为什么水变成冰后体积会增大？不是热胀冷缩吗？
为什么水变成冰后体积会增大？不是热胀冷缩吗？
为什么冰的密度比水小？
在一般情况下，当物体的温度升高时，物体的体积膨胀、密度减小，也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象。然而水在由0℃温度升高时，出现了一种特殊的现象。人们通过实验得到了如图2－3所示的P－t曲线，即水的密度随温度变化的曲线。由图可见，在温度由0℃上升到4℃的过程中，水的密度逐渐加大；温度由4℃继续上升的合过程中，水的密度逐渐减小；水在4℃时的密度最大。水在0℃至14℃的范围内，呈现出“冷胀热缩”的现象，称为反常膨胀。水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释。 
物质的密度由物质内分子的平均间距决定。对于水来说，由于水中存在大量单个水分子，也存在多个水分子组合在一起的缔合水分子，而水分子缔合后形成的缔合水分子的分子平均间距变大，所以水的密度由水中缔合水分子的数量、缔合的单个水分子个数决定。具体地说，水的密度由水分子的缔合作用、水分子的热运动两个因素决定。当温度升高时，水分子的热运动加快、缔合作用减弱；当温度降低时，水分子的热运动减慢、缔合作用加强。综合考虑两个因素的影响，便可得知水的密度变化规律 
在水中，常温下有大约50％的单个水分子组合为缔合水分子，其中双分子缔合水分子最稳定。图2－4为双分子、三分子、多分子缔合水分子的示意图。 

多个水分子组合时，除了呈六角形外（如雪花、窗花），还可能形成如图2－5所示的立体形点阵结构（属六方晶系）。每一个水分子都通过氢键，与周围四个水分子组合在一起。图中只画出了中央一个水分子同周围水分子的组合情况。边缘的四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子组合，形成一个多分子的缔合水分子。由图可知，缔合水分子中，每一个氧原子周围都有——4个氢原子，其中两个氢原子较近一些，与氧原子之间是共价键，组成水分子；另外两个氢原子属于其他水分子，靠氢键与这个水分子组合在一起。可以看出，这种多个分子组合成的缔合水分子中的水分于排列得比较松散，分子的间距比较大。由于氢键具有一定的方向性，因此在单个水分子组合为缔合水分子后，水的结构发生了变化。一是缔合水分子中的各单个分子排列有序，二是各分子间的距离变大。 

在液态水变成固态水时，即水凝固成冰、雪、霜时，呈现出缔合水分子的形状。此时，水分子的排列比较“松散”，雪、冰的密度比较小。 

将冰熔化成水，缔合水分子中的一些氢键断裂，冰的晶体消失。0℃的水与0℃的冰相比，缔合水分子中的单个水分子数目减少，分子的间距变小、空隙减少，所以0℃的水比0℃的冰密度大。用伦琴射线照射0℃的水，发现只有15％的氢键断裂，水中仍然存在有约85％的微小冰晶体（即大的缔合水分子）。若继续加热0℃的水，随着水温度的升高，大的缔合水分子逐渐瓦解，变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子。这些小的缔合水分子或单个水分子，受氢链的影响较小，可以任意排列和运动，不必形成如图2－4、图2－5那样的“缕空”结构，而且单个水分子还可以“嵌入”大的缔合水分子中间。在水温升高的过程中，一方面，缔合数小的缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大，水分子的堆集程度（或密集程度）逐渐加大，水的密度也随之加大。另一方面在这个过程中，随着温度的升高，水分子的运动速度加快，使得分子的平均距离加大，密度减小。考虑水密度随温度变化的规律时，应当综合考虑两种因素的影响。在水温由0℃升至4℃的过程中，由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用，比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大，所以在这个过程中，水的密度随温度的增高而加大，为反常膨胀。 

水温超过4℃时，同样应当考虑缔合水分子中的氢键断裂、水分子运动速度加快这两个因素，综合分析它们对水密度的影响。由于在水温比较高的时候，水中缔合数大的缔合水分子数目比较小，氢键断裂所造成水密度增加的影响较小，水密度的变化主要受分子热运动速度加快的影响，所以在水温由4℃继续升高的过程中，水的密度随温度升高而减小，即呈现热胀冷缩现象。 

在4℃时，水中双分子缔合水分子的比例最大，水分子的间距最小，水的密度最大。 

因此水结成冰时的这种反常膨胀并不对应分子热能的增大。
其他回答 (1)
水变成冰后质量不变，但是由于冰的密度币水小，所以体积会增大，至于为何冰的密度比水小，是因为水结成冰，水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子，在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻（两个共价键，两个氢键），这样一种排布导致成一种敞开结构，也就是说冰的结构中有较大的空隙，所以冰的密度反比同温度的水小
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通常情况下，物体都有热胀冷缩的性质。学习了“质量”这一节后，小明和小华为“物体的质量与温度是否有关”这个问题发生了争论。小明认为：物体受热后体积增大了，质量会随着增大。小华认为：物体受热后，体积虽然增
通常情况下，物体都有热胀冷缩的性质。学习了“质量”这一节后，小明和小华为“物体的质量与温度是否有关”这个问题发生了争论。小明认为：物体受热后体积增大了，质量会随着增大。小华认为：物体受热后，体积虽然增大了，但物质的多少并没有改变。
 （1）对上述问题，你支持
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 （2）请帮助他俩设计一个实验，以解决他们之间的争论。
实验器材：
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 （3）通过这次活动，你有什么感想？（简要回答）

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1、小华
2、加热冰
3、科学的学习，必须遵循客观的事实
我认为：&物体受热后，体积虽然增大了，但物质的多少并没有改变。
&（1）支持小华的观点。（2）实验器材：铁块、烧杯、天平、60摄氏度的热水&&&& 实验方法：先将铁块放在天平上进行称量，测得质量m1，再将该铁块浸没在盛有足量60摄氏度热水的烧杯中，进行45分钟的水浴后，取出铁块，用抹布吸干铁块表面的水，然后再放到天平上进行称量，测得质量m2，最终m1=m2，证明小华的观点是正确的。（3）感想：科学猜想要通过实验来证明
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下列对一些事实的解释正确的是
A．温度计中的水银（汞）热胀冷缩--原子的大小发生改变 B．原子都比分子小--分子由原子构成 C．一氧化碳有毒而二氧化碳无毒--两种物质的组成元素不同D．氧气（O2）和臭氧（O3）化学性质不同--两种物质的分子结构不同
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从分子或原子的角度分析并解释下列现象，其中正确的是（　　）A．搜救犬通过闻气味找到搜寻的目标﹣分子在不断运动B．温度计中的水银热胀冷缩﹣原子体积改变C．铜在空气中加热变黑﹣原子种类发生改变D．一氧化碳有毒，二氧化碳无毒﹣构成物质的分子相对分子质量不同
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单质和化合物纯净物和混合物氧化物同素异形体
单质：(1)概念：由同种元素组成的纯净物。 (2)单质的分类：依据组成单质元素的性质把一单质分为三类。金属单质：由金属元素组成的单质，如铁、铜、银等非金属单质：由非金属元素组成的单质，如碳、磷、氧气等稀有气体单质：由稀有气体元素组成的单质，如氦、氖、氛等单质 化合物： (1)概念:由不同种元素组成的纯净物。 (2)化合物的分类：化合物分为有机化合物和无机化合物。单质和化合物的区别和联系：
化合物与氧化物的区别和联系：
同种元素组成的物质一定是单质吗？&&&& 由同种元素组成的纯净物叫做单质。理解单质的概念必须抓住两点：①由同种元素组成；②必须是纯净物，如氧气是一单质。由同种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物，但绝不可能是化合物，如氧气 (O2)、臭氧(O3）两种物质混在一起是一种混合物，但是只有一种氧元素；同样的例子还有红磷和白磷，金刚石和石墨等。对单质和化合物概念的理解：(1)单质的概念：①理解一单质的概念不仅要关注它是由一种元素组成，还应注意它首先是一种纯净物。如:氧气、氮气、碳、硫、铁、铜、各种稀有气体等都属于单质。②由同种元素组成的物质不一定是单质，还可能是混合物：如:氧气与臭氧的混合物、白磷与红磷的混合物、金刚石与石墨的混合物等都只含一种元素，但都属于混合物。 (2)化合物的概念:理解化合物的概念同样不仅要关注它是由两种或两种以上的元素组成，还应注意它首先是一种纯净物。如二氧化碳，氯化钠、高锰酸钾等都属于化合物。 共价化合物与离子化合物的区别：1. 共价化合物（1）概念：像HCl、CO2这样以共用电子对结合在一起的化合物为共价化合物。（2）共价化合物的类型：①两种非金属原子结合成的化合物，如HCl、CO2等。②非金属与酸根构成的化合物，如H2SO4、HNO3等。2. 离子化合物与共价化合物的区别：离子化合物是由阴、阳离子相互作用形成的化合物；共价化合物是原子间全部以共用电子对结合形成的化合物。离子化合物由离子构成，共价化合物大多数由分子构成。混合物：（1）概念：由两种或多种物质混合而成的物质，没有有固定的组成，各成分保持自己原有的化学性质。（3）常见的混合物:空气、合金、矿石、溶液等。 （4）混合物的提纯:混合物经过物理或化学的方法可以提纯。 纯净物： （1）概念：只由一种物质组成的物质。 （3）纯净物的分类：纯净物根据物质组成的元素种类，分为两大类：单质和化合物。纯净物和氧化物的区别：
对纯净物和混合物概念的理解：（1）混合物概念：混合物可以看作是由几种纯净物混合而成的，混合物的形成过程中发生的是物理变化。由于混合物的组成一般不固定，所以往往不能用化学式表示。（2）纯净物概念：纯净物只由一种物质组成，有固定的组成.可以用化学式表示。
&常考的纯净物与混合物： (1)混合物：石油、煤、天然气、洁净的空气、生理盐水、矿泉水、汽水、碘酒、白酒、双氧水、盐酸、合金等都是混合物。 (2)纯净物：水银、烧碱、纯碱、胆矾、液态氧、液态氮、蒸馏水(纯水)、干冰、冰水共存物、金刚石、石墨、生石灰、熟石灰、氯化钠、氧化铁等都是纯净物:&物质的分类示意图：氧化物：1.定义:由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物(即由氧元素和另一种元素组成的化合物)。 2.分类：(1)根据组成分类：金属氧化物，如Na2O，CuO等非金属氧化物，如CO2，NO等 (2)根据性质分类：①酸性氧化物能和碱反应生成盐和水的氧化物如CO2，SO3等②碱性氧化物能和酸反应生成盐和水的氧化物如CaO、Fe2O3等③两性氧化物(初中不作要求) ④不成盐氧化物不能直接反应生成盐的氧化物如CO，NO等金属氧化物性质小结： 1.与水反应生成碱(可溶性金属氧化物)Na2O+H2O==2NaOH CaO+H2O==Ca(OH)2 2.与强酸反应 CaO+2HCI==CaCl2+H2OFe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO)3+3H2O CuO+2HCl==CuCl2+H2O CuO+H2SO4==CuSO4+H2O 3.与H2、CO或C反应 CuO+H2==Cu+H2O2CuO+C==2Cu+CO2↑CuO+CO==Cu+CO2 Fe2O3+3H2==2Fe+3H2O 2Fe2O3+3C==4Fe+3CO2↑ Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2 Fe3O4+4H2==3Fe+4H2O Fe3O4+2C==3Fe+2CO2↑ Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2 非金属氧化物性质小结： 1.部分非金属氧化物与水反应生成相应的酸 CO2+H2O==H2CO3SO2+H2O==H2SO3 2.与碱反应生成盐和水 Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O Ca(OH)2+SO2==CaSO3↓+H2O 2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O易错点：①酸性氧化物多数是非金属氧化物，但也可能是金属氧化物(如Mn2O7)；碱性氧化物肯定是金属氧化物。②非金属氧化物一般都是酸性氧化物，但H2O、CO、NO等不是酸性氧化物。过氧化物：常见的过氧化物有过氧化氢(H2O2)、过氧化钠 (Na2O2)。过氧化氢俗称双氧水，在催化剂的催化作用下能分解生成水和氧气，常用于实验室制取氧气。过氧化氢具有极强的氧化性，可用作杀菌剂，漂白剂。过氧化钠能与二氧化碳反应：2Na2O2+2CO2== 2Na2CO3+O2，根据该性质，可将过氧化钠用在坑道、潜艇或宁宙飞船等缺氧的场所，将人们呼出的CO2转换成O2，供给呼吸。&定义： 同一种元素组成的性质不同的单质叫做同素异形体。 如碳元素就有金刚石、石墨、无定形碳等同素异形体。注意事项： 由于构成物质的原子（或分子）的排列不同，或原子的成键、排列方式不同，使得同一种元素产生多种单质。各种同素异形体都是不同的物质，具有不同的物理性质，但化学性质不一定不同。初中化学常见的同素异形体：氧气，臭氧金刚石，碳，石墨红磷，白磷
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