Question

小林同學發(fā)現(xiàn)銅制眼鏡框表面出現(xiàn)了綠色物質，通過化學學習知道該物質為銅銹，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]根據銅銹的化學式，猜想銅生銹可能是銅與水、______、______共同作用的結果．
[探究]借鑒“鐵釘銹蝕條件的探究”實驗，小林設計了“銅片銹蝕條件的探究”實驗如圖所示：

（1）實驗較長時間后，發(fā)現(xiàn)______（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為______．
（3）D試管中除光亮銅片外，還有的另外兩種物質為______；從D試管的實驗中，獲得的結論是______．
[評價與改進]我認為小林設計的“銅片銹蝕條件的探究”實驗不夠完善，要得出正確結論，還要補充的一個實驗是（可圖示）______．
[反思與小結]通過“銅片銹蝕條件的探究”實驗，我獲得的啟示是______．

Answer 1

解：
[猜想]由組成銅綠的四種元素，依據質量守恒的思想，其中C元素來自空氣中的二氧化碳氣體、H元素來自水，而O元素則可能來自二氧化碳、水或者占空氣體積分數(shù)21%的氧氣．故答：氧氣、二氧化碳．
（1）圖A中上層的油層隔離了空氣，其中的銅片也就只與水接觸，遠遠不能滿足銅銹蝕條件，因此放置時間再長也不會出現(xiàn)銹蝕；故不選A試管．
圖B，試管中有水且敞口放置，其中銅片與水、二氧化碳、氧氣都接觸，應該是四只試管中最能滿足銹蝕條件的，因此應該最先生銹；故選B．
圖C，試管內有水和空氣，但因管口塞住，不能與外界空氣產生氣體交換，就會因二氧化碳量不足很難甚至不能出現(xiàn)生銹；故不選C．
圖D，試管內因缺少水，不滿足銅片銹蝕條件，不會出現(xiàn)生銹現(xiàn)象；故不選D．
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：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(fā)現(xiàn)缺少一組對比：銅片與水和二氧化碳接觸而探氧氣的影響．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．
分析：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．
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．