Question

5．鋼鐵、鋁合金、銅制品等是應(yīng)用廣泛的金屬材料．據(jù)估計，每年全世界被腐蝕損耗的鋼鐵材料，約占全年鋼產(chǎn)量的十分之一．某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)探究金屬腐蝕的原因，設(shè)計如下實驗：
（1）如圖，取一根約10cm的光亮鐵釘放在自來水中，觀察A、B、C三處的變化．幾天后，他們會發(fā)現(xiàn)B處最先出現(xiàn)鐵銹，大家結(jié)合書本知識知道，鐵在空氣中生銹實際是鐵和氧氣、水等物質(zhì)相互作用發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)的過程．
（2）一同學(xué)聯(lián)想到家里銅制餐具上有一層綠色物質(zhì)，認(rèn)為銅在空氣中也會生銹．他們上網(wǎng)查閱資料，知道這種綠色物質(zhì)的化學(xué)成分為Cu₂（OH）₂CO₃（銅綠）．他們從銅綠組成和空氣的成分大膽猜測，銅生銹除了與鐵生銹條件相同外，還應(yīng)該有CO₂參加反應(yīng)．
請寫出銅在空氣中生成銅綠的化學(xué)方程式2Cu+O₂+H₂O+CO₂═Cu₂（OH）₂CO₃．
（3）【查閱資料】孔雀石的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，也可以表示成CuCO₃•Cu（OH）₂．
與孔雀石相似，還有許多礦物可用xCuCO₃•yCu（OH）₂（x、y都是正整數(shù)）表示，石青
就是其中的一種．
【實驗探究】為了驗證石青的組成成分，他們設(shè)計了如下實驗，請你共同參與探究．

	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
步驟l	取少量石青樣品置于大試管中加入足量稀硫酸	（1）產(chǎn)生大量氣體 （2）溶液呈藍(lán)色	（1）石青中含有CO32-離子 （2）石青中含有Cu2+離子
步驟2	取少量石青樣品置于大試管中加熱	（1）殘留固體呈黑色 （2）大試管內(nèi)壁有水珠	石青加熱易分解

【反思與拓展】
①確定步驟1中產(chǎn)生氣體成分的實驗方法是產(chǎn)生的氣體通入足量的澄清石灰水中．
②根據(jù)以上探究，只要測定出參加反應(yīng)的石青的質(zhì)量、生成的氧化銅的質(zhì)量和水或二氧化碳的質(zhì)量，就可確定石青的化學(xué)式（即確定x、y的值）．
③防止金屬銹蝕的方法很多，如制成不銹鋼、在金屬表面涂油、漆等（任寫一種方法）．

Answer 1

分析 （1）鋼鐵生銹的條件是鋼鐵與氧氣和水同時接觸，據(jù)此填空；
（2）根據(jù)“銅在空氣中生成銅綠”這一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物、反應(yīng)條件以及生成物用元素符號和數(shù)字可以書寫物質(zhì)的化學(xué)式及反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)【查閱資料】中的石青的化學(xué)組成成分、二氧化碳的驗證、質(zhì)量守恒定律等知識來填空．

解答 解：
（1）因為鋼鐵的銹蝕主要是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，所以A、B、C三處中，B處先生銹；
故答案是：B、O₂或氧氣、H₂O或水；
（2）先根據(jù)題干條件寫出反應(yīng)物為Cu、H₂O、CO₂、O₂生成物為Cu₂（OH）₂CO₃．再根據(jù)質(zhì)量守恒定律配平即可；故反應(yīng)化學(xué)方程式為：2Cu+O₂+H₂O+CO₂═Cu₂（OH）₂CO₃．
（3）
【實驗探究】根據(jù)資料：許多礦物可用xCuCO₃•yCu（OH）₂（x、y都是正整數(shù)）表示，石青就是其中的一種，且步驟1中石青與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體可知石青中含有CO₃^2-；另溶液呈藍(lán)色說明石青中含銅離子．
因為石青受熱易分解，且其化學(xué)式可用xCuCO₃•yCu（OH）₂（x、y都是正整數(shù)）表示，故步驟2中在大試管中加熱石青樣品CuCO₃、Cu（OH）₂都會分解得到黑色的氧化銅，Cu（OH）₂還會分解得水，故可在試管內(nèi)壁上看到水珠．
【反思與拓展】
①檢驗步驟1中產(chǎn)生的氣體為二氧化碳的方法是把產(chǎn)生的氣體通入足量的澄清石灰水中，若石灰水變渾濁，則氣體是二氧化碳．
②若要確定石青的化學(xué)式，只要測定出參加反應(yīng)的石青的質(zhì)量、生成的氧化銅的質(zhì)量和水或二氧化碳的質(zhì)量，再根據(jù)方程式 xCuCO₃•yCu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xCO₂+yH₂O  列比例，即可求得x、y的值．
③防止金屬銹蝕就是防止金屬與氧氣或水接觸，方法有制成不銹鋼、在金屬表面涂油、漆等．
 故答案為：
【實驗探究】

	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
步驟l			（1）CO32- （2）Cu2+
步驟2		（1）黑 （2）有水珠

【反思與拓展】
①產(chǎn)生的氣體通入足量的澄清石灰水中；
②水或二氧化碳；
③涂油、漆等．

點評 本題綜合考查了探究金屬銹蝕的條件、實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量、二氧化碳的驗滿與檢驗、質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用等知識點．通過本題的訓(xùn)練，要求學(xué)生對物質(zhì)的探究，需要綜合運用已學(xué)知識與技能進行比較和分析．包括實驗的設(shè)計、證據(jù)的收集、反思與交流，以及組成、結(jié)構(gòu)、變化規(guī)律、用途等等，做到具體問題，具體分析，才能做到合理的解釋與結(jié)論．