Question

10．久置的銅制品表面能生成綠色的銅銹[主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃]，某化學(xué)興趣小組對(duì)銅生銹的條件進(jìn)行了以下探究．
【提出猜想】根據(jù)銅銹的組成元素推測(cè)，銅生銹可能是銅與空氣中的二氧化碳、水等物質(zhì)反應(yīng)的結(jié)果．
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】興趣小組同學(xué)取打磨光量的銅絲，設(shè)計(jì)了如圖所示的四個(gè)實(shí)驗(yàn)．

【現(xiàn)象分析】若干天后，發(fā)現(xiàn)只有D瓶中的銅絲出現(xiàn)綠色的銅銹，其他瓶中的銅絲均無(wú)銅銹出現(xiàn)．
（1）實(shí)驗(yàn)B、C瓶中所使用的蒸餾水是經(jīng)煮沸后迅速冷卻的蒸餾水，其目的是除去水中溶解的氧氣．
（2）B瓶與D瓶中的現(xiàn)象對(duì)比，可以得出的結(jié)論是銅生銹需要二氧化碳．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】由上述四個(gè)實(shí)驗(yàn)可分析得出，銅生銹是銅與空氣中的氧氣、水和二氧化碳共同作用的結(jié)果．
【拓展探究】以銹蝕嚴(yán)重的廢銅屑為原料，回收制取純銅．
查閱資料：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄═2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑
         Cu₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+H₂O+CO₂↑
如圖是該興趣小組設(shè)計(jì)的兩種回收銅的實(shí)驗(yàn)方案：

【分析評(píng)價(jià)】①步驟Ⅱ反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生了還原反應(yīng)的物質(zhì)是CuO（填化學(xué)式）．
②步驟Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是過(guò)濾．
③步驟Ⅴ過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
④同一份廢銅屑分別通過(guò)上述兩種方案最終得到的銅的質(zhì)量：方案一=（填“＞”或“=”或“＜”）方案二．以上兩種方案中，方案二優(yōu)越于方案一，理由是方案二不需加熱（任答一點(diǎn)）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧氣在水中的溶解度進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法考慮；
銅絲生銹，說(shuō)明銅與水、氧氣、二氧化碳等物質(zhì)充分接觸時(shí)容易生銹進(jìn)行解；
【分析評(píng)價(jià)】①根據(jù)氧化還原反應(yīng)進(jìn)行解答；
②根據(jù)過(guò)濾是分離難溶性雜質(zhì)的方法進(jìn)行分析；
③根據(jù)反應(yīng)物、生成物寫(xiě)出化學(xué)方程式；
④根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行解答．

解答 解：（1）經(jīng)煮沸后迅速冷卻的蒸餾水，其原因是除去水中溶解的氧氣；故填：除去水中溶解的氧氣；
（2）銅生銹是否需要空氣中的二氧化碳，變量是否含有二氧化碳，其余條件必須相同，所以B和D形成對(duì)照實(shí)驗(yàn)，可以探究是否需要有二氧化碳參加反應(yīng)，故得出結(jié)論：銅生銹需要二氧化碳；
通過(guò)上述四個(gè)實(shí)驗(yàn)可分析得出，銅生銹是銅與空氣中的氧氣、水和二氧化碳共同作用的結(jié)果，故填：氧氣、水和二氧化碳；
【分析評(píng)價(jià)】①在化學(xué)反應(yīng)CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂中，氧化銅失去了氧，發(fā)生了還原反應(yīng)，故填：CuO；
②步驟Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要分離難溶性雜質(zhì)，過(guò)濾是分離難溶性雜質(zhì)的方法，所以都需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是過(guò)濾，故填：過(guò)濾；
③因?yàn)榧尤脒^(guò)量鐵粉，所以固體B中含有鐵和銅，加入稀硫酸，銅不反應(yīng)，鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，化學(xué)方程式為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，故填：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
④根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后元素的種類(lèi)、元素的質(zhì)量都不變，兩種方案中反應(yīng)前銅元素質(zhì)量相等，所以反應(yīng)后生產(chǎn)銅的質(zhì)量相等；方案二與方案一相比較，方案二不需加熱，故填：=；方案二不需加熱．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查兩個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，綜合性較強(qiáng)，需對(duì)知識(shí)進(jìn)行綜合分析．