Question

在實(shí)驗(yàn)室中擬用氧化銅、稀硫酸和鋅來(lái)制取純凈的銅，甲、乙兩位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)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(yīng)后過(guò)濾、烘干，即得純凈的Cu．
乙：①鋅與稀H₂SO₄反應(yīng)制H₂；②將H₂通入CuO中并加熱，充分反應(yīng)后即得純凈的Cu．
（1）若要制得相同質(zhì)量的純Cu，所消耗的鋅和稀硫酸的量：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(lái)排盡裝置中的空氣和作保護(hù)氣

．
（2）乙用上圖裝置來(lái)制取干燥的H₂，a中的液體應(yīng)是

稀硫酸

；b中的液體應(yīng)是

濃硫酸

，使該裝置產(chǎn)生氫氣的操作順序應(yīng)該是

打開(kāi)止水夾①②③，由④通入少量氣體使稀硫酸流入盛鋅的容器內(nèi)，再立即關(guān)閉

．d的優(yōu)點(diǎn)

防止不純的氫氣點(diǎn)燃時(shí)發(fā)生爆炸

．
（3）丙同學(xué)認(rèn)為上述兩種方案所制得的Cu都難以保證Cu的純度，應(yīng)對(duì)上述兩種方案加以完善．你

是

（填“是”或“否”）贊同丙同學(xué)的看法．
理由：①（對(duì)甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)而言）

甲方案制得的銅中可能混有鋅，且過(guò)濾后未洗滌

；
②（對(duì)乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)而言）

乙方案制得的銅中可能混有氧化銅

．
（4）請(qǐng)你分別對(duì)甲、乙兩同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案加以完善：
①（甲）

將甲過(guò)濾所得的固體加入過(guò)量的稀硫酸，不斷攪拌，至不再放出氣體為止，過(guò)濾并洗滌、烘干

．
②（乙）

將乙所得的固體加入過(guò)量的稀硫酸，不斷攪拌，充分反應(yīng)后過(guò)濾并洗滌、烘干

．

Answer 1

分析：（1）甲的實(shí)驗(yàn)方案相關(guān)方程式為：Cu+H₂SO₄=CuSO₄+H₂↑，Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，乙的實(shí)驗(yàn)方案相關(guān)方程式為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，H₂+CuO=Cu+H₂O，從反應(yīng)來(lái)看，兩種方案所用H₂SO₄和Zn的量相同，但由于乙的實(shí)驗(yàn)方案中氫氣還原氧化銅這一步，要先通氫氣，反應(yīng)結(jié)束后還要通一會(huì)氫氣，故甲方案所用鋅的量比乙方案少．
（2）反應(yīng)物為稀硫酸，液體干燥劑為濃硫酸，打開(kāi)止水夾①②③，由④通入少量氣體使稀硫酸流入盛鋅的容器內(nèi)，再立即關(guān)閉，倒置的漏斗下面容積大，氫氣的密度很小，可以防止不純的氫氣點(diǎn)燃時(shí)發(fā)生爆炸．
（3）甲中加入適量Zn，鋅必然過(guò)量，制得的銅中混有鋅，且過(guò)濾后未洗滌；乙中氧化銅不一定能被氫氣完全還原，制得的銅中可能混有氧化銅．
（4）除去多余的鋅或氧化銅，都可選用稀硫酸．

解答：解：甲的實(shí)驗(yàn)方案相關(guān)方程式為：Cu+H₂SO₄=CuSO₄+H₂↑，Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，乙的實(shí)驗(yàn)方案相關(guān)方程式為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，H₂+CuO=Cu+H₂O，從反應(yīng)來(lái)看，兩種方案所用H₂SO₄和Zn的量相同，但由于乙的實(shí)驗(yàn)方案中氫氣還原氧化銅這一步，要先通氫氣，反應(yīng)結(jié)束后還要通一會(huì)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(lái)排盡裝置中的空氣和作保護(hù)氣；
（2）a中為反應(yīng)所需的原料：稀硫酸，b是液體干燥劑：濃硫酸，打開(kāi)止水夾①②③，由④通入少量氣體增大容器內(nèi)的壓強(qiáng)，使稀硫酸流入到盛鋅的錐形瓶?jī)?nèi)，再立即關(guān)閉．倒置的漏斗以防止不純的氫氣點(diǎn)燃時(shí)發(fā)生爆炸，故答案為：稀硫酸；濃硫酸；打開(kāi)止水夾①②③，由④通入少量氣體使稀硫酸流入到盛鋅的錐形瓶?jī)?nèi)，再立即關(guān)閉；防止不純的氫氣點(diǎn)燃時(shí)發(fā)生爆炸； 
 （3）甲中加入適量Zn，鋅必然過(guò)量，制得的銅中混有鋅，且過(guò)濾后未洗滌；乙中氧化銅不一定能被氫氣完全還原（被還原的銅也有可能再次被氧化），制得的銅中可能混有氧化銅．
故答案為：甲方案制得的銅中可能混有鋅，且過(guò)濾后未洗滌；乙方案制得的銅中可能混有氧化銅；
（4）甲方案中鋅過(guò)量，可用稀硫酸除去；乙方案中氧化銅過(guò)量，也可用稀硫酸除去，具體操作為將甲過(guò)濾所得的固體加入過(guò)量的稀硫酸，不斷攪拌，至不再放出氣體為止，過(guò)濾并洗滌、烘干；將乙所得的固體加入過(guò)量的稀硫酸，不斷攪拌，充分反應(yīng)后過(guò)濾并洗滌、烘干，故答案為：將甲過(guò)濾所得的固體加入過(guò)量的稀硫酸，不斷攪拌，至不再放出氣體為止，過(guò)濾并洗滌、烘干；將乙所得的固體加入過(guò)量的稀硫酸，不斷攪拌，充分反應(yīng)后過(guò)濾并洗滌、烘干．

點(diǎn)評(píng)：實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)是高考不變的一個(gè)題型，每年高考必考，是熱點(diǎn)題型、也是高考難點(diǎn)之一，本題重點(diǎn)考查了由氧化銅制備銅的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，特別要注意氫氣在還原氧化銅中所起的作用．