第10讲金属材料及金属矿物的开发利用第一部分：高考真题感悟1．（2021·河北·高考真题）“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是A．钢是以铁为主的含碳合金B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3【答案】C【解析】A．钢是含碳量低的铁合金，故A正确；B．钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，故正确；C．由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，故C错误；D．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，故D正确；故选C。2．（2020·海南·高考真题）向CuSO4溶液中滴加氨水至过量，下列叙述正确的是A．先出现沉淀，后沉淀溶解变为无色溶液B．离子方程式为Cu2++4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++4H2OC．Cu2+与NH3中的氮原子以π键结合D．NH3分子中∠HNH为109º28ˊ【答案】B【解析】A.向CuSO4溶液中滴加氨水至过量，先生成氢氧化铜蓝色沉淀，后溶解形成铜氨溶液，为深蓝色溶液，故A错误；B.离子方程式为Cu2++4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++4H2O，故B正确；C.Cu2+提供空轨道，NH3中的氮原子提供孤电子对，形成配位键，故C错误；D.NH3分子为三角锥形，键角∠HNH为107º18ˊ，故D错误。故答案选：B。3．（2020·全国·高考真题）北宋沈括《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧。挹其水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是A．胆矾的化学式为CuSO4B．胆矾可作为湿法治铜的原料C．“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程D．“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”是发生了置换反应【答案】A【解析】A.胆矾为硫酸铜晶体，化学式为CuSO45H2O，A说法错误；B.湿法治铜是用铁与硫酸铜溶液发生置换反应制取铜，B说法正确；C.加热浓缩硫酸铜溶液可析出胆矾，故“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程，C说法正确；D.铁与硫酸铜溶液发生置换反应生成铜，D说法正确。综上所述，相关说法错误的是A，故选A。4．（2020·全国·高考真题）宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料(主要成分为Cu(OH)2·CuCO3)，青色来自蓝铜矿颜料(主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3)。下列说法错误的是A．保存《千里江山图》需控制温度和湿度B．孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化C．孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱D．Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3【答案】C【解析】A．字画主要由纸张和绢、绫、锦等织物构成，为防止受潮和氧化，保存古代字画时要特别注意控制适宜的温度和湿度，A说法正确；B．由孔雀石和蓝铜矿的化学成分可知，其中的铜元素、碳元素和氢元素均处于最高价，其均为自然界较稳定的化学物质，因此，用其所制作的颜料不易被空气氧化，B说法正确；C．孔雀石和蓝铜矿的主要成分均可与酸反应生成相应的铜盐，因此，用其制作的颜料不耐酸腐蚀，C说法错误；D．因为氢氧化铜中铜元素的质量分数高于碳酸铜，所以Cu(OH)2∙CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2∙2CuCO3，D说法正确。综上所述，相关说法错误的是C，故本题答案为C。5．（2022·全国·高考真题）二草酸合铜(Ⅱ)酸钾()可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜(Ⅱ)酸钾可采用如下步骤：Ⅰ.取已知浓度的溶液，搅拌下滴加足量溶液，产生浅蓝色沉淀。加热，沉淀转变成黑色，过滤。Ⅱ.向草酸()溶液中加入适量固体，制得和混合溶液。Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至80-85℃，加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后，趁热过滤。Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体，进行表征和分析。回答下列问题：(1)由配制Ⅰ中的溶液，下列仪器中不需要的是________(填仪器名称)。(2)长期存放的中，会出现少量白色固体，原因是________。(3)Ⅰ中的黑色沉淀是________(写化学式)。(4)Ⅱ中原料配比为，写出反应的化学方程式________。(5)Ⅱ中，为防止反应过于剧烈而引起喷溅，加入应采取________的方法。(6)Ⅲ中应采用________进行加热。(7)Ⅳ中“一系列操作”包括________。【答案】(1)分液漏斗和球形冷凝管(2)风化失去结晶水生成无水硫酸铜(3)CuO(4)3H2C2O4+2K2CO3=2KHC2O4+K2C2O4+2H2O+2CO2↑(5)分批加入并搅拌(6)水浴(7)冷却结晶、过滤、洗涤【解析】取已知浓度的溶液，搅拌下滴加足量溶液，产生浅蓝色沉淀氢氧化铜，加热，氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜沉淀，过滤，向草酸()溶液中加入适量固体，制得和混合溶液，将和混合溶液加热至80-85℃，加入氧化铜固体，全部溶解后，趁热过滤，将滤液用蒸汽浴加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体。(1)由固体配制硫酸铜溶液，需用天平称量一定质量的固体，将称量好的固体放入烧杯中，用量筒量取一定体积的水溶解，因此用不到的仪器有分液漏斗和球形冷凝管。(2)含结晶水，长期放置会风化失去结晶水，生成无水硫酸铜，无水硫酸铜为白色固体。(3)硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀，加热，氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜沉淀。(4)草酸和碳酸钾以物质的量之比为1.5:1发生非氧化还原反应生成、、CO2和水，依据原子守恒可知，反应的化学方程式为：3H2C2O4+2K2CO3=2KHC2O4+K2C2O4+2H2O+2CO2↑。(5)为防止草酸和碳酸钾反应时反应剧烈，造成液体喷溅，可减缓反应速率，将碳酸钾进行分批加入并搅拌。(6)Ⅲ中将混合溶液加热至80-85℃，应采取水浴加热，使液体受热均匀。(7)从溶液获得晶体的一般方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，因此将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体。第二部分：最新模拟精练完卷时间：50分钟可能用到的相对原子质量：H1O16Cu64一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12*5分）1．（2021·河北高三二模）后母戊鼎是迄今世界上出土最大、最重的铜制礼器，享有“镇国之宝”的美誉。下列相关说法错误的是A．后母戊鼎由铜合金制成B．后母戊鼎的熔点高于纯铜C．碱式碳酸铜可用于干法炼铜D．废弃铜制品属于可回收垃圾【答案】B【解析】A．后母戊鼎由青铜制成，青铜是铜锡合金，A正确；B．合金的特点是熔点较组成合金的单一金属更低，硬度更大，所以后母戊鼎的熔点低于纯铜，B错误；C．碱式碳酸铜可以发生反应：，氧化铜可用于干法炼铜：，所以碱式碳酸铜可用于干法炼铜，C正确；D．废弃铜制品可回收利用，属于可回收垃圾，D正确；答案选B2．（2021·河北衡水中学一模）CuSO4在电镀、印染、颜料、农药等方面应用广泛。某实验小组用28.8g红色固体a(只含Cu或Cu2O中的一种)制备胆矾的路线如下：红色固体a蓝色溶液+红色固体b蓝色溶液胆矾下列推断正确的是A．红色固体a可能是CuB．反应I中参与反应的H2SO4的物质的量为0.2molC．试剂X一般选择稀盐酸和稀硝酸的混合物D．步骤III一般在坩埚中加热并灼烧【答案】B【解析】某实验小组用28.8g红色固体a(只含Cu或Cu2O中的一种)制备胆矾，该红色固体和足量稀硫酸反应后得到蓝色溶液和红色固体，则该固体为Cu2O。A．若红色固体a是铜，铜不与稀硫酸反应，步骤I不能得到蓝色溶液，A项错误；B．Cu2O的物质的量为=0.2mol，反应I为Cu2O+H2SO4═Cu+CuSO4+H2O，则参与反应的H2SO4的物质的量为0.2mol，故B正确；C．如果用稀硝酸和稀盐酸的混合物溶解铜，会引入杂质，C项错误；D．在坩埚中加热并灼烧，会失去结晶水，得不到胆矾，D项错误；故选B。3．（2021·内蒙古呼和浩特·一模）向27.2gCu和的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L，固体物质完全反应，得到标准状况下8.96LNO和的混合气体及溶液。在所得溶液中加入1.0的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2g．下列有关说法不正确的是A．Cu与的物质的量之比为2：1B．硝酸的物质的量浓度为2.4C．Cu、与硝酸反应后剩余为0.2molD．标况下，产生的体积为6.72L【答案】B【解析】A．设27.2gCu和的混合物中Cu物质的量为xmol，物质的量为ymol，加入氢氧化钠呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2g，根据铜守恒建立关系，64x+144y=27.2，98(x+2y)=39.2，解得x=0.2，y=0.1，因此Cu与的物质的量之比为2：1，故A正确；B．标准状况下8.96LNO和即物质的量为0.4mol，溶液加NaOH溶液至中性，得到n()=0.4mol+n()=0.4mol+1.0×1.0L=1.4mol，则硝酸的物质的量浓度为2.8，故B错误；C．标准状况下8.96LNO和即物质的量为0.4mol，根据氮元素守恒得到消耗的硝酸物质的量n()=0.4mol+2×(0.2+0.1×2)mol=1.2mol，根据B选项得到总的硝酸物质的量为1.4mol，因此Cu、与硝酸反应后剩余为0.2mol，故C正确；D．标准状况下8.96LNO和即物质的量为0.4mol，设NO物质的量为amol，物质的量为bmol，根据得失电子守恒得到x+y=0.4mol，3x+y=0.2mol×2+0.1mol×2×1，解得x=0.1，y=0.3，因此标况下，产生的体积为6.72L，故D正确。综上所述，答案为B。4．（2021·陕西宝鸡·一模）宝鸡是青铜器的故乡，青铜是我国较早使用的金属材料，下列与铜有关的说法正确的是A．青铜的主要成分为铜、锌合金，博物馆中贵重青铜器常放在银质托盘上B．铜的氧化物有CuO和Cu2O，它们在稀硫酸中反应原理相同C．《本草纲目》中载有一药物，名“铜青”，铜青是铜器上的绿色物质，则铜青就是青铜D．《淮南万毕术》中记载“曾青得铁则化为铜”，是古代湿法炼铜的方法，胆矾可作为湿法炼铜的原料【答案】D【解析】A．将青铜器放在银质托盘上，青铜器容易生成铜绿，A错误；B．Cu2O在稀硫酸中发生歧化反应：Cu2O+H2SO4==Cu+CuSO4+H2O，CuO在稀硫酸中发生反应，化合价无变化，故原理不同，B错误；C．铜青是碱式碳酸铜，和青铜不是一种物质，C错误；D．湿法炼铜利用单质铁置换出铜，故胆矾可用作原料，D正确；答案选D。5．（2022·贵州毕节·二模）明代宋应星著《天工开物》记载：“凡铜供世用，出山与出炉止有赤铜。以炉甘石或倭铅掺和，转色为黄铜，以砒霜等药制炼为白铜；矾、硝等药制炼为青铜；广锡掺和为响铜；倭铅和写为铸铜。初质则一味红铜而已”。下列说法错误的是A．青铜的硬度大于纯铜B．黄铜为铜铅合金，制造锣类乐器一般用黄铜C．在炉甘石(主要成分ZnCO3)上滴加稀盐酸有气体放出D．CuSO4·5H2O失去结晶水变为CuSO4的过程是化学变化【答案】B【解析】A．青铜为铜的合金，合金的硬度一般大于其金属单质，A正确；B．黄铜是铜、锌合金，B错误；C．ZnCO3与稀盐酸反应可以生成二氧化碳气体，C正确；D．CuSO4·5H2O和CuSO4为两种不同的纯净物，所以CuSO4·5H2O失去结晶水变为CuSO4的过程是化学变化，D正确；综上所述答案为B。6．（2021·广东·石门中学模拟预测）工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图：对上述流程中的判断正确的是A．试剂X可以是氨水，沉淀中含有铁的化合物B．工业上可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，但成本较