Question

同学们一起探究铝、铁、铜三种金属的活动性，小刚同学设计了用铜丝、铁丝、铝丝和稀盐酸，只用一只试管，取一次盐酸的探究方案．请你和他们一起完善下表的探究方案并回答有关问题．
（1）填表

实验步骤	观察到的现象
①在试管中取少量盐酸，插入铁丝，充分作用．
②在①所得的溶液中，插入   ，充分作用．	无明显现象
③在②所得的溶液中插入   ，充分作用．

结论：金属活动性Al＞

 

钢铁、铝合金、铜制品等是应用广泛的金属材料．据估计，每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料，约占全年钢产量的十分之一．某校化学兴趣小组的同学探究金属腐蚀的原因，设计如下实验：
（2）如图，取一根约10cm的光亮铁钉放在自来水中，观察A、B、C 三处的变化．几天后，他们会发现

 

处最先出现铁锈，大家结合书本知识知道，铁在空气中生锈实际是铁和

 

、

 

等物质相互作用发生一系列复杂的化学反应的过程．
（3）一同学联想到家里铜制餐具上有一层绿色物质，认为铜在空气中也会生锈．他们上网查阅资料，知道这种绿色物质的化学成分为Cu₂（OH）₂CO₃（铜绿）．他们从铜绿组成和空气的成分大胆猜测，铜生锈除了与铁生锈条件相同外，还应该有

 

参加反应．请写出铜在空气中生成铜绿的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：金属活动性的探究,金属锈蚀的条件及其防护,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：金属与金属材料

分析：（1）根据金属活动性顺序表可知三种金属的活动性：铝＞铁＞氢＞铜，其中铁和盐酸反应得到浅绿色氯化亚铁溶液和氢气；所得溶液为氯化亚铁溶液，根据铜不能氯化亚铁反应，铝能置换出氯化亚铁中的铁并生成无色的氯化铝溶液，进行分析解答即可．
（2）钢铁生锈的条件是钢铁与氧气和水同时接触，据此填空；
（3）根据“铜在空气中生成铜绿”这一化学反应的反应物、反应条件以及生成物用元素符号和数字可以书写物质的化学式；

解答：解：（1）铁和盐酸反应得到浅绿色氯化亚铁溶液和氢气，现象是产生气泡，溶液变浅绿色；铜不能氯化亚铁反应，铝的活动性比铁强，能置换出氯化亚铁中的铁生成无色的氯化铝溶液和铁，反应的化学方程式为：2Al+3FeCl₂=2AlCl₃+3Fe．
（2）因为钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应的结果，所以A、B、C三处中，B处先生锈；故答案是：B、O₂或氧气、H₂O或水；
（3）先根据题干条件写出反应物为Cu、H₂O、CO₂、O₂，而生成物为Cu₂（OH）₂CO₃．再根据质量守恒定律配平即可．故反应化学方程式为2Cu+O₂+H₂O+CO₂═Cu₂（OH）₂CO₃．
故答案为：（1）

实验步骤	观察到的现象
①	产生气泡，溶液变浅绿色
②铜丝．
③铝丝．	生成无色的氯化铝溶液和铁

Al＞Fe＞Cu
（2）B，O₂或氧气、H₂O或水．
（3）二氧化碳． 2Cu+O₂+H₂O+CO₂═Cu₂（OH）₂CO₃．

点评：本题综合考查了探究金属锈蚀的条件，通过实验探究来判断金属的活动性强弱，实验设计时灵活运用“反应则活泼、不反应则不活泼”是正确解答此类题的关键．