晓宇同学发现自己眼镜框中铜制部位表面有绿色的铜锈，他联想到探究铁生锈条件的实验，决定采用控制变量法探究铜生锈的原因。
【提出问题】铜生锈的原因是什么？
【查阅资料】1.一定条件下，碳和氯化钠会加速金属腐蚀，但本身不参加反应。
2.铜锈的主要成分是Cu2（OH）2CO3，俗称铜绿，相对分子质量为222。
3.铜锈可与盐酸反应：Cu2（OH）2CO3+4HCl═2CuCl2+3H2O+CO2↑。
4.常温常压，二氧化碳密度是dg/mL。
【猜想与假设】根据查阅的资料猜测：铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果，并且氯化钠会加速铜生锈。
【设计与实验】实验一：定性探究铜锈蚀的因素
他仿照探究铁生锈条件的实验，设计并进行了如下五个实验（说明：实验中用到的铜片均已打磨干净）。
（1）编号①中无水CaCl2的作用是 吸收试管内的水蒸气吸收试管内的水蒸气。
| 实验编号 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ |
| 实验装置 |  |
 |
 |
 |
 |
| 一周后 现象 |
不生锈 | 不生锈 | 铜片不生锈 | 表面有一层铜锈 | 表面有较 厚铜锈 |
吸收装置内的二氧化碳
吸收装置内的二氧化碳
。（3）③④对比，可说明铜生锈一定需要
二氧化碳
二氧化碳
。实验二：测定铜锈含量
将上述实验编号⑤试管中剩余物质过滤、洗涤、干燥，得mg固体，连接图甲、乙装置，检查气密性，加入固体与足量稀盐酸进行实验。
（4）完全反应后，常温常压下测得生成气体体积为VmL，则该固体中铜锈质量分数表达式为
111
V
d
22
m
111
V
d
22
m
（5）该实验条件下测得铜锈质量分数偏大的原因是
由于装置内含有水蒸气，使测得的二氧化碳体积偏大，从而计算得出的二氧化碳的质量偏大，带入化学方程式求出的碱式碳酸铜质量偏大，导致质量分数变大
由于装置内含有水蒸气，使测得的二氧化碳体积偏大，从而计算得出的二氧化碳的质量偏大，带入化学方程式求出的碱式碳酸铜质量偏大，导致质量分数变大
，解决方法是 在甲和乙装置中间加一个干燥装置
在甲和乙装置中间加一个干燥装置
。【考点】探究金属锈蚀的条件．
【答案】吸收试管内的水蒸气；吸收装置内的二氧化碳；二氧化碳；×100%；由于装置内含有水蒸气，使测得的二氧化碳体积偏大，从而计算得出的二氧化碳的质量偏大，带入化学方程式求出的碱式碳酸铜质量偏大，导致质量分数变大；在甲和乙装置中间加一个干燥装置
111
V
d
22
m
【解答】
【点评】
声明：本试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布。
发布：2024/6/27 10:35:59组卷：142引用：2难度：0.5
相似题
-
1．化学小组对钢铁的锈蚀进行实验研究。
Ⅰ．探究钢铁锈蚀的基本条件
（1）一段时间后，C、D、E中铁钉生锈，A、B中铁钉无明显锈蚀。由A、B、C的现象可知，铁的锈蚀是铁跟等物质作用的过程。
（2）使用自来水重新进行如图实验，一段时间后发现试管B中铁钉生锈了，其可能的原因是。
Ⅱ．探究食盐水浓度对钢铁腐蚀速率的影响
用如图装置进行实验，每组实验加入铁炭总质量为24g,食盐水体积为7.5mL，恰好能将固体润湿。测得的数据见下表：（提供资料：示数差3cm是指U型管左侧液面上升3cm。）
（3）分析食盐水浓度对钢铁腐蚀速率的影响应对比实验序号 铁炭质量比 食盐水浓度/% 示数差3cm所用时间/s 10分钟时温度升高值/℃ 实验① 2：1 26 90 7.8 实验② 4：1 26 170 4.2 实验③ 6：1 26 190 3.3 实验④ 2：1 13 140 6 实验⑤ 2：1 6.5 140 6 （填实验序号）。有同学提出应该再加一组实验，研究铁炭质量比为2：1、食盐水浓度为3.3%时的实验数据，你觉得是否有必要，并说明理由。
（4）查阅资料得知，食盐水中的氯离子能破坏钢筋表面的钝化膜，并促使铁发生一系列反应得到氢氧化铁，它在空气中风化失水后变成氧化铁。钢筋锈蚀过程中生成氧化铁的反应方程式是。
Ⅲ．探究水样的pH及溶解氧浓度对钢铁腐蚀速率的影响
步骤1：按如图连接好装置，检查装置气密性。
步骤2：向三颈烧瓶中放入3.5g生铁粉末，向分液漏斗内加入10mL不同浓度的稀盐酸。
步骤3：将稀盐酸全部注入三颈烧瓶内，关闭分液漏斗活塞，一段时间后，至恢复到室温时，采集的数据见下表：
（5）步骤1中检查装置气密性的方法为：先在分液漏斗中加水，再打开活塞，观察到序号 盐酸pH P反应前 P反应后 DO反应前 DO反应后 开始降低所需时间/s 实验① 2.0 90.8 91.8 5.2 4.3 131 实验② 3.0 90.8 91.5 5.0 3.7 68 实验③ 4.0 90.8 90.3 4.9 3.4 24 实验④ 5.0 90.8 90.5 4.9 3.7 98 实验⑤ 6.0 90.8 90.6 4.4 3.7 175 （填现象），表明装置的气密性良好。
（6）实验①和实验②反应后压强变大。进行实验③时，观察到溶液中有气泡冒出，反应后体系内压强却变小了，变小的原因是。
（7）分析表中数据，在该实验条件下，下列说法正确的有（填字母）。
a.当pH=2时，铁粉与氧气的锈蚀速率最快
b.稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的pH有关
c.铁粉和盐酸，氧气在刚接触时不是同时发生反应发布：2024/12/24 10:30:2组卷：223引用：4难度：0.5 -
2．在进行“二氧化碳制取和性质实验”时，小明发现放置小蜡烛的铜架上出现了绿色物质，且绿色物质只出现在下部（伸到烧杯下面的部分），上部和在烧杯外的部分没有出现，小明思考，铜也会生锈吗？为什么只出现在下部呢？铜生锈的条件是什么？
【查阅资料】铜在一定条件下会锈蚀生成一种绿色的物质（铜绿），其主要成分是碱式碳酸铜，化学式时候Cu2（OH）2CO3，受热易分解．
【猜想与假设】依据铜绿的化学式，小明猜想铜生锈的条件可能是，铜与氧气、共同作用，做出此猜想的依据是．
【设计实验】将四块铜片分别按如图放置半个月，观察现象如下，A中铜片生锈且水面附近锈蚀最严重，B、C、D中铜片不生锈，D装置中氢氧化钠溶液的作用是，写出该反应的化学方程式．
【得出结论】根据A和D中的实验现象可知铜生锈需要．
【反思与应用】利用所得结论填空，依据本实验结合“二氧化碳浇灭蜡烛”的实验操作推测铜架下部容易生锈的原因是．
【实验拓展】有资料显示，氧化铜也能加快过氧化氢溶液的分解速率．
（1）给你一支已经产生铜绿的铜架，5%过氧化氢溶液，请你设计实验证明（仪器自选）．
（2）请你试着写出铜生成铜绿的化学方程式．发布：2024/11/10 8:0:1组卷：53引用：1难度：0.3 -
3．化学小组对钢铁的锈蚀进行实验研究。
Ⅰ．探究钢铁锈蚀的基本条件
（1）一段时间后，C、D、E中铁钉生锈，A、B中铁钉无明显锈蚀。由A、B、C的现象可知，铁的锈蚀是铁跟（填化学式）等物质作用的过程。D中铁钉比C中铁钉锈蚀程度严重，说明。
（2）使用自来水重新进行如图实验，一段时间后发现试管B中铁钉生锈了，其可能的原因是。
Ⅱ．探究食盐水对钢铁腐蚀速率的影响
用如图装置进行实验，锥形瓶中放生铁粉末，滴管中预先加入2mL不同浓度的食盐水，并用氧气传感器测定锥形瓶内的氧气浓度，数据如下表所示：
（3）该实验探究的是实验组 生铁粉末质量 食盐水浓度 3min时瓶内氧气浓度 实验① 3.5g 4% 18.96% 实验② 3.5g 8% 18.56% 实验③ 3.5g 16% 18.28% 实验④ 3.5g 24% 17.99% 对钢铁腐蚀速率的影响，其实验结论是。
（4）查阅资料得知，食盐水中的氯离子能破坏钢筋表面的钝化膜（其原理如图所示），并促使铁发生一系列反应得到Fe（OH）3，Fe（OH）3在空气中风化失水后变成氧化铁。
①氯离子破坏钢筋表面的钝化膜的过程中，从阳极向阴极转移的微粒是。
②钢筋锈蚀过程中得到氧化铁的反应方程式为。
Ⅲ．探究水样的pH及溶解氧浓度对钢铁腐蚀速率的影响
步骤1：按如图连接好装置，检查装置气密性。
步骤2：向三颈烧瓶中放入3.5g生铁粉末，向分液漏斗内加入10mL不同浓度的稀盐酸。
步骤3：将盐酸全部注入三颈烧瓶内，关闭分液漏斗活塞，同时采集数据见下表：
（5）步骤1中检查装置气密性的方法为序号 盐酸pH 压强p/kPa 溶解氧/mg•L-1 p反应前 p反应后 DO反应前 DO反应后 开始降低所需时间/s 实验① 2.0 90.8 91.8 5.2 4.3 131 实验② 3.0 90.8 91.5 5.0 3.7 68 实验③ 4.0 90.8 90.3 4.9 3.4 24 实验④ 5.0 90.8 90.5 4.9 3.7 98 实验⑤ 6.0 90.8 90.6 4.4 3.7 175 。
（6）实验1和实验2反应后压强变大的主要原因是（用化学方程式表示）。
（7）进行实验3时，观察到溶液中有气泡冒出，反应后体系内压强却变小了。其原因是。
（8）分析表中数据，在该实验条件下，下列说法正确的有。
A．当pH=2时，铁粉与氧气的锈蚀速率最快
B．稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的pH有关
C．铁粉和盐酸，氧气的反应可以同时发生发布：2024/12/25 12:0:1组卷：259引用：3难度：0.7
