Question

鋼鐵、鋁合金、銅制品等是應用廣泛的金屬材料．據估計，每年全世界被腐蝕損耗的鋼鐵材料，約占全年鋼產量的十分之一．某校化學興趣小組的同學探究金屬腐蝕的原因，設計如下實驗：
（1）如圖，取一根約10cm的光亮鐵釘放在自來水中，觀察A、B、C三處的變化．
幾天后，他們會發現    處最先出現鐵銹，大家結合書本知識知道，鐵在空
氣中生銹實際是鐵和    、    等物質相互作用發生一系列復雜的
化學反應的過程．
（2）一同學聯想到家里銅制餐具上有一層綠色物質，認為銅在空氣中也會生銹．他們上網查閱資料，知道這種綠色物質的化學成分為Cu₂（OH）₂CO₃（銅綠）．他們從銅綠組成和空氣的成分大膽猜測，銅生銹除了與鐵生銹條件相同外，還應該有CO₂參加反應．
請寫出銅在空氣中生成銅綠的化學方程式    ．
（3）【查閱資料】孔雀石的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，也可以表示成CuCO₃?Cu（OH）₂．
與孔雀石相似，還有許多礦物可用xCuCO₃?yCu（OH）₂（x、y都是正整數）表示，石青
就是其中的一種．
【實驗探究】為了驗證石青的組成成分，他們設計了如下實驗，請你共同參與探究．

	實驗步驟	實驗現象	結論
步驟1	取少量石青樣品置于大試管中加入足量稀硫酸	（1）產生大量氣體 （2）溶液呈藍色	（1）石青中含有     離子 （2）石青中含有     離子
步驟2	取少量石青樣品置于大試管中加熱	（1）殘留固體呈     色 （2）大試管內壁	石青加熱易分解

【反思與拓展】
①確定步驟1中產生氣體成分的實驗方法是    ．
②根據以上探究，只要測定出參加反應的石青的質量、生成的氧化銅的質量和    的質量，就可確定石青的化學式（即確定x、y的值）．
③防止金屬銹蝕的方法很多，如制成不銹鋼、在金屬表面    （任寫一種方法）

Answer 1

【答案】分析：（1）鋼鐵生銹的條件是鋼鐵與氧氣和水同時接觸，據此填空；
（2）根據“銅在空氣中生成銅綠”這一化學反應的反應物、反應條件以及生成物用元素符號和數字可以書寫物質的化學式；
（3）根據【查閱資料】中的石青的化學組成成分、二氧化碳的驗證、質量守恒定律等知識來填空．
解答：解：
（1）因為鋼鐵的銹蝕主要是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等物質發生化學反應的結果，所以A、B、C三處中，B處先生銹；
故答案是：B、O₂或氧氣、H₂O或水；
（2）先根據題干條件寫出反應物為Cu、H₂O、CO₂、O₂生成物為Cu₂（OH）₂CO₃．再根據質量守恒定律配平即可．
故反應化學方程式為2Cu+O₂+H₂O+CO₂═Cu₂（OH）₂CO₃．
（3）根據資料：許多礦物可用xCuCO₃?yCu（OH）₂（x、y都是正整數）表示，石青就是其中的一種，且步驟1中石青與稀硫酸反應產生大量氣體可知石青中含有CO₃^2-；另溶液呈藍色說明石青中含銅離子．
因為石青受熱易分解，且其化學式可用xCuCO₃?yCu（OH）₂（x、y都是正整數）表示，故步驟2中在大試管中加熱石青樣品CuCO₃、Cu（OH）₂都會分解得到黑色的氧化銅，Cu（OH）₂還會分解得水，故可在試管內壁上看到水珠．
①檢驗步驟1中產生的氣體為二氧化碳的方法是把產生的氣體通入足量的澄清石灰水中，若石灰水變渾濁，則氣體是二氧化碳．
②若要確定石青的化學式，只要測定出參加反應的石青的質量、生成的氧化銅的質量，和水或二氧化碳的質量再根據化學方程式 xCuCO₃?yCu（OH）₂（x+y）CuO+xCO₂+yH₂O  列比例，即可求得x、y的值．
防止金屬銹蝕就是防止金屬與氧氣或水接觸，方法有制成不銹鋼、在金屬表面涂油、漆等．
 故答案為：CO₃^2-、Cu²⁺  黑、有水珠；
①產生的氣體通入足量的澄清石灰水中
②水或二氧化碳
③涂油、漆等
點評：本題綜合考查了探究金屬銹蝕的條件、實驗探究物質的組成成分以及含量、二氧化碳的驗滿與檢驗、質量守恒定律及其應用等知識點．通過本題的訓練，要求學生對物質的探究，需要綜合運用已學知識與技能進行比較和分析．包括實驗的設計、證據的收集、反思與交流，以及組成、結構、變化規律、用途等等，做到具體問題，具體分析，才能做到合理的解釋與結論．