Question

3．铜片在空气中久置表面会变绿．某小组同学设计并进行实验，探究铜变绿的条件．
【查阅资料】1、铜绿的成分是碱式碳酸铜[Cu₂（OH）₂CO₃]，碱式碳酸铜能够与盐酸反应．
2、浓硫酸具有吸水性，可以作为一些气体的干燥剂．
【猜想与假设】常温下，铜片变绿可能与O₂、CO₂、水蒸气有关．
【进行实验】利用下图1装置分别制取并收集气体于试管中，制取气体原理及收集气体等操作见下表．将收集好的气体，用图2所示装置进行4个实验，通过控制与铜片接触的物质，进行实验并持续观察实验现象．

编号	主要实验操作	实验现象
1	甲中盛有过氧化氢溶液和二氧化锰，收集一试管气体	铜片始终无明显变化
2	甲中盛有大理石和稀盐酸，收集一试管气体	铜片始终无明显变化
3	甲处先用过氧化氢溶液和二氧化锰反应收集半试管气体，再换盛有大理石和稀盐酸的装置，继续收集至一试管气体	一段时间后铜片变绿
4	甲处先用过氧化氢溶液和二氧化锰反应收集半试管气体，再换盛有大理石和稀盐酸的装置，继续收集至一试管气体，并向气体中加入适量浓硫酸	铜片始终无明显变化

【解释与结论】
（1）实验1的目的是验证只与氧气和水接触，铜片不生锈．
（2）实验2制取气体反应的化学方程式为CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（3）得出“铜片变绿一定与O₂有关”的结论，依据的两个实验是2和3（填编号）．
（4）实验4中，试管内的气体主要含有氧气和二氧化碳．
（5）上述实验可推知，铜片变绿的条件是O₂、CO₂、水蒸气同时存在．
【讨论与交流】
（6）同学们猜想碱式碳酸铜与盐酸反应有二氧化碳生成，证明此猜想所需试剂是澄清石灰水．

Answer 1

分析 （1）根据反应生成氧气以及探究铜的锈蚀条件来分析；
（2）根据实验2中的反应原理来分析；
（3）根据实验对比以及实验制取的气体来分析；
（4）根据气体的制备方法以及浓硫酸的性质来分析；
（5）根据对比试验的结论来分析；
（6）根据二氧化碳的检验方法来分析．

解答 解：（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成了氧气，试管中收集满氧气，此时的氧气含有少量水蒸气，铜片处于氧气、水蒸气的环境中没有锈蚀，这说明只与氧气和水接触，铜片不生锈；故填：只与氧气和水接触，铜片不生锈；
（2）大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳；故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）实验2中的铜片处于二氧化碳与水蒸气的环境中，铜片没有锈蚀；而在实验3中铜片处于氧气、二氧化碳与水蒸气的环境中，铜片发生了锈蚀，这两组实验对比可知，铜片变绿一定与O₂有关．故填：2和3；
（4）过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下生成了氧气，大理石与稀盐酸反应生成了二氧化碳，此时的气体中混有少量的水蒸气，浓硫酸具有吸水性，加入浓硫酸后，气体被干燥，试管中的气体是氧气与二氧化碳的混合物；故填：氧气和二氧化碳；
（5）由以上各组实验进行对比可知，铜在O₂、CO₂、水蒸气同时存在时发生了锈蚀；故填：O₂、CO₂、水蒸气同时存在；
（6）二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水，所以需要用用澄清的石灰水来检验二氧化碳气体；故填：澄清石灰水．

点评 本题难度较大，涉及方案的设计、评价，需控变量（水、二氧化碳、氧气）较多，掌握质量守恒定律、“铜片锈蚀条件的探究”并能进行迁移运用显得尤其重要．