Question

8．小明發現自己的鏡框上出現一層綠色物質，（鏡框為銅制）．經查閱資料得知，該物質為銅綠，它的化學名稱（或化學式）是堿式碳酸銅
為了進一步探究銅綠的生成條件，他進行了以下實驗．
【提出問題】銅綠生成的條件是什么？
【做出假設】銅綠可能是由銅與水、氧氣、二氧化碳共同反應生成的．
【設計實驗】借鑒“探究鐵銹生成條件”的實驗，小明設計了如下實驗．
【問題討論】：（1）實驗較長時間后發現B試管中光亮銅片最先生銹．（填編號）
（2）從優化實驗角度發現A實驗是多余的，它只考慮了水這個單一的條件．C試管中除光亮的銅片和水外，還有另一種物質是氧氣．
（3）D試管中除光亮的銅片外，還有另兩種物質為氧氣、二氧化碳，從D中得出的結論為水是銅生銹的必要條件之一．
【評價改進】：小明的實驗不完善，你認為該如何改進？取一支試管，放入一塊光亮銅片，加入少量蒸餾水浸沒部分銅片，充入O₂（或CO₂）后，塞緊橡皮塞，放置對比觀察．
【反思小結】：通過上面實驗，你得到的啟示是？從實驗可知，銅比較難生銹．

Answer 1

分析 銅銹的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，是否存在氧氣和水，是普通金屬能否銹蝕的關鍵．圍繞金屬銹蝕的兩個基本要素：氧氣和水．設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，生銹的關鍵要素是水、二氧化碳和氧氣．所以在進行實驗設置時，考慮這三個要素是關鍵．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置．

解答 解：銅銹的主要成分是堿式碳酸銅，化學式為：Cu₂（OH）₂CO₃，故答案為：堿式碳酸銅（或Cu₂（OH）₂CO₃）；
（1）銅綠可能是由銅與水、氧氣、二氧化碳共同反應生成的，只有B滿足條件銅片最先生銹．故答案為：B；
（2）C管內是銅、水、少量空氣，空氣中二氧化碳氣體含量很少可忽略其存在，因此可認為銅片只和水、氧氣接觸；故答案為：A；氧氣．
（3）猜想銅片生銹應與水、氧氣、二氧化碳相關，在探究實驗中每只管內只控制一種物質，而D管中明顯沒有水，因此應設計為充滿氧氣和二氧化碳的混合氣體．
故答案為：氧氣、二氧化碳；水是銅生銹的必要條件之一（或缺少水這個條件，銅不能生銹）；

[評介與改進]題圖所提供的四只試管，A管因只有水而被去除，B管內為二氧化碳、氧氣和水，C管內為氧氣和水，D管內為二氧化碳和氧氣，綜合起來就能發現缺少一組對比：銅片與水和氧（二氧化碳）接觸而探究氧氣（二氧化碳）對生銹的影響．故設計如圖：
[反思與小結]從實驗可知，銅比較難生銹；
故答案為：從實驗可知，銅比較難生銹．

點評 本題的需控變量（水、二氧化碳和氧氣）較多，方案設計就更為復雜，所以，把“鐵釘銹蝕條件的探究”進行技能移植顯得尤其重要．知識的遷移能力在此得到突出展示．