鹽酸去除銅銹的探究

河北省隆化縣第一中學(xué) 白紅源

某值日小組的同學(xué)在大掃除時，發(fā)現(xiàn)水房門上的銅鎖和自來水管上的銅閥表面均覆蓋著一層綠色的固體銅銹，如圖1所示。同學(xué)們用水沖洗，綠色固體不溶解；用濕抹布擦拭，部分綠色固體附著在抹布上。根據(jù)所學(xué)知識，鹽酸能除去鐵銹，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，由此同學(xué)們聯(lián)想到：能否用稀鹽酸除去銅銹呢？于是，他們用刀片輕輕刮下一定量的銅銹于試管中，滴入足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)銅銹溶解，生成藍(lán)色溶液的同時產(chǎn)生一種無色無味的氣體。這一現(xiàn)象引起了大家的興趣，并促使他們進(jìn)行了如下探究。

圖1

【提出問題】產(chǎn)生的氣體的成分是什么？

【做出猜想】結(jié)合空氣中的氣體成分和所學(xué)知識，同學(xué)們做出了如下猜想：①可能是氫氣；②可能是氧氣；③可能是二氧化碳；④可能是氮?dú)猓虎菘赡苁前睔狻?/p>

【交流討論】大家討論后一致認(rèn)為該氣體肯定不是氨氣，理由是氨氣有刺激性氣味，而實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的氣體是一種無色無味的氣體，因此排除了猜想⑤。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】（1）收集一小試管實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氣體，將燃著的木條伸入試管內(nèi)，燃著的木條熄滅，說明該氣體不是氫氣和氧氣，因此排除了猜想①和②。

（2）再將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水，澄清石灰水變渾濁，說明該氣體不是氮?dú)猓嵌趸迹虼伺懦瞬孪擘埽贸霾孪擘壅_。

【反思拓展】（1）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)過程，同學(xué)們認(rèn)為銅銹的成分是一種碳酸鹽，同時也是一種銅鹽。因?yàn)殂~生銹的生成物中必然含有銅，且該含銅物質(zhì)能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，說明該含銅物質(zhì)中含有碳酸根，故銅銹的成分是銅鹽和碳酸鹽。同學(xué)們查閱資料后得知，銅銹的主要成分是堿式碳酸銅，俗稱“銅綠”，化學(xué)式為Cu2(OH)2CO3。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同學(xué)們得出鹽酸與銅銹發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑。

（2）根據(jù)上述結(jié)論和化學(xué)質(zhì)量守恒定律，即化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，推斷金屬銅銹蝕的條件之一是有空氣中的二氧化碳參與。為證明一定有二氧化碳參與，小明設(shè)計(jì)了如圖2所示的四個實(shí)驗(yàn)。經(jīng)同學(xué)們討論，一致認(rèn)為只需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中的甲和丁即可。因?yàn)橐C明二氧化碳是銅生銹的條件之一，必須讓銅在滿足其他條件的前提下分別與二氧化碳接觸和不接觸進(jìn)行對比，這是控制變量法的應(yīng)用。

探究活動結(jié)束之后，值日小組的同學(xué)用抹布蘸取適量白醋將銅銹擦拭干凈。為防止再生銹，同學(xué)們還提出了保持銅制品表面潔凈和干燥、在銅制品表面覆蓋保護(hù)層等可行性建議。

圖2