EJU考点趣谈：盐明明会融冰，为什么还能帮冰淇淋结冰？-新东方前途出国

　　今天想和大家聊聊 EJU 化学中的一个有趣的考点：凝固点下降。

　　这个名字听起来有些抽象，但它能把冬天的结冰路面和夏天的冰淇淋联系起来。

　　往结冰的路面上撒盐，冰会慢慢融化;可在传统手摇冰淇淋桶里，人们也往碎冰中撒盐，中央小桶里的奶液却逐渐冻了起来。

　　同样是盐和冰，怎么会出现相反的结果?立即咨询>>>

　　先看盐撒在哪里，再看热量往哪里走!

　　盐真正改变的，是水结冰的条件。

　　我们熟悉的“水在 0℃ 结冰”，说的是通常气压下纯水的凝固点。想象一杯已在 0℃ 达到平衡的纯净冰水：水分子不断离开冰晶，也不断从液态水中加入冰晶，两边相抵，冰量基本不变。这叫动态平衡。

　　把食盐撒进去，盐先溶进冰表面的少量液态水，分散成钠离子和氯离子，冰晶本身仍几乎不含盐。盐与水混合后，水更容易保持在液态一侧。通俗地说，在同样的 0℃，盐水中的水凝固更困难了，原先的平衡被打破，冰开始继续融化。盐水的凝固点因此低于纯水，这就是凝固点下降。

　　冰在融化，温度为什么反而下降?立即咨询>>>

　　凝固点降低，说明水需要更冷才能结冰。冰盐混合物的实际温度为什么也会下降?

　　还要看融化时的能量从哪里来。

　　冰融化需要吸收能量。外界补入的热量如果赶不上融化所需，混合物自身就会降温。于是，冰块变小、液态水变多，温度计的读数却往下走。只要仍有冰和盐水共存，就可能在低于 0℃ 的温度重新达到平衡。

　　这也解释了为什么不能凭冰块多少判断冷热。刚从冷冻室拿出的冰，本来就可能低于 0℃;通常气压下，纯水与冰共存并达到平衡时，温度才约为 0℃。实际冰盐混合物能冷到多少，还与配比、起始温度和外界传热有关。

　　手摇冰淇淋桶：外桶负责冷却，内桶逐渐结冰

　　手摇冰淇淋桶有内外两层：盐加在外层碎冰里，含糖奶液装在金属内桶中，完整的桶壁把两者隔开。

　　当外层冰盐混合物比奶液更冷时，热量便从奶液穿过桶壁传向外层。奶液持续向外放热，温度降到自身的凝固点后，其中一部分水开始形成冰晶。

　　👇下图中的红色箭头表示的就是这个传热方向。

　　奶液里的糖和其他溶解物也会降低凝固点。因此，约 0℃ 的普通冰水浴通常不足以把它冻成冰淇淋。外桶加盐，是为了得到比它更冷的冷却环境。奶液结冰时，形成的冰晶主要是水，糖大多留在尚未结冰的液体里。冰越多，剩余液体中的糖就越浓，继续结冰所需的温度也更低。所以冰淇淋里可以同时存在冰晶和未冻结的液体，糖的作用也不只是增加甜味。

　　为什么还要一直摇?靠近冷桶壁的地方先形成冰晶，搅拌和刮壁把冰晶分散开，让奶液冷却得更均匀，有助于形成细腻的口感。搅拌还会带入空气，使口感更轻盈。冰晶大小也受冷却速度和储存温度影响;反复回温、再冷冻，常会让冰晶变粗，吃出冰碴感。

　　把生活场景

　　换成一道 EJU 真题立即咨询>>>

　　这种现象对应 EJU 化学“溶液的性质”中的凝固点下降。做题时，在同种溶剂、相同溶剂质量，并采用稀溶液近似的条件下，溶解后的溶质粒子越多，凝固点下降越明显。这类主要取决于粒子浓度的性质叫依数性。

　　这里数的是溶液中的分子或离子，不能直接比较撒了多少克盐。尿素和糖溶于水后主要以分子存在;食盐完全电离(電離)时，每摩尔食盐产生一摩尔钠离子和一摩尔氯离子，合计两摩尔离子。

　　比较时还要看水有多少。严格计算凝固点下降时，常用质量摩尔浓度(質量モル濃度)，它表示每一千克溶剂中含有多少摩尔溶质，单位是摩尔每千克。它以溶剂的质量为基准，不能与以溶液体积为基准的摩尔浓度(モル濃度，单位 mol/L)混用。

　　👇看这道 EJU 化学真题。题目让三种溶液在同一个冷却槽中缓慢冷却，比较它们开始凝固的先后顺序。

　　EJU 

　　次の水溶液 A，B，C を一つの冷却槽に入れ，ゆっくりと冷却していくとき，凝固が始まる順として正しいものを，下の①〜⑥の中から一つ選びなさい。ただし，電解質は水溶液中では完全に解離しているものとし，過冷却は生じないものとする。

　　A：10 g の尿素 CO(NH₂)₂ を 100 g の水に溶かしたもの

　　B：10 g の塩化ナトリウム NaCl を 100 g の水に溶かしたもの

　　C：10 g の塩化カルシウム CaCl₂ を 100 g の水に溶かしたもの

　　① A→B→C　② A→C→B　③ B→A→C

　　④ B→C→A　⑤ C→A→B　⑥ C→B→A

　　答案解析立即咨询>>>

　　答案是 ②，依次为 A、C、B。

　　三杯都用了 100 g 水，题干中的“完全に解離”允许按完全电离计算;“過冷却は生じない”表示不考虑过冷却(過冷却)，可以按凝固点判断开始结冰的先后。难点在于：同样 10 g 溶质，所含的物质的量(物質量，单位 mol)并不一样。

　　尿素的摩尔质量(モル質量)约为 60 g/mol，也就是每摩尔约重 60 g。10 g 尿素约为 0.17 mol;它不电离，A 中约有 0.17 mol 尿素分子。

　　食盐的摩尔质量约为 58.5 g/mol，10 g 食盐约为 0.17 mol。按题设完全电离后，钠离子与氯离子合计约为 0.34 mol，这就是 B 中要比较的粒子总量。

　　氯化钙的摩尔质量约为 111 g/mol，10 g 氯化钙约为 0.09 mol。每摩尔氯化钙完全电离，产生一摩尔钙离子和两摩尔氯离子，所以 C 中离子合计约为 0.27 mol。

　　粒子总量以 A 最少、C 居中、B 最多，所以凝固点由高到低也是 A、C、B。按题设缓慢冷却时，凝固点较高的先开始结冰，因此得到这个顺序。

　　容易看错的是氯化钙：虽然每摩尔能产生更多离子，但题目给的是相同质量。同样 10 g，氯化钙的物质的量更少，最终的离子总量反而比食盐少。

　　一粒盐，两种结果立即咨询>>>

　　一个让冰融化，一个却能帮助冰淇淋凝固——看到这里，你能解释为什么这两个看起来相反的现象，都要用到盐了吗?

　　其实关键并不在“盐能让东西变冷”，而在于盐溶于水后会使凝固点降低。路面上的冰因此更容易融化;而制作冰淇淋时，外层的冰盐混合物则可以达到更低的温度，继续吸收奶液中的热量，让奶液逐渐凝固。

　　下次再看到融雪剂，或者看到有人用冰和盐制作冰淇淋时，不妨想一想：你还能在生活中找到哪些“凝固点降低”的例子?