1. (2024·山东潍坊)铜制品久置在户外容易生锈,失去金属光泽,需要定期除锈、抛光。某化学兴趣小组对铜锈成分及抛光过程进行以下探究。
任务一、分析铜锈的成分。
【查阅文献】常见的铜锈成分为Cu₂(OH)₂CO₃、Cu₂(OH)₃Cl或二者的混合物。
【实验探究】(1)取少量铜锈,加入足量稀硝酸,铜锈溶解,有气泡产生,再加入硝酸银溶液,有白色沉淀产生,说明铜锈成分为
C
(填字母)。
A.Cu₂(OH)₂CO₃
B.Cu₂(OH)₃Cl
C.Cu₂(OH)₂CO₃、Cu₂(OH)₃Cl
任务二、模拟Cu₂(OH)₃Cl的生成。
【查阅文献】铜在Cl⁻的环境中生成CuCl,CuCl最终会转化为Cu₂(OH)₃Cl。
【实验探究】向蒸馏水中加入CuCl粉末,每隔2min测一次pH,结果如图所示。
【讨论分析】(2)CuCl转化为Cu₂(OH)₃Cl分两个阶段。
①前10min:CuCl与水反应生成Cu₂O,化学方程式为
$ 2CuCl + H_{2}O = Cu_{2}O + 2HCl $
。
②第10~20min:部分Cu₂O在酸性溶液中,吸收常见气体
$ O_{2} $
(填化学式)生成Cu₂(OH)₃Cl。
任务三、探究化学抛光原理。
除锈、打磨后的铜器表面仍有许多微小凸起(铜),某环保型化学抛光液中含有H₂SO₄和H₂O₂,能够有效除去凸起的铜,使表面平整。
【查阅文献】抛光总反应的化学方程式为H₂O₂+Cu+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O。
【实验探究】实验操作及现象如表所示。
【讨论分析】(3)抛光过程包含过程1和过程2。过程1:产生氧化膜。反应的化学方程式为
$ Cu + H_{2}O_{2} = CuO + H_{2}O $
。过程2:除去氧化膜。除去氧化膜的物质为
$ H_{2}SO_{4} $
(填化学式)。
任务四、探究抛光过程中,H₂SO₄浓度对H₂O₂分解速率的影响。
【查阅文献】H₂O₂易分解,分解速率与温度、CuSO₄(催化剂)和H₂SO₄的浓度有关。
【实验探究】探究温度和CuSO₄浓度一定时,不同浓度的H₂SO₄对H₂O₂分解速率的影响。向两支试管中分别加入如下试剂(见表),置于40℃水浴中,测量各时间段生成O₂的速率,实验结果记录如表所示。
【得出结论】(4)不同浓度的H₂SO₄对H₂O₂分解速率的影响是
相同条件下，硫酸浓度越大，过氧化氢溶液分解速率越快
。
【反思改进】(5)某同学认为,为了更明显地观察H₂SO₄浓度对H₂O₂分解速率的影响,还需要增加试管⑥实验,除了在40℃水浴中以及加入10mL30%的H₂O₂、1mL14%的CuSO₄溶液之外,还应该加入的试剂为
1 mL 50%的硫酸(答案合理即可)
(填试剂名称和用量)。
