盐酸去除铜锈的探究

河北省隆化县第一中学 白红源

某值日小组的同学在大扫除时，发现水房门上的铜锁和自来水管上的铜阀表面均覆盖着一层绿色的固体铜锈，如图1所示。同学们用水冲洗，绿色固体不溶解；用湿抹布擦拭，部分绿色固体附着在抹布上。根据所学知识，盐酸能除去铁锈，发生反应的化学方程式为：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，由此同学们联想到：能否用稀盐酸除去铜锈呢？于是，他们用刀片轻轻刮下一定量的铜锈于试管中，滴入足量的稀盐酸，发现铜锈溶解，生成蓝色溶液的同时产生一种无色无味的气体。这一现象引起了大家的兴趣，并促使他们进行了如下探究。

图1

【提出问题】产生的气体的成分是什么？

【做出猜想】结合空气中的气体成分和所学知识，同学们做出了如下猜想：①可能是氢气；②可能是氧气；③可能是二氧化碳；④可能是氮气；⑤可能是氨气。

【交流讨论】大家讨论后一致认为该气体肯定不是氨气，理由是氨气有刺激性气味，而实验中产生的气体是一种无色无味的气体，因此排除了猜想⑤。

【进行实验】（1）收集一小试管实验产生的气体，将燃着的木条伸入试管内，燃着的木条熄灭，说明该气体不是氢气和氧气，因此排除了猜想①和②。

（2）再将产生的气体通入澄清的石灰水，澄清石灰水变浑浊，说明该气体不是氮气，而是二氧化碳，因此排除了猜想④，得出猜想③正确。

【反思拓展】（1）根据上述实验过程，同学们认为铜锈的成分是一种碳酸盐，同时也是一种铜盐。因为铜生锈的生成物中必然含有铜，且该含铜物质能与盐酸反应产生二氧化碳，说明该含铜物质中含有碳酸根，故铜锈的成分是铜盐和碳酸盐。同学们查阅资料后得知，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，俗称“铜绿”，化学式为Cu2(OH)2CO3。根据实验现象，同学们得出盐酸与铜锈发生反应的化学方程式为：Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑。

（2）根据上述结论和化学质量守恒定律，即化学反应前后元素的种类不变，推断金属铜锈蚀的条件之一是有空气中的二氧化碳参与。为证明一定有二氧化碳参与，小明设计了如图2所示的四个实验。经同学们讨论，一致认为只需要进行实验中的甲和丁即可。因为要证明二氧化碳是铜生锈的条件之一，必须让铜在满足其他条件的前提下分别与二氧化碳接触和不接触进行对比，这是控制变量法的应用。

探究活动结束之后，值日小组的同学用抹布蘸取适量白醋将铜锈擦拭干净。为防止再生锈，同学们还提出了保持铜制品表面洁净和干燥、在铜制品表面覆盖保护层等可行性建议。

图2