Question

鋼鐵、鋁合金、銅制品等是應(yīng)用廣泛的金屬材料．據(jù)估計(jì)，每年全世界被腐蝕損耗的鋼鐵材料，約占全年鋼產(chǎn)量的十分之一．某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)探究金屬腐蝕的原因，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：
（1）如圖，取一根約10cm的光亮鐵釘放在自來(lái)水中，觀察A、B、C三處的變化．
幾天后，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)

 

處最先出現(xiàn)鐵銹，大家結(jié)合書(shū)本知識(shí)知道，鐵在空
氣中生銹實(shí)際是鐵和

 

、

 

等物質(zhì)相互作用發(fā)生一系列復(fù)雜的
化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程．
（2）一同學(xué)聯(lián)想到家里銅制餐具上有一層綠色物質(zhì)，認(rèn)為銅在空氣中也會(huì)生銹．他們上網(wǎng)查閱資料，知道這種綠色物質(zhì)的化學(xué)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(cè)，銅生銹除了與鐵生銹條件相同外，還應(yīng)該有CO₂參加反應(yīng)．
請(qǐng)寫出銅在空氣中生成銅綠的化學(xué)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(shù)）表示，石青
就是其中的一種．
【實(shí)驗(yàn)探究】為了驗(yàn)證石青的組成成分，他們?cè)O(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你共同參與探究．

	實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)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(chǎn)生大量氣體 （2）溶液呈藍(lán)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(nèi)壁	石青加熱易分解

【反思與拓展】
①確定步驟1中產(chǎn)生氣體成分的實(shí)驗(yàn)方法是

 

．
②根據(jù)以上探究，只要測(cè)定出參加反應(yīng)的石青的質(zhì)量、生成的氧化銅的質(zhì)量和

 

的質(zhì)量，就可確定石青的化學(xué)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

分析：（1）鋼鐵生銹的條件是鋼鐵與氧氣和水同時(shí)接觸，據(jù)此填空；
（2）根據(jù)“銅在空氣中生成銅綠”這一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物、反應(yīng)條件以及生成物用元素符號(hào)和數(shù)字可以書(shū)寫物質(zhì)的化學(xué)式；
（3）根據(jù)【查閱資料】中的石青的化學(xué)組成成分、二氧化碳的驗(yàn)證、質(zhì)量守恒定律等知識(shí)來(lái)填空．

解答：解：
（1）因?yàn)殇撹F的銹蝕主要是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)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(jù)題干條件寫出反應(yīng)物為Cu、H₂O、CO₂、O₂生成物為Cu₂（OH）₂CO₃．再根據(jù)質(zhì)量守恒定律配平即可．
故反應(yīng)化學(xué)方程式為2Cu+O₂+H₂O+CO₂═Cu₂（OH）₂CO₃．
（3）根據(jù)資料：許多礦物可用xCuCO₃?yCu（OH）₂（x、y都是正整數(shù)）表示，石青就是其中的一種，且步驟1中石青與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體可知石青中含有CO₃^2-；另溶液呈藍(lán)色說(shuō)明石青中含銅離子．
因?yàn)槭�青受熱易分解，且其化學(xué)式可用xCuCO₃?yCu（OH）₂（x、y都是正整數(shù)）表示，故步驟2中在大試管中加熱石青樣品CuCO₃、Cu（OH）₂都會(huì)分解得到黑色的氧化銅，Cu（OH）₂還會(huì)分解得水，故可在試管內(nèi)壁上看到水珠．
①檢驗(yàn)步驟1中產(chǎn)生的氣體為二氧化碳的方法是把產(chǎn)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(xué)式，只要測(cè)定出參加反應(yīng)的石青的質(zhì)量、生成的氧化銅的質(zhì)量，和水或二氧化碳的質(zhì)量再根據(jù)化學(xué)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(chǎn)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(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了探究金屬銹蝕的條件、實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量、二氧化碳的驗(yàn)滿與檢驗(yàn)、質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)．通過(guò)本題的訓(xùn)練，要求學(xué)生對(duì)物質(zhì)的探究，需要綜合運(yùn)用已學(xué)知識(shí)與技能進(jìn)行比較和分析．包括實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、證據(jù)的收集、反思與交流，以及組成、結(jié)構(gòu)、變化規(guī)律、用途等等，做到具體問(wèn)題，具體分析，才能做到合理的解釋與結(jié)論．