高中化学必修2》中“太阳能的利用”一节内容时，我们对书中“直接利用太阳能的方式3：光—化学能转换”所描述的事情进行了实验室的近似模拟，通过趣味实验及其深层次讨论来改变对这一节比较枯燥的文本阅读资料的讲解。书中原文为：我国一些农村地区把Na2SO4·10H2O晶体和其他物质装在密闭包装袋里，白天放在阳光下暴晒，当温度达到25℃时，Na2SO4·10H2O晶体失水，溶解吸热；夜里气温下降，袋里的Na2SO4溶液结晶，重新析出水合晶体，释放热量，用于取暖［1］。

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综上所述，早期肠内营养护理对颅脑损伤合并糖尿病昏迷患者的护理效果显著，利于患者预后，值得临床推广应用。

一、实验准备

1.实验仪器及药品：电热恒温干燥箱，保温杯，红液温度计，托盘天平及砝码，药匙，玻璃棒，1000mL的烧杯，3个125mL的集气瓶，3个玻璃片，热水，无水硫酸钠

2.Na2SO4的溶解度表

 

表1 Na2SO4溶解度

  

温度/℃100mL水，溶解的克数0 4.9 10 9.1 20 19.5 30 40.8 40 48.8 60 45.3 80 43.7 90 42.7 100 42.5

二、实验步骤及现象

通过以上四点分析，行政事业单位财务管理内部控件主要存在内部控制建设和制约机制有待强化、财务人员素质有待提高、财务管理内部控制有关法律法规有待完善、风险评估及管控程度有待提高等问题。

4.先读出红液温度计所示的室温（我们演示时的室温为9℃），然后移去集气瓶口的玻璃片，将此红液温度计插入瓶中液体的上表层，这时，红液温度计接触的液面瞬间凝固为美丽的“花朵”图案并迅速向外辐射状凝固（如图1），几乎眨眼之间，整个瓶内液体全部凝固。红液温度计显示的温度迅速上升，读出最高温度并记录下来（我们演示时测得的最高温度为23℃）。

3.待电热恒温干燥箱冷却至室温时，将手指夹在集气瓶的瓶颈处，取出集气瓶，平放在实验桌面上，注意不要摇动瓶内液体，也不要打开盖在瓶口的玻璃片。

2.趁热将此溶液分装到3个125mL的集气瓶中，注意液面不要超过瓶颈下部，盖上玻璃片，放入已加热到50℃左右的电热恒温干燥箱中，并切断电热恒温干燥箱的电源，同时在集气瓶附近放置一根红液温度计，关好箱门，让3个集气瓶在其空间中缓慢冷却。

1.称取150g无水硫酸钠，放入1000mL的烧杯中，再量取45℃左右的热水360mL，立即倒入此烧杯中，搅拌使Na2SO4固体粉末全部溶解。

  

图1 向外辐射状凝固（俯视图）

  

图2 冰醋酸的凝固

实验步骤1、2、3课前在实验室准备好，步骤4在课堂演示，步骤5也可以在实验室准备好，即先取一个装有冷却至室温的Na2SO4过冷溶液的集气瓶于课堂演示1小时前按照步骤4及步骤5的前半部分操作至保温溶解。在课堂上接着步骤4一并展示。

红外光谱仪：Spectrum 100型傅里叶变换红外光谱仪（光谱范围为4 000～400 cm‐1），Perkin Elmer公司；DTGS检测器；测定参数：光谱分辨率4 cm‐1，扫描次数16次，扫描实时扣除空气中H2O和CO2的干扰。二维相关分析软件：TD2二维相关分析软件（清华大学）。

5.在保温杯内放入适量的30-35℃的水，使得一个盛有结晶的集气瓶放入后刚好被温水夹层包裹着，盖好保温杯的盖子，保温1小时左右，再打开保温杯的盖子，这时可以见到，晶体并不完全溶解。

三、实验讨论

1.由Na2SO4的溶解度表可以知道，本实验适宜在室温20℃以下的深秋至初春来完成。而且由Na2SO4的溶解度与温度的关系可见，在40℃以下时，Na2SO4溶解于水中，形成水合物，而溶解度随温度升高而陡增，60℃以上时，水合物失水，随温度升高溶解度反而变小。

2.按照Na2SO4·10H2O晶体的化学式所示构成比例，如果Na2SO4·10H2O晶体中的Na2SO4能够全部溶解在其结晶水中，360mL水中应当能溶解284g的Na2SO4，根据溶解度表推算，Na2SO4·10H2O晶体在太阳光下，很可能是部分溶解。实验步骤5就是模拟冬季太阳光下的温度，而这种温度下360mL水—150gNa2SO4体系尚不能完全溶解，只能形成如雪初融的状态。对此体系而言，固态由于流动性差，吸热能力不如液态，所以，书中说，其中加入了其他物质，这个其他物质很可能是对Na2SO4在阳光暴晒下助溶但对Na2SO4·10H2O在冬季夜间气温下的结晶影响较小的一类的物质。

3.本实验涉及的是过饱和溶液（即过冷溶液）的整体瞬间结晶。纯净物的过冷液体也可能发生与此类似的现象。比如冬季室温在10℃左右的时候，保存在药品库里的冰醋酸（熔点16.6℃）往往并没有结晶，使用红液温度计测定瓶中液体的温度（我们的测试温度为9℃）已经低于其熔点，当倒入一个空的玻璃容器中时，立即凝固，温度立即上升（如图2所示，我们测试的最高温度为14℃）。纯净物和溶液都有可能形成过冷液体，当投入该物质或溶质的晶种或通过外界摩擦等作用时，能够诱发结晶，并释放能量。实验室为演示起见，让过饱和的Na2SO4溶液迅速结晶，一下子释放较多的能量，而农村用来取暖的装有Na2SO4·10H2O晶体和其他物质的密闭包装袋里发生的是缓慢结晶，能在较长时间内提供热量。

四、与本实验探究相关的最新应用研究

在演示过此实验之后，我们查阅了近年来公开发表的相关论文［2］和新闻报道［3］。据资料介绍，2016年，青海大学新能源光伏产业研究中心的最新配料为：复合相变材料中，Na2SO4·10H2O占86.4wt%，Na2CO3·10H2O占9.6wt%，NaCl占4wt%；外加4wt%成核剂硼砂，过冷度大幅度降低；外加1.5wt%增稠剂羧甲基纤维素钠，液固分层现象大幅度降低；外加1wt%的导热剂石墨粉，吸收太阳光能的效果大幅度提高。这个不断改进的实验更多地被应用于大棚种植，确保冬季夜间大棚植物不被冻坏。

参考文献

［1］ 王祖浩.普通高中课程标准实验教科书化学2［M］.南京：江苏教育出版社，2016：48

［2］ 蒋自鹏，铁生年.芒硝基相变材料性能及其在简易温室中升温效果试验［J］.农业工程学报，2016（20）：209-216

［3］ 刘鹏（记者），陈芃（通讯员）.青海大学温室大棚保温相变材料研究取得重大突破［N］.光明日报,2016-03-03（第12版）