Question

小林同學(xué)發(fā)現(xiàn)銅制眼睛框表面出現(xiàn)了綠色物質(zhì)，通過化學(xué)學(xué)習(xí)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]銅在什么條件下銹蝕的？
[猜想]根據(jù)銅銹的化學(xué)式，猜想銅生銹可能是銅和水、______、______共同作用的結(jié)果．
[設(shè)計與實(shí)驗]借鑒“鐵釘銹蝕條件的探究”實(shí)驗，小林設(shè)計了“銅片銹蝕條件的探究”實(shí)驗如圖所示．
（1）實(shí)驗較長時間后，發(fā)現(xiàn)______試管中的光亮銅片最先生銹（填字母編號）．
（2）從優(yōu)化實(shí)驗的角度考慮，A實(shí)驗是多余的，它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______．
（3）D試管中除光亮的銅片外，還有的另外兩種物質(zhì)為______、______；從D試管的實(shí)驗中，獲得的結(jié)論是______．
[評價與改進(jìn)]我認(rèn)為小林設(shè)計的“銅片銹蝕條件的探究”實(shí)驗不夠完善，要得出正確結(jié)論，還要補(bǔ)充的一個實(shí)驗是（可圖示）______．

Answer 1

解：[猜想]由組成銅綠的四種元素，依據(jù)質(zhì)量守恒的思想，其中C元素來自空氣中的二氧化碳?xì)怏w、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?jǐn)?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(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)該是四只試管中最能滿足銹蝕條件的，因此應(yīng)該最先生銹；故選B．
圖C，試管內(nèi)有水和空氣，但因管口塞住，不能與外界空氣產(chǎn)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(nèi)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．

（2）C管內(nèi)是銅、水、少量空氣，空氣中二氧化碳?xì)怏w含量很少可忽略其存在，因此可認(rèn)為銅片只和水、氧氣接觸；故答：氧氣．

（3）猜想銅片生銹應(yīng)與水、氧氣、二氧化碳相關(guān)，在探究實(shí)驗中每只管內(nèi)只控制一種物質(zhì)，而D管中明顯沒有水，因此應(yīng)設(shè)計為充滿氧氣和二氧化碳的混合氣體．故答：氧氣、二氧化碳．

[評介與改進(jìn)]題圖所提供的四只試管，A管因只有水而被去除，B管內(nèi)為二氧化碳、氧氣和水，C管內(nèi)為氧氣和水，D管內(nèi)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無氧氣的影響．故設(shè)計如圖：
分析：由銅綠的化學(xué)式Cu₂（OH）₂CO₃，得知銅綠由Cu、C、H、O四種元素組成，在此認(rèn)識基礎(chǔ)上對銅生銹的條件進(jìn)行合理地、大膽地猜測，然后依據(jù)猜測，結(jié)合“鐵釘銹蝕條件的探究”獲得的技能，對“銅片銹蝕條件的探究”的設(shè)計方案進(jìn)行評價與改進(jìn)．本題涉及方案的設(shè)計、評價與改進(jìn)，題目難度較大．
點(diǎn)評：本題的需控變量（水、二氧化碳和氧氣）較多，方案設(shè)計就更為復(fù)雜，所以，把“鐵釘銹蝕條件的探究”進(jìn)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．