Question

10．小丽发现昨天切过青菜的菜刀今天早晨就锈迹斑斑，于是，她设计了如图1所示的实验来探究铁生锈的条件．大试管中是螺旋状的光亮的细铁丝，把试管倒插在水面，并且使试管内水面与烧杯中水面相平，放置约一周后．
（1）她可能观察的现象有：铁丝表面有红色物质出现；试管中的水面上升约试管体积的1/5．
（2）根据生活经验和此实验，可得出的结论有：
①铁生锈是铁与氧气和水相互作用的结果；
②空气中氧气的含量约占空气含量的1/5．
（3）小林同学在擦眼镜时，发现自己铜制眼镜框表面出现了一些绿色物质，他通过查阅资料知道：该物质为铜锈，俗称“铜绿”，主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃．
【提出问题】：铜是在什么条件下锈蚀的？小林对此进行了探究．
【猜想与假设】：根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可能是铜与水、氧气、二氧化碳共同作用的结果．
【实验探究】：借鉴“铁钉锈蚀条件的探究”实验，小林设计了“铜片锈蚀条件的探究”实验，如图2所示：
①实验较长时间后，发现B（填字母编号）试管中的光亮铜片最先生锈．

②从优化实验的角度考虑，A实验是多余的，他只考虑了水这个单一条件．C试管中除光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为氧气（或二氧化碳）．
③D试管中除光亮铜片外，还有的另外两种物质为氧气和二氧化碳；从D试管的实验中，获得的结论是铜同时与氧气和二氧化碳接触也不易生锈．
【评价与改进】：我认为小林设计的“铜片锈蚀条件的探究”实验不够完善，要得出正确结论，还要补充的一个实验是（可图示）：让铜片同时与水和二氧化碳（或氧气）接触（也可图示如下）；
【反思与小结】：通过“铜片锈蚀条件的探究”实验，我获得的启示是：要防止铜制品生锈，应尽量避免铜制品同时与水、氧气和二氧化碳接触（其他合理也可）．

Answer 1

分析 （1）根据铁生锈需要消耗水和氧气以及空气中氧气的含量约占空气含量的1/5进行解答；
（2）根据铁生锈的条件以及空气的成分进行解答；
（3）根据质量守恒定律可知化学反应前后元素的种类不变进行解答；根据是否存在氧气和水，是普通金属能否锈蚀的关键．围绕金属锈蚀的两个基本要素：氧气和水．设置实验时一定要注意隔绝氧气（可采用植物油油封、蒸馏水去氧、密封隔绝空气、涂上油膜等方式），然后设置一组既有水分又有氧气的实验条件．对于铜而言，生锈的关键要素是水、二氧化碳和氧气．所以在进行实验设置时，考虑这三个要素是关键．如果缺乏任何一个要素，生锈是很困难的．故我们围绕这三个要素进行组合实验条件，进行对比实验组的设置．

解答 解：（1）铁生锈需要消耗水和氧气，及空气中氧气的含量约占空气含量的1/5，所以在大试管中是螺旋状的光亮的细铁丝，把试管倒插在水面，并且使试管内水面与烧杯中水面相平，放置约一周后．可能观察的现象有：铁丝表面有红色物质出现；试管中的水面上升约试管体积的1/5；
（2）铁生锈的条件是需要氧气和水，试管中的水面上升约试管体积的1/5，说明；
（3）【猜想与假设】：由质量守恒定律可知化学反应前后元素的种类不变和铜绿的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃可知，铜生锈可能是铜与空气中的水、氧气和二氧化碳三种物质共同作用的结果；
【实验探究】：①B中铜与空气中的水、氧气和二氧化碳三种物质充分接触，容易生锈．故填：B．
②从优化实验的角度考虑，A实验是多余的，他只考虑了水这个单一条件；C试管中除光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为氧气（或二氧化碳）；
③D试管中除光亮铜片外，还有的另外两种物质为氧气和二氧化碳．从D试管的实验中，获得的结论是铜同时与氧气和二氧化碳接触也不易生锈；
【评价与改进】
小林设计的“铜片锈蚀条件的探究”实验不够完善，要得出正确结论，还要补充的一个实验是让铜片同时与水和二氧化碳（或氧气）接触．故填：让铜片同时与水和二氧化碳（或氧气）接触；
【反思与小结】：通过“铜片锈蚀条件的探究”实验，我获得的启示是：要防止铜制品生锈，应尽量避免铜制品同时与水、氧气和二氧化碳接触（其他合理也可）．
故答案为：（1）红色物质；上升约试管体积的1/5；
（2）氧气和水；空气中氧气体积约占空气体积的1/5；
（3）【猜想与假设】：氧气；二氧化碳；
【实验探究】：①B；
②氧气（或二氧化碳）；
③氧气和二氧化碳；铜同时与氧气和二氧化碳接触也不易生锈；让铜片同时与水和二氧化碳（或氧气）接触（也可图示如下）；；
【反思与小结】：要防止铜制品生锈，应尽量避免铜制品同时与水、氧气和二氧化碳接触（其他合理也可）．

点评 解答本题要掌握铁生锈的条件，只有掌握了铁生锈的条件才能找出防止铁生锈的方法．