Question

11．钢铁、铝合金、铜制品等是应用广泛的金属材料．据估计，每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料，约占全年钢产量的十分之一．某校化学兴趣小组的同学探究金属腐蚀的原因，设计如下实验：
（1）如图，取一根约10cm的光亮铁钉放在自来水中，观察A、B、C三处的变化．几天后，他们会发现B处最先出现铁锈，大家结合书本知识知道，铁在空气中生锈实际是铁和水、氧气等物质相互作用发生一系列复杂的化学反应的过程．
（2）一同学联想到家里铜制餐具上有一层绿色物质，认为铜在空气中也会生锈．他们上网查阅资料，知道这种绿色物质的化学成分为Cu₂（OH）₂CO₃（铜绿）．他们从铜绿组成和空气的成分大胆猜测，铜生锈除了与铁生锈条件相同外，还应该有CO₂参加反应．
请写出铜在空气中生成铜绿的化学方程式2Cu+O₂+H₂O+CO₂═Cu₂（OH）₂CO₃．
（3）【查阅资料】孔雀石的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，也可以表示成CuCO₃•Cu（OH）₂．与孔雀石相似，还有许多矿物可用xCuCO₃•yCu（OH）₂（x、y都是正整数）表示，石青就是其中的一种．
【实验探究】为了验证石青的组成成分，他们设计了如下实验，请你共同参与探究．

	实验操作	实验现象	结论
步骤l	取少量石青样品置于大试管中加入足量稀硫酸	（1）产生大量气体 （2）溶液呈蓝色	（1）石青中含有CO32-离子 （2）石青中含有Cu2+离子
步骤2	取少量石青样品置于大试管中加热	（1）残留固体呈黑色 （2）大试管内壁有水珠	石青加热易分解

【反思与拓展】
①确定步骤1中产生气体成分的实验方法是将产生的气体通入足量的澄清石灰水中．
②根据以上探究，只要测定出参加反应的石青的质量、生成的氧化铜的质量和水或二氧化碳的质量，就可确定石青的化学式（即确定x、y的值）．
③防止金属锈蚀的方法很多，如制成不锈钢、在金属表面涂油（任写一种方法）．

Answer 1

分析 根据已有的铁锈蚀的因素和铜生锈的因素以及常见的物质的检验方法进行分析解答即可．

解答 解：（1）根据图示，B处于水和氧气同时接触，最先生锈，故填：B，水，氧气；
（2）铜与水、氧气和二氧化碳共同反应生成碱式碳酸铜，故填：2Cu+O₂+H₂O+CO₂═Cu₂（OH）₂CO₃；
（3）加入盐酸产生大量的气体，说明含有碳酸根离子，溶液变蓝，说明含有铜离子，碱式碳酸铜受热易分解生成黑色的氧化铜和水以及二氧化碳，故会出现固体变黑的现象，试管壁上有水珠出现，故填：CO₃^2-  Cu²⁺  黑　　有水珠；
【反思与拓展】①要确定产生的是二氧化碳气体，可以将产生的气体通入澄清的石灰水中，故填：将产生的气体通入足量的澄清石灰水中；
②根据质量守恒定律，再确定水或是二氧化碳的质量，即可计算其化学式，故填：水或二氧化碳；
③在金属制品的表面刷漆或是涂油可以防止生锈，故填：涂油．

点评 本题考查的是金属的锈蚀的知识，完成此题，可以依据已有的知识进行．