Question

10．久置的铜制品表面能生成绿色的铜锈[主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃]，某化学兴趣小组对铜生锈的条件进行了以下探究．
【提出猜想】根据铜锈的组成元素推测，铜生锈可能是铜与空气中的二氧化碳、水等物质反应的结果．
【实验设计】兴趣小组同学取打磨光量的铜丝，设计了如图所示的四个实验．

【现象分析】若干天后，发现只有D瓶中的铜丝出现绿色的铜锈，其他瓶中的铜丝均无铜锈出现．
（1）实验B、C瓶中所使用的蒸馏水是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是除去水中溶解的氧气．
（2）B瓶与D瓶中的现象对比，可以得出的结论是铜生锈需要二氧化碳．
【实验结论】由上述四个实验可分析得出，铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果．
【拓展探究】以锈蚀严重的废铜屑为原料，回收制取纯铜．
查阅资料：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄═2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑
         Cu₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+H₂O+CO₂↑
如图是该兴趣小组设计的两种回收铜的实验方案：

【分析评价】①步骤Ⅱ反应过程中发生了还原反应的物质是CuO（填化学式）．
②步骤Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要进行的实验操作是过滤．
③步骤Ⅴ过程发生反应的化学方程式为Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
④同一份废铜屑分别通过上述两种方案最终得到的铜的质量：方案一=（填“＞”或“=”或“＜”）方案二．以上两种方案中，方案二优越于方案一，理由是方案二不需加热（任答一点）．

Answer 1

分析 （1）根据氧气在水中的溶解度进行分析；
（2）根据对照实验的设计方法考虑；
铜丝生锈，说明铜与水、氧气、二氧化碳等物质充分接触时容易生锈进行解；
【分析评价】①根据氧化还原反应进行解答；
②根据过滤是分离难溶性杂质的方法进行分析；
③根据反应物、生成物写出化学方程式；
④根据质量守恒定律进行解答．

解答 解：（1）经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其原因是除去水中溶解的氧气；故填：除去水中溶解的氧气；
（2）铜生锈是否需要空气中的二氧化碳，变量是否含有二氧化碳，其余条件必须相同，所以B和D形成对照实验，可以探究是否需要有二氧化碳参加反应，故得出结论：铜生锈需要二氧化碳；
通过上述四个实验可分析得出，铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果，故填：氧气、水和二氧化碳；
【分析评价】①在化学反应CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂中，氧化铜失去了氧，发生了还原反应，故填：CuO；
②步骤Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要分离难溶性杂质，过滤是分离难溶性杂质的方法，所以都需要进行的实验操作是过滤，故填：过滤；
③因为加入过量铁粉，所以固体B中含有铁和铜，加入稀硫酸，铜不反应，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，故填：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
④根据质量守恒定律，反应前后元素的种类、元素的质量都不变，两种方案中反应前铜元素质量相等，所以反应后生产铜的质量相等；方案二与方案一相比较，方案二不需加热，故填：=；方案二不需加热．

点评 本题主要考查两个探究实验，综合性较强，需对知识进行综合分析．