5两道关于铜生锈的探究型试题研究
两道关于铜生锈的探究型试题研究
（山东省定陶县陈集镇中学 哈俊喜 274108）
随着新课改的实施，对科学探究能力的考查逐渐成为考试的重要内容之一。在近几年的各级各类考试中，出现了一类以“铜生锈”为载体，考查学生科学探究能力的题目，现解析如下。
例１铜锈的主要成分是铜绿[Cu2(OH)2CO3]。某同学为了研究铜在空气中生锈的条件，利用图1所示的实验装置进行了实验。经过近一个月的观察，该同学发现B装置中的铜钉生锈了，而A、C装置中的铜钉无明显变化。由此，该同学得出结论：“铜生锈的原因是铜与空气中的水和氧气相互作用的结果”。试回答下列问题：
⑴该同学所得出的结论完整吗？ ，
理由是 ；
⑵你认为影响铜生锈的因素还可能有
A 2 B
图1 C
中的 装置（选填“甲”或“乙”）进行实验，其中各个装置中盛放的试剂分别是① ② ③ ；
⑶通过上述实验，你认为影响铜生锈的主要因素 ；⑷铜生锈产生铜绿的化学方程式 ；⑸铜和铁相比，
① ② ③ 甲 图2 乙
（2004年全国初中化学素质和实验能力竞赛 山东省初赛试题）
解析：⑴该同学的结论不完整。因为铜绿含有碳元素，根据质量守恒定律可知，铜生锈必须有一种含碳元素的物质参与。
⑵空气中二氧化碳含有碳元素，故影响铜生锈的因素还可能有二氧化碳；在实验探究过程中，如果有多种因素同时影响某一实验结果，当我们要探究其中的一种因素时，就要使其他因素保持不变，以探索此种因素对实验结果的影响。本题中，要验证推断，应该使铜钉处于除去二氧化碳的空气和水并存的环境中。装置甲中，试管内含二氧化．．．．．．．．．．
碳的空气无法排出，故选乙装置；其中各个装置中盛放的试剂是①氢氧化钠固体（或碱石灰）②蒸馏水③氢氧化钠固体（或碱石灰）。 ⑶影响铜生锈的主要因素有水、氧气、二氧化碳。
⑷铜生锈的化学方程式为2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3。 本人认为该题设计有两点不当之处：第一，第⑸题参考答案为：铁，铁的金属活动性比铜强是不妥的：反应进行快慢，不但跟物质的性质有关，跟参与反应的各物质的浓度也有很大关系。建议该题改为：由生活经验知，铁比铜更易生锈，这可能是由于。参考答案为：铁的金属活动性比铜强或二氧化碳在空气中的含量低。
第二，除去二氧化碳后的空气与试管内的空气密度接近，乙装置试管内的空气不能顺利排出，建议乙装置改为图3
图3
参考答案为：①氢氧化钠溶液②蒸馏水③氢氧化钠溶液（或蒸馏水）。
例2 小林同学发现铜制眼镜框表面出现了绿色物质，通过化学学习知道该物质为铜锈，主要成分是Cu2(OH)2CO3（俗称铜绿）。
[提出问题] 铜是在什么条件下锈蚀的？小林对此进行了探究。
[猜想] 根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可能是铜与水、、 共同作用的结果。
[设计与实验] 借鉴“铁钉锈蚀条件
的探究”实验，小林设计了“铜片锈蚀
条件的探究”实验如图4所示：
（1）实验较长时间后，发现试管中的光亮铜片最先生锈（填字母编号）。
（2）从优化实验的角度考虑，A实验是多余的，他只考虑了水这个单一条件。C试管中除光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为 41 。
（3）D试管中除光亮铜片外，还有的另外两种物质为从D试管的实验中，获得的结论是 43 。
[评价与改进] 我认为小林设计的“铜片锈蚀条件的探究”实验不够完善，要得出正确结论，还要补充的一个实验是（可图示） 44 。
[反思与小结] 通过铜片锈蚀条件的探究实验，我获得的启示是：
[2003 湖北省宜昌市中考（课改试验区）
]
图4
解析：38 O2（或名称下同）；39 CO2；40 B；41 CO2（或O2） 42 CO2和O2 ；43 水是铜生锈的必要条件之一（或缺少水这个条件，铜不能生锈。）；44 取一支试管，放入一块光亮铜片，加入少量蒸馏水浸没部分铜片，充入O2（或CO2）后，塞紧橡皮塞，
放置对比观察。（或用图5表示）。
45 从实验可知，铜生锈比较困难（或铜生锈是铜、
水、氧气和二氧化碳相互作用的结果；或猜想要有一定的（或氧气）图5 依据，不能凭空想象；或实验探究，可采用多组对比实验的方法；或化学是一门以实验为基础的学科；或要有善于猜想、勤于思考、大胆设计和勇于创新的精神„„）。只要从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标来回答均可。
上述两题按照科学探究的一般过程和方法，参照课标教科书“钢铁锈蚀条件的探究”实验来设计，渗透了对比和迁移的科学研究方法；目的是希望学生在平时学习过程中除了学会知识的迁移，还要注意掌握科学方法，学会方法的迁移，而不仅仅满足于会解题。