Question

某同学发现家里的铜质水龙头表面出现了一层绿色的锈渍，经查阅资料，了解到这层锈渍的化学成分是碱式碳酸铜[Cu₂（OH）₂CO₃]，并对Cu₂（OH）₂CO₃受热完全分解后的产物进行探究。

（查阅资料）（1）碱式碳酸铜受热分解生成水蒸气、二氧化碳和一种黑色固体。

（2）白色无水硫酸铜遇水变成蓝色。

（提出猜想）该同学根据碱式碳酸铜的化学式对黑色固体产物作出以下猜想：

①可能是碳；

②可能是氧化铜；

③可能是碳和氧化铜的混合物。

他猜想的依据是_____，且碳和氧化铜都是黑色的。

（实验探究）实验Ⅰ：按下图进行实验，证明分解产物中有H₂O和CO₂（图中夹持装置省略）。

 

实验Ⅱ：为验证猜想，他做了如下实验：向盛有少量黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸，振荡，待完全反应后静置，观察现象。

（实验分析及结论）

实验Ⅰ中：证明产物中有水生成的依据是_____；澄清石灰水变浑浊，产物中有_____生成。

实验Ⅱ中：因为黑色粉末溶逐渐消失且_____，所以猜想②正确，故碱式碳酸铜受热分解的化学方程式为_____。

通过上述实验及结论分析可知，铜质水龙头生锈过程中与水、二氧化碳、_____有关。

（实验反思）为了防止铜质水龙头生锈，通常可采取的有效措施是_____。

（拓展应用）依据碱式碳酸铜受热分解的产物及所学酸碱盐的知识，该同学认为可以用稀盐酸除去铜质水龙头表面的锈渍，反应的化学方程式为_____。

Answer

化学反应前后元素的种类不变 无水硫酸铜变为蓝色 二氧化碳 最终无黑色固体剩余，溶液由无色变为蓝色 氧气 镀一层金属保护膜或制成合金

【解析】

由题意根据题干的信息资料，根据碱式碳酸铜的化学式对黑色固体产物作出了三种猜想，猜想的依据是根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，碳和氧化铜都是黑色的。

实验探究：

根据实验Ⅰ的探究目的和装置图可知，无水硫酸铜是为了检验分解产物中有水，若由白色粉末变为蓝色晶体，说明分解产物中有水，反之则无；澄清石灰水是为了检验分解产物中有二氧化碳，若澄清石灰水变浑浊，说明分解产物中有二氧化碳，反之则无；实验Ⅱ的目的是为了验证黑色固体的成分，碳单质与稀硫酸不反应，氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，可以根据黑色固体与稀硫酸反应后的现象判断黑色固体的成分。根据以上分析可知：

实验分析及结论：

实验Ⅰ中：证明产物中有水生成的依据是无水硫酸铜变为蓝色；澄清石灰水变浑浊，产物中有二氧化碳生成。

实验Ⅱ中：因为黑色粉末溶逐渐消失且最终无黑色固体剩余，溶液由无色变为蓝色，所以猜想②正确，黑色固体产物为氧化铜。由以上探究可知碱式碳酸铜受热分解生成水、二氧化碳、氧化铜，反应的化学方程式为。

通过上述实验及结论分析可知，铜质水龙头生锈过程中与水、二氧化碳、氧气有关。

实验反思：

为了防止铜质水龙头生锈，可以防止铜与氧气、水或二氧化碳接触，通常可采取的有效措施是在铁的表面镀一层金属保护膜或者将铜制成合金改变其组成结构。

拓展应用：

依据碱式碳酸铜受热分解的产物及所学酸碱盐的知识，碱式碳酸铜与酸反应可以生成铜离子的盐，二氧化碳和水，因此可以用稀盐酸除去铜质水龙头表面的锈渍，碱式碳酸铜与稀盐酸反应生成氯化铜、二氧化碳和水，反应的化学方程式为。