Question

10．小麗發(fā)現(xiàn)昨天切過青菜的菜刀今天早晨就銹跡斑斑，于是，她設(shè)計了如圖1所示的實驗來探究鐵生銹的條件．大試管中是螺旋狀的光亮的細鐵絲，把試管倒插在水面，并且使試管內(nèi)水面與燒杯中水面相平，放置約一周后．
（1）她可能觀察的現(xiàn)象有：鐵絲表面有紅色物質(zhì)出現(xiàn)；試管中的水面上升約試管體積的1/5．
（2）根據(jù)生活經(jīng)驗和此實驗，可得出的結(jié)論有：
①鐵生銹是鐵與氧氣和水相互作用的結(jié)果；
②空氣中氧氣的含量約占空氣含量的1/5．
（3）小林同學(xué)在擦眼鏡時，發(fā)現(xiàn)自己銅制眼鏡框表面出現(xiàn)了一些綠色物質(zhì)，他通過查閱資料知道：該物質(zhì)為銅銹，俗稱“銅綠”，主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃．
【提出問題】：銅是在什么條件下銹蝕的？小林對此進行了探究．
【猜想與假設(shè)】：根據(jù)銅銹的化學(xué)式，猜想銅生銹可能是銅與水、氧氣、二氧化碳共同作用的結(jié)果．
【實驗探究】：借鑒“鐵釘銹蝕條件的探究”實驗，小林設(shè)計了“銅片銹蝕條件的探究”實驗，如圖2所示：
①實驗較長時間后，發(fā)現(xiàn)B（填字母編號）試管中的光亮銅片最先生銹．

②從優(yōu)化實驗的角度考慮，A實驗是多余的，他只考慮了水這個單一條件．C試管中除光亮銅片、蒸餾水外，還有的另外一種物質(zhì)為氧氣（或二氧化碳）．
③D試管中除光亮銅片外，還有的另外兩種物質(zhì)為氧氣和二氧化碳；從D試管的實驗中，獲得的結(jié)論是銅同時與氧氣和二氧化碳接觸也不易生銹．
【評價與改進】：我認為小林設(shè)計的“銅片銹蝕條件的探究”實驗不夠完善，要得出正確結(jié)論，還要補充的一個實驗是（可圖示）：讓銅片同時與水和二氧化碳（或氧氣）接觸（也可圖示如下）；
【反思與小結(jié)】：通過“銅片銹蝕條件的探究”實驗，我獲得的啟示是：要防止銅制品生銹，應(yīng)盡量避免銅制品同時與水、氧氣和二氧化碳接觸（其他合理也可）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵生銹需要消耗水和氧氣以及空氣中氧氣的含量約占空氣含量的1/5進行解答；
（2）根據(jù)鐵生銹的條件以及空氣的成分進行解答；
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變進行解答；根據(jù)是否存在氧氣和水，是普通金屬能否銹蝕的關(guān)鍵．圍繞金屬銹蝕的兩個基本要素：氧氣和水．設(shè)置實驗時一定要注意隔絕氧氣（可采用植物油油封、蒸餾水去氧、密封隔絕空氣、涂上油膜等方式），然后設(shè)置一組既有水分又有氧氣的實驗條件．對于銅而言，生銹的關(guān)鍵要素是水、二氧化碳和氧氣．所以在進行實驗設(shè)置時，考慮這三個要素是關(guān)鍵．如果缺乏任何一個要素，生銹是很困難的．故我們圍繞這三個要素進行組合實驗條件，進行對比實驗組的設(shè)置．

解答 解：（1）鐵生銹需要消耗水和氧氣，及空氣中氧氣的含量約占空氣含量的1/5，所以在大試管中是螺旋狀的光亮的細鐵絲，把試管倒插在水面，并且使試管內(nèi)水面與燒杯中水面相平，放置約一周后．可能觀察的現(xiàn)象有：鐵絲表面有紅色物質(zhì)出現(xiàn)；試管中的水面上升約試管體積的1/5；
（2）鐵生銹的條件是需要氧氣和水，試管中的水面上升約試管體積的1/5，說明；
（3）【猜想與假設(shè)】：由質(zhì)量守恒定律可知化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變和銅綠的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃可知，銅生銹可能是銅與空氣中的水、氧氣和二氧化碳三種物質(zhì)共同作用的結(jié)果；
【實驗探究】：①B中銅與空氣中的水、氧氣和二氧化碳三種物質(zhì)充分接觸，容易生銹．故填：B．
②從優(yōu)化實驗的角度考慮，A實驗是多余的，他只考慮了水這個單一條件；C試管中除光亮銅片、蒸餾水外，還有的另外一種物質(zhì)為氧氣（或二氧化碳）；
③D試管中除光亮銅片外，還有的另外兩種物質(zhì)為氧氣和二氧化碳．從D試管的實驗中，獲得的結(jié)論是銅同時與氧氣和二氧化碳接觸也不易生銹；
【評價與改進】
小林設(shè)計的“銅片銹蝕條件的探究”實驗不夠完善，要得出正確結(jié)論，還要補充的一個實驗是讓銅片同時與水和二氧化碳（或氧氣）接觸．故填：讓銅片同時與水和二氧化碳（或氧氣）接觸；
【反思與小結(jié)】：通過“銅片銹蝕條件的探究”實驗，我獲得的啟示是：要防止銅制品生銹，應(yīng)盡量避免銅制品同時與水、氧氣和二氧化碳接觸（其他合理也可）．
故答案為：（1）紅色物質(zhì)；上升約試管體積的1/5；
（2）氧氣和水；空氣中氧氣體積約占空氣體積的1/5；
（3）【猜想與假設(shè)】：氧氣；二氧化碳；
【實驗探究】：①B；
②氧氣（或二氧化碳）；
③氧氣和二氧化碳；銅同時與氧氣和二氧化碳接觸也不易生銹；讓銅片同時與水和二氧化碳（或氧氣）接觸（也可圖示如下）；；
【反思與小結(jié)】：要防止銅制品生銹，應(yīng)盡量避免銅制品同時與水、氧氣和二氧化碳接觸（其他合理也可）．

點評 解答本題要掌握鐵生銹的條件，只有掌握了鐵生銹的條件才能找出防止鐵生銹的方法．