Question

3．在进行“二氧化碳制取和性质实验”时，小明发现放置小蜡烛的铜架上出现了绿色物质，且绿色物质只出现在下部（伸到烧杯下面的部分），上部和在烧杯外的部分没有出现，小明思考，铜也会生锈吗？为什么只出现在下部呢？铜生锈的条件是什么？
【查阅资料】铜在一定条件下会锈蚀生成一种绿色的物质（铜绿），其主要成分是碱式碳酸铜，化学式时候Cu₂（OH）₂CO₃，受热易分解．
【猜想与假设】依据铜绿的化学式，小明猜想铜生锈的条件可能是，铜与氧气、水和二氧化碳共同作用，做出此猜想的依据是铜绿中含有碳元素、氢元素和氧元素．
【设计实验】将四块铜片分别按如图放置半个月，观察现象如下，A中铜片生锈且水面附近锈蚀最严重，B、C、D中铜片不生锈，D装置中氢氧化钠溶液的作用是除去空气中的二氧化碳，写出该反应的化学方程式CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．

【得出结论】根据A和D中的实验现象可知铜生锈需要二氧化碳．
【反思与应用】利用所得结论填空，依据本实验结合“二氧化碳浇灭蜡烛”的实验操作推测铜架下部容易生锈的原因是操作过程中有少量水洒在铜片上，又向里面倾倒二氧化碳，小烧杯中本身就有氧气，故满足了铜生锈的条件．
【实验拓展】有资料显示，氧化铜也能加快过氧化氢溶液的分解速率．
（1）给你一支已经产生铜绿的铜架，5%过氧化氢溶液，请你设计实验证明（仪器自选）．取2份等体积5%过氧化氢溶液，向其中一份加入经过加热变质的铜绿，比较过氧化氢分解的速率
（2）请你试着写出铜生成铜绿的化学方程式2Cu+O₂+CO₂+H₂O═Cu₂（OH）₂CO₃．

Answer 1

分析 【猜想与假设】：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；
【设计实验】根据NaOH溶液和干燥管内的物质起除去空气中的二氧化碳作用解答；
【得出结论】根据对比实验组的设置解答；
【反思与应用】根据同生锈的条件分析解答；
【实验拓展】根据实验探究可知铜生锈是铜与水、氧气、二氧化碳等物质共同作用的结果，写出反应的化学反应方程式解答．

解答 解：
【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氧气、水和二氧化碳三种物质共同作用的结果；铜绿中含有碳元素、氢元素和氧元素；
【设计实验】A与D比较可得出铜生锈需要二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钠反应，故NaOH溶液和干燥管内的物质起除去空气中的二氧化碳作用．该反应的化学方程式为：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
【得出结论】A与D比较可得出铜生锈需要二氧化碳；、
【反思与应用】操作过程中有少量水洒在铜片上，又向里面倾倒二氧化碳，小烧杯中本身就有氧气，故满足了铜生锈的条件；
【实验拓展】（1）设计实验证明如下：取2份等体积5%过氧化氢溶液，向其中一份加入经过加热变质的铜绿，比较过氧化氢分解的速率；
（2）根据实验探究可知铜生锈是铜与水、氧气、二氧化碳等物质共同作用的结果．化学反应方程式为：2Cu+O₂+CO₂+H₂O═Cu₂（OH）₂CO₃．
答案：
【猜想与假设】：水和二氧化碳；铜绿中含有碳元素、氢元素和氧元素；
【设计实验】除去空气中的二氧化碳；CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
【得出结论】二氧化碳；
【反思与应用】操作过程中有少量水洒在铜片上，又向里面倾倒二氧化碳，小烧杯中本身就有氧气，故满足了铜生锈的条件；
【实验拓展】（1）取2份等体积5%过氧化氢溶液，向其中一份加入经过加热变质的铜绿，比较过氧化氢分解的速率；
（2）2Cu+O₂+CO₂+H₂O═Cu₂（OH）₂CO₃．

点评 本题通过归纳金属在不同条件下的锈蚀情况得出金属腐蚀的条件；可使学生熟练运用控制变量法解决问题．