Question

9．在实验室中拟用氧化铜、稀硫酸和锌来制取纯净的铜，甲、乙两位同学分别设计了如下实验方案：
甲：①把CuO溶于适量稀硫酸中；②在①的溶液中加入适量Zn，充分反应后过滤、烘干，即得纯净的Cu．
乙：①锌与稀H₂SO₄反应制H₂；②将H₂通入CuO中并加热，充分反应后即得纯净的Cu．
回答下列问题：
（1）若要制得相同质量的纯Cu，所消耗的锌和稀硫酸的量是：
甲小于乙（填“大于”、“小于”或“等于”），原因是乙方案中氢气除了作还原剂外，还需用来排尽装置中的空气和作保护气．
（2）丙同学认为上述两种方案所制得的Cu都难以保证Cu的纯度，应对上述两种方案加以完善．你是（填“是”或“否”）赞同丙同学的看法．理由①（对甲同学实验而言）甲方案制得的铜中可能混有锌，且过滤后未洗涤，②（对乙同学实验而言）乙方案制得的铜中可能混有氧化铜．
（3）请你分别对甲、乙两同学的实验加以完善：
①将甲过滤所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，至不再放出气体为止，过滤并洗涤、烘干；②将乙所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，充分反应后过滤并洗涤、烘干．

Answer 1

分析 （1）甲的实验方案相关方程式为：Cu+H₂SO₄=CuSO₄+H₂↑，Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，乙的实验方案相关方程式为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，H₂+CuO=Cu+H₂O，从反应来看，两种方案所用H₂SO₄和Zn的量相同，但由于乙的实验方案中氢气还原氧化铜这一步，要先通氢气，反应结束后还要通一会氢气，故甲方案所用锌的量比乙方案少；
（2）甲通学把CuO溶于适量稀硫酸中反应生成硫酸铜；在硫酸铜的溶液中加入适量Zn，锌必然过量，制得的铜中混有锌，且过滤后未洗涤；
乙中氧化铜不一定能被氢气完全还原，反应不一定成分，制得的铜中可能混有氧化铜；
（3）依据（2）中分析，甲方案中可能含有锌杂质，可以用过量的稀硫酸除去；
乙方案中可能含有杂质氧化铜，氧化铜溶于稀硫酸，所以可以用稀硫酸除去，据此解答．

解答 解：（1）甲的实验方案相关方程式为：Cu+H₂SO₄=CuSO₄+H₂↑，Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，乙的实验方案相关方程式为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，H₂+CuO=Cu+H₂O，从反应来看，两种方案所用H₂SO₄和Zn的量相同，但由于乙的实验方案中氢气还原氧化铜这一步，要先通氢气，反应结束后还要通一会氢气，故甲方案所用锌的量比乙方案少；
故答案为：小于，乙方案中氢气除了作还原剂外，还需用来排尽装置中的空气和作保护气；
（2）甲通学把CuO溶于适量稀硫酸中反应生成硫酸铜；在硫酸铜的溶液中加入适量Zn，锌必然过量，制得的铜中混有锌，且过滤后未洗涤；乙中氧化铜不一定能被氢气完全还原，反应不一定成分，制得的铜中可能混有氧化铜；所以丙同学观点正确，
故答案为：是；甲方案制得的铜中可能混有锌，且过滤后未洗涤；乙方案制得的铜中可能混有氧化铜；
（3）甲方案中锌过量，可用稀硫酸除去；乙方案中氧化铜过量，也可用稀硫酸除去，具体操作为将甲过滤所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，至不再放出气体为止，过滤并洗涤、烘干；
将乙所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，充分反应后过滤并洗涤、烘干；
故答案为：将甲过滤所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，至不再放出气体为止，过滤并洗涤、烘干；将乙所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，充分反应后过滤并洗涤、烘干．

点评 本题考查了物质制备方案的设计，明确物质的性质和发生的反应是解题关键，注意设计方案的合理性和严密性，题目难度中等．