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�；瘜W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(fā)現(xiàn)

 

處最先出現(xiàn)鐵銹結合書本知識知道，鐵在空氣中生銹實際是鐵和

 

等物質相互作用發(fā)生一系列復雜的化學反應的過程．
（2）一同學聯(lián)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，銅綠可能是銅與H₂O及

 

共同作用而形成的．
【設計與實驗】借鑒課本“鐵釘銹蝕條件的探究”實驗，小梁設計了“銅片銹蝕條件的探究”實驗，實驗如下圖所示（所用銅片潔凈、光亮，試管內的“”為銅片）：

實驗較長時間后，發(fā)現(xiàn)

 

試管中銅片最先生銹（填試管字母編號）．
【評價與改進】小梁設計的實驗還不夠完善，要得出正確的結論，還要補充一個實驗．你認為要補充的一個實驗是（用圖表示）

 

．
【拓展與應用】
小明發(fā)現(xiàn)從不同地點收集到的兩個銅器（一個是純銅做的，一個是青銅做的）中，純銅器的銅綠比青銅器的少，他據此分析認為青銅比純銅易銹蝕．小明的分析是否全面？

 

（填“是”或“否”）．請你說明理由

 

．
（3）【查閱資料】孔雀石的主要成分也是Cu₂（OH）₂CO₃，還可以表示成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．

	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結論
步驟l	取少量石青樣品置于大試管中加入足量稀鹽酸	（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）大試管內壁出現(xiàn)	石青加熱易分解

【反思與拓展】
①確定步驟1中產生氣體成分的反應方程式是

 

．若要增大該氣體在水中的溶解度方法是

 

A．升溫增壓；  B．升溫減壓；  C．降溫增壓；  D．降溫減壓
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

考點：探究金屬銹蝕的條件,氣體溶解度的影響因素,鹽的化學性質,質量守恒定律及其應用,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學探究

分析：（1）根據已有的知識進行分析，鐵在與水和氧氣并存時易生銹，據此解答．
（2）根據質量守恒定律和題目信息推測銅綠的組成；根據對比實驗的要求分析銅生銹的條件．對比實驗一般采用“單一變量原則”，也就是說其他條件不變，只改變一個條件，這樣產生的不同結果就是這個因素引起的．
（3）根據反應物和生成物及其質量守恒定律可以書寫化學方程式．
根據實驗現(xiàn)象可以確定物質的組成．
二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁．

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(fā)生化學反應的結果，所以A、B、C三處中，B處先生銹；故填：B；氧氣和水蒸氣；
（2）根據質量守恒定律和銅綠的成分可知，銅綠可能是銅與H₂O及二氧化碳有關；故答案為：二氧化碳．
[設計與實驗]D裝置中所有生銹的條件都具備，比如：氧氣、水、二氧化碳，故答案為：D．
[評價與改進]需要一個實驗和D形成對照，證明有空氣沒水的情況下照樣不會生銹，故答案為：；
[拓展與應用]地點不同，環(huán)境就不同，空氣的濕度，含氧量等都無法確定，因此小明的分析不全面，故答案為：不全面；地點不同，環(huán)境（條件）不同，所以無法比較．
（3）樣品和稀硫酸反應能生成大量氣體，說明樣品中含有碳酸根離子，溶液呈藍色說明樣品中含有銅離子．
樣品在大試管中加熱能生成氧化銅和水，氧化銅是黑色的，大試管內壁應該有水珠出現(xiàn)．
故答案為：

	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結論
步驟l	取少量石青樣品置于大試管中加入足量稀鹽酸	（1）產生大量氣體 （2）溶液呈藍色	（1）石青中含有離子：碳酸根 （2）石青中含有離子：銅
步驟2	取少量石青樣品置于大試管中加熱	（1）殘留固體呈 黑色 （2）大試管內壁出現(xiàn) 水珠	石青加熱易分解

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．氣體的溶解度隨著溫度的降低而增大，隨著壓強的增大而增大；故答案為：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；C；
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水與二氧化碳的質量，就可確定石青的化學式（即確定x、y的值）．故填：水與二氧化碳．
③防止金屬銹蝕的方法很多，如制成不銹鋼、在金屬表面涂油、漆等．故填：涂油、漆等．

點評：掌握質量守恒定律，學會對比實驗的設計和應用，記�。簩Ρ葘嶒炓话悴捎谩皢我蛔兞吭瓌t”，也就是說其他條件不變，只改變一個條件，這樣產生的不同結果就是這個因素引起的．