Question

9．在實驗室中擬用氧化銅、稀硫酸和鋅來制取純凈的銅，甲、乙兩位同學分別設計了如下實驗方案：
甲：①把CuO溶于適量稀硫酸中；②在①的溶液中加入適量Zn，充分反應后過濾、烘干，即得純凈的Cu．
乙：①鋅與稀H₂SO₄反應制H₂；②將H₂通入CuO中并加熱，充分反應后即得純凈的Cu．
回答下列問題：
（1）若要制得相同質量的純Cu，所消耗的鋅和稀硫酸的量是：
甲小于乙（填“大于”、“小于”或“等于”），原因是乙方案中氫氣除了作還原劑外，還需用來排盡裝置中的空氣和作保護氣．
（2）丙同學認為上述兩種方案所制得的Cu都難以保證Cu的純度，應對上述兩種方案加以完善．你是（填“是”或“否”）贊同丙同學的看法．理由①（對甲同學實驗而言）甲方案制得的銅中可能混有鋅，且過濾后未洗滌，②（對乙同學實驗而言）乙方案制得的銅中可能混有氧化銅．
（3）請你分別對甲、乙兩同學的實驗加以完善：
①將甲過濾所得的固體加入過量的稀硫酸，不斷攪拌，至不再放出氣體為止，過濾并洗滌、烘干；②將乙所得的固體加入過量的稀硫酸，不斷攪拌，充分反應后過濾并洗滌、烘干．

Answer 1

分析 （1）甲的實驗方案相關方程式為：Cu+H₂SO₄=CuSO₄+H₂↑，Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，乙的實驗方案相關方程式為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，H₂+CuO=Cu+H₂O，從反應來看，兩種方案所用H₂SO₄和Zn的量相同，但由于乙的實驗方案中氫氣還原氧化銅這一步，要先通氫氣，反應結束后還要通一會氫氣，故甲方案所用鋅的量比乙方案少；
（2）甲通學把CuO溶于適量稀硫酸中反應生成硫酸銅；在硫酸銅的溶液中加入適量Zn，鋅必然過量，制得的銅中混有鋅，且過濾后未洗滌；
乙中氧化銅不一定能被氫氣完全還原，反應不一定成分，制得的銅中可能混有氧化銅；
（3）依據（2）中分析，甲方案中可能含有鋅雜質，可以用過量的稀硫酸除去；
乙方案中可能含有雜質氧化銅，氧化銅溶于稀硫酸，所以可以用稀硫酸除去，據此解答．

解答 解：（1）甲的實驗方案相關方程式為：Cu+H₂SO₄=CuSO₄+H₂↑，Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，乙的實驗方案相關方程式為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，H₂+CuO=Cu+H₂O，從反應來看，兩種方案所用H₂SO₄和Zn的量相同，但由于乙的實驗方案中氫氣還原氧化銅這一步，要先通氫氣，反應結束后還要通一會氫氣，故甲方案所用鋅的量比乙方案少；
故答案為：小于，乙方案中氫氣除了作還原劑外，還需用來排盡裝置中的空氣和作保護氣；
（2）甲通學把CuO溶于適量稀硫酸中反應生成硫酸銅；在硫酸銅的溶液中加入適量Zn，鋅必然過量，制得的銅中混有鋅，且過濾后未洗滌；乙中氧化銅不一定能被氫氣完全還原，反應不一定成分，制得的銅中可能混有氧化銅；所以丙同學觀點正確，
故答案為：是；甲方案制得的銅中可能混有鋅，且過濾后未洗滌；乙方案制得的銅中可能混有氧化銅；
（3）甲方案中鋅過量，可用稀硫酸除去；乙方案中氧化銅過量，也可用稀硫酸除去，具體操作為將甲過濾所得的固體加入過量的稀硫酸，不斷攪拌，至不再放出氣體為止，過濾并洗滌、烘干；
將乙所得的固體加入過量的稀硫酸，不斷攪拌，充分反應后過濾并洗滌、烘干；
故答案為：將甲過濾所得的固體加入過量的稀硫酸，不斷攪拌，至不再放出氣體為止，過濾并洗滌、烘干；將乙所得的固體加入過量的稀硫酸，不斷攪拌，充分反應后過濾并洗滌、烘干．

點評 本題考查了物質制備方案的設計，明確物質的性質和發生的反應是解題關鍵，注意設計方案的合理性和嚴密性，題目難度中等．