文档内容
第 04 讲 金属材料及金属矿物的开发利用
目 录
01 考情透视·目标导航.........................................................................................................................2
02 知识导图·思维引航.........................................................................................................................3
03 考点突破·考法探究.........................................................................................................................4
考点一 铜及其化合物.................................................................................................................4
知识点1 铜的性质...................................................................................................................4
知识点2 氧化铜和氧化亚铜...................................................................................................5
知识点3 氢氧化铜和氧化亚铜...............................................................................................5
知识点4 铜盐...........................................................................................................................6
知识点5 铜及其化合物的性质应用.......................................................................................6
考向1 考查铜及其化合物的性质与应用...............................................................................7
考向2 考查铜及其化合物的制备...........................................................................................9
考点二 金属材料及金属矿物的开发利用...............................................................................11
知识点1 金属材料.................................................................................................................11
知识点2 金属冶炼.................................................................................................................12
考向1 合金性质与金属材料的应用.....................................................................................14
考向2 金属矿物的开发利用.................................................................................................15
04 ........................................................................................................................................................16考点要求 考题统计 考情分析
2023全国乙卷第11题，6分 从近三年高考试题来看，铜及其化合物的性
2023湖北卷第18题，14分 质与应用和合金的组成、性质和应用仍是高
铜及其化合物的性质
2022山东卷第12题，4分 考的命题点；只有浙江考查了金属矿物的开
与应用
发利用。考查内容以金属及其化合物的性
2021湖北卷第2题，3分
质、合金的性质、金属的冶炼、提纯以及在
2020海南卷第7题，2分
日常生活、生产中的应用为主。题型以选择
2024山东卷第18题，13分
题和化工流程题为主。预测新的一年高考可
2023湖南卷第1题，3分
能会可能会在选择题中考查合金的性质和应
2023辽宁卷第2题，3分
用及金属矿物的开发利用，题目难度较小；
金属矿物的开发利用 2023辽宁卷第12题，3分
在工艺流程图题中考查铜及其化合物的转化
2022福建卷第6题，4分
与应用，题目综合性较强，难度较大。
2022广东卷1题，2分
2021河北卷1题，3分
复习目标：
1．能列举、描述、辨识铜及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。
2．了解合金的组成及其重要应用，能根据合金的性质分析生产、生活及环境中的某些常见问题。
3．能根据金属活动性顺序分析化学问题。考点一 铜及其化合物
知识点1 铜的性质
1.存在及位置：
（1）存在：在自然界中铜大多数主要以硫化铜存在，主要是辉铜矿（Cu S）、黄铜矿（CuFeS ）和斑铜
2 2
矿（Cu FeS）。铜还以游离态的形式存在自然铜是一种含铜矿石，成分是铜单质。
5 4
（2）位置：铜位于元素周期表中第4 周期 Ⅰ B 族，是人类最早使用的金属之一；铜元素是一种的变价金
属元素（+1、+2）。
2.原子结构
（1）铜（Cuprum）是一种金属元素，也是一种过渡元素，化学符号Cu，英文copper，原子序数29，原子
结构示意图为：
（2）核外电子排布式： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s 1 或[Ar] 3d 9 4s 1 ，价电子排布式： 3d 9 4s 1 。
3.物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
4.化学性质
①生成铜绿的化学方程式： 2Cu ＋ O ＋ CO ＋ H O == =Cu (OH) CO(绿色固体)。
2 2 2 2 2 3
②Cu和S反应的化学方程式： 2Cu ＋ S ===== Cu S。
2
③与浓硫酸共热的化学方程式： Cu ＋ 2H SO ( 浓 ) ===== CuSO ＋ SO ↑ ＋ 2H O。
2 4 4 2 2
④与稀硝酸反应的离子方程式： 3Cu ＋ 8H ＋ ＋ 2NO == =3Cu 2 ＋ ＋ 2NO↑ ＋ 4H O。
2
⑤与浓硝酸反应的离子方程式： Cu ＋ 4H ＋ ＋ 2NO == =Cu 2 ＋ ＋ 2NO ↑ ＋ 2H O。
2 2
⑥与FeCl 溶液反应的离子方程式： Cu ＋ 2Fe 3 ＋ == =2Fe 2 ＋ ＋ Cu 2 ＋ 。
3
5．铜的冶炼
（1）湿法炼铜： Fe ＋ CuSO == =FeSO ＋ C u。
4 4
（2）高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：2CuFeS＋4O=====Cu S＋3SO ＋2FeO(炉渣)
2 2 2 2
2Cu S＋3O======2Cu O＋2SO
2 2 2 2
2Cu O＋Cu S======6Cu＋SO ↑
2 2 2
（3）电解精炼铜：
粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有 Ag 、 Zn 、 Fe 、 Au 等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达
99.95%～99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，铜在阳极上失电子变为 Cu 2 ＋ ，用纯铜棒作阴
极， Cu 2 ＋ 在阴极上得电子生成铜。
知识点2 氧化铜和氧化亚铜
1.氧化铜
（1）物理性质：黑色难溶于水的固体。
（2）化学性质：与酸反应，可以用H、CO、Al还原出Cu。
2
①与酸反应(H＋)：CuO＋2H＋===Cu2＋＋HO
2
②与H 反应：H＋CuO Cu ＋ H O；
2 2 2
③与CO反应：CO＋CuO Cu ＋ CO
2
2.氧化亚铜
（1）物理性质：红色难溶于水的固体。
（2）化学性质：
①与酸反应(H＋)为Cu O ＋ 2H ＋ == =Cu ＋ Cu 2 ＋ ＋ H O 。
2 2
②Cu O遇到HNO 发生氧化反应生成Cu2＋。
2 3
③与H 反应： Cu O ＋ H ===== 2Cu ＋ H O。
2 2 2 2
④CuO加强热的反应： 4CuO ===== 2Cu O ＋ O ↑。
2 2
知识点3 氢氧化铜和氧化亚铜
1.物理性质：蓝色不溶于水的固体。
2.化学性质及应用：
（1）
反应①的化学方程式：Cu(OH) CuO ＋ H O；
2 2
反应②的离子方程式：Cu(OH) ＋2H＋===Cu2＋＋2HO。
2 2
反应③的化学方程式：RCHO + 2Cu(OH) +NaOH RCOONa + Cu O↓ + 3HO
2 2 2
（2）应用
利用新制 Cu(OH) 悬浊液检验有机化合物中含有的—CHO，乙醛与 Cu(OH) 反应的化学方程式：
2 2
CHCHO+2Cu(OH) +NaOH CHCOONa+Cu O↓+3HO。
3 2 3 2 2
知识点4 铜盐
1.Cu (OH) CO 的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，其受热分解的化
2 2 3
学方程式为Cu (OH) CO 2CuO ＋ H O ＋ CO ↑。
2 2 3 2 22.CuSO ·5H O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO ·5H O CuSO ＋ 5H O，蓝
4 2 4 2 4 2
色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO 遇水变蓝色(生成CuSO ·5H O)，可作为水的检验依据。
4 4 2
3.铜盐的毒性：铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人
们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。铜盐溶液有毒，主要是因为
Cu2＋作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质用
胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
知识点5 铜及其化合物的性质应用
1.区别红色物质Cu和Cu O的方法：向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为
2
Cu O，否则为Cu，反应的化学方程式为Cu O＋HSO ===CuSO＋Cu＋HO。
2 2 2 4 4 2
2.通常利用热的铜网（反应 2Cu ＋ O 2CuO）除去混合气体中的少量O。
2 2
3.Cu与稀HSO 不反应，但在通入O 的条件下，Cu可在稀HSO 中逐渐溶解：
2 4 2 2 4
2Cu ＋ O ＋ 2H SO == =2CuSO ＋ 2H O。
2 2 4 4 2
4.无水硫酸铜只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。
5.CuO用于有机化合物中的元素分析——李比希法
将准确称量的样品置于一燃烧管中，经红热的氧化铜氧化后，再将其彻底燃烧成二氧化碳和水，用纯的氧
气流把它们分别赶入烧碱石棉剂（附在石棉上粉碎的氢氧化钠）及高氯酸镁的吸收管内，前者将排出的二
氧化碳变为碳酸钠，后者吸收水变为含有结晶水的高氯酸镁，这两个吸收管增加的重量分别表示生成的二
氧化碳和水的重量，由此即可计算样品中的碳和氢的含量。
6.利用新制Cu(OH) 悬浊液检验有机化合物中含有的 — CHO ，如乙醛与Cu(OH) 反应的化学方程式：
2 2
CHCHO+2Cu(OH) +NaOH CHCOONa+Cu O↓+3HO
3 2 3 2 2
7.Cu用作醇催化氧化的催化剂。
考向1 考查铜及其化合物的性质与应用
例1（2024·安徽安庆·三模） 铜及其重要化合物在生产中有着重要的应用。辉铜矿(主要成分Cu S)可以用
2
于制铜，制得的粗铜通过电解法进行精炼。Cu S与浓硝酸反应可得Cu(NO )。Cu在O 条件下能与氨水反
2 3 2 2
应生成[Cu(NH )]2+。向稀硫酸中加入Cu O，溶液变蓝色并有紫红色固体产生。2022年诺贝尔化学奖授予
3 4 2
了点击化学领域的三位科学家。一价铜催化的叠氮化物-炔烃环加成反应可谓点击化学中的第一个经典之
作，催化剂CuCl是白色难溶于水的化合物，溶于较浓盐酸时生成H[CuCl ] (强酸)。
2
上述叙述过程涉及的离子方程式，不正确的是
A．Cu S与浓硝酸反应：
2
B．Cu O溶于稀硫酸：Cu O+2H+=Cu+Cu2++H O
2 2 2C．Cu在O 存在下与氨水反应：
2
D．CuCl溶于较浓盐酸：CuCl+Cl-=[CuCl ]-
2
【答案】A
【分析】在书写离子方程式时要遵循电荷守恒、原子守恒，若为氧化还原反应，同时还要符合电子守恒，
结合物质的存在形式及拆分原则分析判断。
【解析】A．浓硝酸具有强氧化性，Cu S与浓硝酸反应时，硫元素的氧化产物为HSO ，Cu为氧化为
2 2 4
Cu(NO )，浓硝酸被还原为NO 气体，同时反应产生HO，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得反
3 2 2 2
应的离子方程式应该为：Cu S+12H++10 =2Cu2++10NO↑+ +6H O，A项错误；B．Cu O在酸性条件
2 2 2 2
下会发生歧化反应，产生Cu、Cu2+、HO，则Cu O加入到稀硫酸中，反应产生Cu单质、CuSO 、HO，
2 2 4 2
离子方程式为：Cu O+2H+=Cu+Cu2++H O，B正确；C．Cu在O 存在下能与氨水反应生成[Cu(NH )]2+，在
2 2 2 3 4
碱性环境中，O 得到电子转化生成OH-，离子方程式应该为：2Cu+O +8NH·H O=[Cu(NH )]2++4OH-
2 2 3 2 3 4
+6H O，C正确；D．CuCl是白色难溶于水的化合物，溶于较浓盐酸时生成强酸H[CuCl ]，则该反应的离
2 2
子方程式应该为：CuCl+Cl-=[CuCl ]-，D正确；故合理选项是A。
2
【题后归纳】铜及其化合物的颜色、状态及溶解性
物质 颜色 状态及溶解性 物质 颜色 状态及溶解性
紫 红 色 ，
固态，难溶于非氧化性 粉末，易溶于水，水溶
Cu 有 金 属 光 CuSO 白色
4
酸，易溶于强氧化性酸 液呈蓝色
泽
CuO 黑色 粉末，可溶于酸溶液 CuSO ·5HO 蓝色 晶体
4 2
固体，难溶于水，可溶
粉末，难溶于水，可溶
Cu O 砖红色 于酸溶液(生成 Cu 和 Cu (OH) CO 绿色
2 2 2 3
于酸溶液
Cu2+)
CuCl 难溶于水，可溶于酸溶
白色 粉末，难溶于水 Cu(OH) 蓝色
2
CuI 液
粉末，难溶于水及非氧
CuS 黑色 [Cu(NH )]2+ 深蓝色 络合离子，溶于水
3 4
化性强酸
【变式训练1】（2024·安徽阜阳·模拟预测）某同学进行如下实验：
实验 实验现象
溶液变蓝，液面上方呈浅红棕色；至不再产生气泡
ⅰ 将铜粉加入试管中，再加入稀
时，铜粉有剩余，余液呈酸性
继续向ⅰ中试管加入少量固体
ⅱ 又产生气泡，铜粉减少，液面上方呈浅红棕色
ⅲ 继续向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸 又产生气泡，铜粉减少，液面上方呈浅红棕色
下列说法不正确的是A．铜与硝酸反应中，硝酸氧化性与氢离子、硝酸根浓度均有关
B．ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释
C．继续向ⅰ中试管加入少量硫酸铜固体，也能发生ⅱ、ⅲ现象
D．用一定浓度的 与 也能使铜粉溶解
【答案】C
【分析】i.将铜粉加入试管中，再加入稀HNO，稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜，溶液变蓝，开始产生
3
无色气体，无色气体又变为红棕色；铜粉有剩余，溶液为酸性；ii.继续向i中试管加入少量固体NaNO ，
3
由于铜粉剩余，溶液为酸性，加入硝酸钠，等同于加入了稀硝酸，所以稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸
铜，产生无色气体，无色气体又变为红棕色，同时可知推论i中的酸性是硝酸有剩余；iii. 继续向ⅰ中试管
滴加几滴浓硫酸，溶液酸性增强，硝酸根离子氧化性增强，又和铜反应产生NO气泡，铜粉减少，液面上
方呈浅红棕色；
【解析】A．由ⅰ、ⅱ分析可知ⅰ还有硝酸剩余，不能将铜全部溶解，故硝酸氧化性和氢离子、硝酸根浓
度均有关，A正确；B．ⅰ、ⅱ铜粉减少的原因均为硝酸和铜发生了氧化还原反应，能用相同的离子反应
解释，B正确；C．铜离子是氧化产物，增大铜离子浓度铜的还原
性减弱，不会发生反应，C错误；D．硝酸根离子在酸性条件下具有强化性，可以将铜氧化，故用一定浓
度的 与 也能使铜粉溶解，D正确；故选C。
【变式训练2】（2024·湖南长沙·一模）部分含铜物质的分类与相应铜元素的化合价关系如图所示。下列说
法正确的是
A．a、d均易溶于水
B．b既有氧化性又有还原性
C．加热条件下f与单质硫反应生成d
D．向固体c中通入 气体生成e
【答案】B
【分析】a为 为 为 为 为 为 。
【解析】 ．a为 为 ，二者均为难溶于水的黑色粉末，故A错误；B．b为 的化合
价为 价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性，故B正确；C． 与硫加热时生成 ，故C错
误；D．向固体 中通入 气体生成 和水，故D错误；选B。考向2 考查铜及其化合物的制备
例2（2024·河北衡水·模拟预测）以含有少量杂质Fe的粗铜为原料，制备蓝矾( )的工艺流程
如下图所示：
下列说法正确的是
A．“溶解”时，若忽略少量的杂质铁，理论上硫酸和硝酸的物质的量之比为3∶2
B．气体A为酸性氧化物，可与适量的氧气和水反应生成硝酸，循环利用
C．物质X可以使用氨水，且X过量对产物无影响
D．“操作Z”为蒸发结晶、趁热过滤
【答案】A
【分析】粗铜加稀硫酸、稀硝酸溶解，得NO和铜离子的溶液，往溶液中加物质X沉淀Fe3+，过滤，所得
滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得蓝矾。
【解析】A．“溶解”时，若忽略少量的杂质铁，据 可知，要使
H+与 的物质的量比为4：1(8：2)，则理论上HSO 和HNO 的物质的量之比为3∶2，故A正确；B．气
2 4 3
体A为NO，不属于酸性氧化物，故B错误；C．若物质X为氨水，则过量氨水会沉淀Cu2+，即生成
Cu(OH) 沉淀，使蓝矾产量降低，故C错误；D．“操作Z”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，故D错误；故
2
答案为：A。
【变式训练1】（23-24高三上·甘肃兰州·期中）通过下列实验以印刷线路板碱性蚀刻废液(主要成分为
[Cu(NH )]Cl )为原料制备还原性物质CuCl。下列说法不正确的是
3 4 2
A．“沉铜”得到的沉淀主要为Cu(OH)
2
B．“还原”时离子方程式为SO +Cu2++Cl-+H O=CuCl↓+SO +2H+
2
C．“过滤”、“洗涤”时应该在隔绝空气的条件下进行
D．可循环利用的物质为HSO
2 4
【答案】B
【分析】碱性蚀刻废液(主要成分为[Cu(NH )]Cl )加足量NaOH将铜转化为氢氧化铜沉淀，过滤后将氢氧化
3 4 2
铜溶于稀硫酸，得到硫酸铜溶液，再加入亚硫酸钠、NaCl再还原成CuCl，过滤、洗涤得到CuCl。
【解析】A．由上述分析可知“沉铜”得到的沉淀主要为Cu(OH) ，故A正确；B．该反应不满足电荷守
2恒，正确的离子方程式为：SO +2Cu2++2Cl-+H O=2CuCl↓+SO +2H+，故B错误；C．CuCl易被氧化，因
2
此“过滤”、“洗涤”时应该在隔绝空气的条件下进行，以防止其氧化，故C正确；D．由B中反应可知
还原过程中生成硫酸，可在酸溶时循环利用，故D正确；故选：B。
【变式训练2】（2024·海南·一模）铁、铜及其化合物之间的转化具有重要应用。下列说法错误的是
A．常温下使用铁质容器盛装浓硫酸
B．氯化铁溶液在聚合物的基材上蚀刻出铜电路
C．电解精炼铜时，粗铜连电源的正极
D．饱和 溶液中滴加稀氨水制备氢氧化铁胶体
【答案】D
【解析】A．常温下浓硫酸可以使铁钝化，所以常温下可以使用铁质容器盛装浓硫酸，A项正确；B．氯化
铁溶液在聚合物的基材上蚀刻出铜电路的反应：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+，B项正确；C．电解精炼铜时，粗铜
作阳极，应连电源的正极，C项正确；D．饱和 溶液中滴入沸水中才能制备氢氧化铁胶体，D项错
误；故选：D。
考点二 金属材料及金属矿物的开发利用
知识点1 金属材料
1．合金
（1）概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
（2）成分：一种金属为主，另一种或几种是金属或非金属。即合金中一定含金属元素，可能含非金属元
素(如钢中含碳) 。
（3）性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属的低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。
【特别提醒】①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含
金属元素。合金一定是混合物，没有固定的熔、沸点。
②常温下，多数合金是固，但钾、钠合金呈液态。
③合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同
于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
（4）新型合金及重要应用
①“蛟龙”号载人潜水器的耐压球壳用钛合金制造，利用了钛合金的硬度大、机械强度高、耐腐蚀等性
质。②喷气式飞机的发动机叶片由镍钴合金制造，利用了其熔点高、耐高温的性质。
2．常见金属材料及应用
（1）金属材料的工业分类
黑色金属材料 有色金属材料
铁、铬、锰以及它们的合金 除黑色金属以外的其他金属及其合金
（2）黑色金属材料——钢铁
①钢是用量最大、用途最广的合金。
②钢
（3）有色金属材料——铜和铝
①铝及铝合金
②铜及铜合金
【特别提醒】合金的组成与性质
（1）构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元
素。合金一定是混合物。
（2）常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。
（3）合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面
不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
知识点2 金属冶炼
1.金属在自然界中的存在
（1）化合态—在金属化合物中，金属元素都显正价
（2）游离态—金、铂等极少数金属
2.金属冶炼的实质
金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即： M n ＋ ＋ n e － == =M (写反应通式，用M表示金
属)。
3.金属冶炼的一般步骤
4.金属冶炼的方法——金属活动顺序与金属冶炼的关系
①电解法：适合冶炼金属活动性很强的金属(一般指在金属活动性顺序中排在锌前面的金属)。
工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为a．2NaCl(熔融)===== 2Na ＋ Cl ↑
2
b．MgCl (熔融)===== Mg ＋ Cl ↑
2 2
【注意】不能电解MgO，熔点高，成本高。
c．2Al O===== 4Al ＋ 3O ↑。
2 3 2
【注意】不能电解AlCl ，AlCl 是共价化合物，液态时几乎不导电。
3 3
②热还原法：用还原剂(C、CO、H、Al等)还原金属氧化物，适合较活泼的金属。
2
a．CO还原Fe O：Fe O＋4CO===== 3Fe ＋ 4CO ；
3 4 3 4 2
b．C还原ZnO：ZnO＋C===== Zn ＋ CO↑ ；或2ZnO＋C===== Zn ＋ CO ↑
2
c．H 还原WO：WO＋3H===== W ＋ 3H O。
2 3 3 2 2
【注意】在高炉炼铁中，加入的还原剂是焦炭，但反应中真正作还原剂的是CO。
③热分解法：适用于不活泼的金属，如Hg和Ag。由HgO冶炼Hg的化学方程式： 2HgO ===== 2Hg ＋
O↑；由Ag O冶炼Ag的化学方程式：2Ag O ===== 4Ag ＋ O ↑。
2 2 2 2
5.铝热反应
Al和某些金属氧化物在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属
实验原理
单质呈熔融态且易与Al O 分离
2 3
实验
装置
实验 ①镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温
现象 度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为 2Al ＋
结论 Fe O ===== 2Fe ＋ Al O
2 3 2 3
原理 ①制取熔点较高、活泼性弱于 Al的金属铬、锰、钨等；②金属焊接，如野外焊
应用 接钢轨等
【特别提醒】铝热反应的三个注意事项
①铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与金属活动性顺序中排在铝之后的金属的氧化物反
应。
②铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。Mg条、KClO 的作用是产生高温，引发铝热反
3
应。
③铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
6.特殊金属的冶炼方法：
有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如
Na＋KCl=====K↑＋NaCl
2RbCl＋Mg=====MgCl ＋2Rb↑等
2主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进
行。
考向1 合金性质与金属材料的应用
例1（2024·山东·模拟预测）镧镍合金是一种具有实用价值的新型储氢合金材料。下列说法不正确的是
A．镧镍合金能大量吸收 形成金属氢化物
B．镍属于过渡元素，位于元素周期表d区
C．氢能是理想能源，具有来源广、热值高、无污染等优点
D．合金的熔点一定比各成分金属的熔点低
【答案】D
【解析】A．镧镍合金能大量吸收H，并与H 结合成金属氢化物，金属氢化物稍稍加热又容易分解，所以
2 2
可用作储氢材料，A正确；B．镍是28号元素，属于过渡元素，位于元素周期表d区，B正确；C．氢能是
理想能源，具有来源广、热值高、无污染等优点，C正确；D．合金的熔点一般比各成分金属的熔点低，
但不是一定低，比如汞合金的熔点比汞高，D错误；故选D。
【变式训练1】（23-24高三上·辽宁沈阳·期中）化学与生活、生产、社会密切相关，下列说法正确的是
A．制造镍氢电池使用的储氢合金是一类能与氢气结合成金属氢化物的材料，如钛锆合金，镧镍合金等
B． 等漂白剂均是利用强氧化性达到漂白效果
C．用于制作大运会火炬塔塔身的钛合金板具有硬度低、延展性好等特点
D．天和核心舱电推进系统腔体的氮化硼陶瓷属于传统无机非金属材料
【答案】A
【解析】A．储氢合金是一种新型合金，一定条件下能吸收氢气和能放出氢气。循环寿命性能优异，并可
被用于大型电池，尤其是电动车辆、混合动力电动车辆、高功率应用等等，故A正确；B．二氧化硫的漂
白是化合型漂白，不是利用强氧化性，故B错误；C．钛合金硬度大，强度高，耐腐蚀，故C错误；D．
氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，故D错误；故选A。
【变式训练2】（23-24高三上·湖北孝感·开学考试）我国古典文献中有丰富的化学知识。《格古要论》
云：鍮石，自然铜之精也。今炉甘石(主要成分 )炼成者，假鍮也。崔昉《外丹本草》云：铜一斤，
炉甘石一斤，炼之成(假)鍮石。下列说法错误的是
A．假鍮石比鍮石更方便冲压成型 B．假鍮石的炼制过程会有气体产生
C．假鍮石的主要材质为合金 D．假鍮石的炼制过程涉及氧化还原反应
【答案】A
【解析】A．鍮石是纯铜，假鍮石是铜锌合金，合金硬度比其成分金属的大，假鍮石硬度大相对不方便冲
压成型，A错误；B．假鍮石炼制过程涉及反应： 、
等，有气体生成，B正确；C．假鍮石是铜锌合金，C正确；D．假鍮石炼制过程涉及反应，该反应为氧化还原反应，D正确；故答案选A。
考向2 金属矿物的开发利用
例2（2024·辽宁葫芦岛·一模）下列有关金属的工业制法中，正确的是
A．制铜：火法炼铜，即将黄铜矿 受热分解以获得铜单质
B．制铁：以铁矿石、焦炭、石灰石为原料，CO还原得铁
C．制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体， 还原得镁
D．制铝：从铝土矿制得氯化铝固体，再电解熔融的氯化铝得到铝
【答案】B
【解析】A．黄铜矿(CuFeS)中Fe的化合价为＋2，工业上用黄铜矿冶炼铜的反应：8CuFeS＋21O
2 2 2
8Cu＋4FeO＋2Fe O＋16SO ，该反应不是分解反应，故A错误；B．工业上常用CO在高温下还原铁矿石
2 3 2
炼铁：3CO+Fe O 2Fe+3CO ，故B正确；C．工业上以海水为原料，经过一系列过程获得无水氯化
2 3 2
镁，工业制镁是电解熔融氯化镁：MgCl (熔融) Mg+Cl ↑，故C错误；D．因为氯化铝是共价化合物，
2 2
熔融状态下氯化铝不电离，也不导电，工业制铝是电解熔融的氧化铝：2Al O(熔融) 4Al+3O ↑，故
2 3 2
D错误；故选B。
【变式训练1】（2024·湖南·二模）将含氧化铜的矿石与焦炭混合，在高温条件下可以冶炼金属铜，该冶炼
方法属于
A．电解冶炼法 B．热还原法 C．热分解法 D．物理分离法
【答案】B
【解析】冶炼金属铜的反应为氧化铜与焦炭在高温条件反应生成铜和一氧化碳，该冶炼方法属于热还原
法，故选B。
【变式训练2】（2024·江苏南通·模拟预测）工业用镁还原 制备金属Ti，工艺流程如图。下列说法不
正确的是
A．工业上可通过电解熔融 制取金属Mg
B．用金属Mg还原 过程中需要通入 作保护气
C．“真空蒸馏”的目的是使Mg、 气化，实现与Ti的分离
D．制得海绵钛中含有少量金属Mg，可以用稀盐酸浸泡除Mg【答案】B
【分析】工业生产一般采用电解熔融 的方法制镁，所得Mg通过“高温还原” 、发生反应
制取金属钛，再经过真空蒸馏提纯钛等步骤得到钛产品。
【解析】A．由于MgO的熔点高，电解MgO制备金属Mg能耗大，工业生产一般采用电解熔融的
方法制镁，故A正确；B．点燃下金属镁和 能反应，则用金属镁还原过程中不能用作保护气，可通入
Ar作保护气，故B错误；C．真空蒸馏时，需要将金属Mg、 分离除去，由于金属钛的熔点很高，
因此真空蒸馏的目的是为了降低单质Mg和 的沸点，使Mg、 气化，实现与Ti的分离，故C
正确；D．制得海绵钛中含有少量金属Mg，Ti常温下不与稀盐酸反应，Mg反应，因此可以用稀盐酸浸泡
除Mg，故D正确；故选B。
1．（2023·湖南卷）中华文化源远流长，化学与文化传承密不可分。下列说法错误的是
A．青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金
B．长沙走马楼出土的竹木简牍主要成分是纤维素
C．蔡伦采用碱液蒸煮制浆法造纸，该过程不涉及化学变化
D．铜官窑彩瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成
【答案】C
【解析】A．四羊方尊由青铜制成，在当时铜的冶炼方法还不成熟，铜中常含有一些杂质，因此青铜属合
金范畴，A正确；B．竹木简牍由竹子、木头等原料制成，竹子、木头的主要成分为纤维素，B正确；C．
蔡伦用碱液制浆法造纸，将原料放在碱液中蒸煮，原料在碱性环境下发生反应使原有的粗浆纤维变成细
浆，该过程涉及化学变化，C错误；D．陶瓷是利用黏土在高温下烧结定型生成硅酸铝，D正确；故答案
选C。
二氧化碳，是非氧化还原反应，反应Ⅲ是NaSO 和CuSO 反应生成Cu O，是氧化还原反应，故A错误；
2 3 4 2
B．低温真空蒸发主要目的是防止 被氧化，而不是 ，故B错误；C．经分析溶液Y的成分
是NaSO 溶液，可循环用于反应Ⅱ的操作单元吸收SO 气体(气体Ⅰ)，故C正确；D．制取 总反应方
2 3 2
程式是2CuSO +3Na SO = Cu O+2SO ↑+3Na SO ，化合物X是指NaSO ，若 产量不变，增大
4 2 3 2 2 2 4 2 3
比，多的NaSO 会消耗氢离子，用于控制pH值，可减少 的量，故D正确；答案CD。
2 3
2．（2023·山东卷）利用热再生氨电池可实现 电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两
室均预加相同的 电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是A．甲室 电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应为：
D． 扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室 电极溶解，变为铜离子与氨气形成
，因此甲室 电极为负极，故A错误；B. 再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为
阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明
显不利于电池反应正常进行，故B错误；C. 左侧负极是 ，正极是
，则电池总反应为： ，故C正确；D. 扩散到乙室会与铜
离子反应生成 ，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，
故D正确。综上所述，答案为CD。
3．（2023·全国卷）一些化学试剂久置后易发生化学变化。下列化学方程式可正确解释相应变化的是
A 硫酸亚铁溶液出现棕黄色沉淀
B 硫化钠溶液出现浑浊颜色变深
C 溴水颜色逐渐褪去
D 胆矾表面出现白色粉末
【答案】D
【解析】A．溶液呈棕黄色是因为有Fe3+，有浑浊是产生了Fe(OH) ，因为硫酸亚铁久置后易被氧气氧化，
3
化学方程式为：12FeSO +3O +6H O=4Fe (SO )+4Fe(OH) ↓，A错误；B．硫化钠在空气中易被氧气氧化为
4 2 2 2 4 3 3
淡黄色固体硫单质，使颜色加深，化学方程式为：2NaS+O+2H O=4NaOH+2S↓，B错误；C．溴水的主要
2 2 2
成分是溴和水，它们会反应，但速度很慢，Br +H O HBrO+HBr，2HBrO=2HBr+O ，所以溴水放置太久
2 2 2
会变质。但不是生成高溴酸，所以选项中的化学方程式错误，C错误；D．胆矾为CuSO ·5H O，颜色为蓝
4 2
色，如果表面失去结晶水，则变为白色的CuSO ，化学方程式为：CuSO ·5H O=CuSO +5H O，方程式正
4 4 2 4 2确，D正确；故选D。
4.（2022·浙江卷）下列说法不正确的是
A．用标准液润洗滴定管后，应将润洗液从滴定管上口倒出
B．铝热反应非常剧烈，操作时要戴上石棉手套和护目镜
C．利用红外光谱法可以初步判断有机物中具有哪些基团
D．蒸发浓缩硫酸铵和硫酸亚铁(等物质的量)的混合溶液至出现晶膜，静置冷却，析出硫酸亚铁铵晶体
【答案】A
【解析】A．用标准液润洗滴定管，要将整个滴定管内壁进行润洗，因此，应将润洗液的一部分从滴定管
上口倒出，另一部分从滴定管下口放出，A说法不正确；B．铝热反应非常剧烈，反应过程中放出大量的
热，有大量火星飞溅出来，因此，在操作时要戴上石棉手套和护目镜以保护手和眼睛，B说法正确；C．
有机物中的基团在红外光谱中会呈现出其特征谱线，因此，可以利用红外光谱法初步判断有机物中具有哪
些基团，C说法正确；D．硫酸亚铁铵的溶解度随着温度降低而减小，蒸发浓缩硫酸铵和硫酸亚铁(等物质
的量)的混合溶液至出现晶膜，溶液达到饱和状态，静置冷却后，由于在该温度下的混合体系中硫酸亚铁铵
的溶解度最小，因此，析出的晶体是硫酸亚铁铵晶体，D说法正确。综上所述，本题选A。
5.（2021·河北卷）“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Fe O
2 3
【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Fe O，可用于冶炼铁，故D正确；故选C。
2 3
6．（2024·山东卷）以铅精矿(含 ， 等)为主要原料提取金属 和 的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）“热浸”时，难溶的 和 转化为 和 及单质硫。溶解等物质的量的 和时，消耗 物质的量之比为 ；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时 挥发外，
另一目的是防止产生 (填化学式)。
（2）将“过滤Ⅱ”得到的 沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属 “电解I”阳极
产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为 。
（3）“还原”中加入铅精矿的目的是 。
（4）“置换”中可选用的试剂X为 (填标号)。
A． B． C． D．
“置换”反应的离子方程式为 。
（5）“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作 (填“阴极”或“阳极”)。
【答案】（1）1：1 H S
2
（2）热浸
（3）将过量的Fe3+还原为Fe2+
（4）C
（5）阳极
【分析】本题以铅精矿(含 ， 等)为主要原料提取金属 和 ， “热浸”时，难溶的 和
转化为 和 及单质硫， 被还原为Fe2+，过滤I除掉单质硫滤渣，滤液中
在稀释降温的过程中转化为PbCl 沉淀，然后用饱和食盐水热溶，增大氯离子浓度，使PbCl 又转化为
2 2
，电解得到Pb；过滤II后的滤液成分主要为 、FeCl 、FeCl ，故加入铅精矿主要将FeCl
2 3 3
还原为FeCl ，试剂X将 置换为Ag，得到富银铅泥，试剂X为铅，尾液为FeCl 。
2 2
【解析】（1）“热浸”时， 将 和 中-2价的硫氧化为单质硫， 被还原为Fe2+，在这个过
程中Pb和Ag的化合价保持不变，所以等物质的量的 和 时，S2-物质的量相等，所以消耗 的物
质的量相等，比值为1：1；溶液中盐酸浓度过大，这里主要考虑氢离子浓度会过大，会生成HS 气体。
2
（2）“过滤Ⅱ”得到的 沉淀反复用饱和食盐水热溶，会溶解为 ，电解 溶液制备金
属 ， 在阴极产生，阳极Cl-放电产生Cl， 尾液成分为FeCl ，FeCl 吸收Cl 后转化为FeCl ，可以在
2 2 2 2 3
热浸中循环使用。
（3）过滤Ⅱ所得的滤液中有过量的未反应的Fe3+，根据还原之后可以得到含硫滤渣，“还原”中加入铅精
矿的目的是是将将过量的Fe3+还原为Fe2+。
（4）“置换”中加入试剂X可以可以得到富银铅泥，为了防止引入其他杂质，则试剂X应为Pb，发生的
反应为： 。
（5）“电解II”中将富银铅泥制成电极板，电解Ⅱ得到金属银和金属铅，将银和铅分离出来，所以不可能
作为阴极，应作为阳极板，阳极放电视，银变成阳极泥而沉降下来，铅失电子为Pb2+，阴极得电子得到
Pb，所以电极板应作阳极。7．（2023·湖北卷）学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题：
（1）铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为_______，装置B的作用为_______。
（2）铜与过量 反应的探究如下：
实验②中Cu溶解的离子方程式为_______；产生的气体为_______。比较实验①和②，从氧化还原角度说
明 的作用是_______。
（3）用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X
在惰性氛围下加热，mgX完全分解为ng黑色氧化物Y， 。X的化学式为_______。
（4）取含X粗品0.0500g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指
示剂，用 标准溶液滴定，滴定终点时消耗 标准溶液15.00mL。(已知：
， )标志滴定终点的现象是_______，粗品中X的相对含量
为_______。
【答案】（1）具支试管 防倒吸
（2）Cu+H O+2H+= Cu2++2H O O 增强了HO 的氧化性，既不是氧化剂，又不是还原剂
2 2 2 2 2 2
（3）CuO
2
（4）溶液蓝色消失，且半分钟不恢复原来的颜色 96%
【解析】（1）由图可知，仪器A的名称为具支试管；铜和浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮，其中二氧
化氮易溶于水，需要防倒吸，则装置B的作用为防倒吸；
（2）根据实验现象，铜片溶解，溶液变蓝，可知在酸性条件下铜和过氧化氢发生反应，生成硫酸铜，离
子方程式为：Cu+H O+2H+= Cu2++2H O；硫酸铜可以催化过氧化氢分解生成氧气，则产生的气体为O；在
2 2 2 2
铜和过氧化氢的反应过程中，氢元素的化合价没有发生变化，故从氧化还原角度说明 的作用是：既不是
氧化剂，又不是还原剂；
（3）在该反应中铜的质量m(Cu)=n× ，因为 ，则m(O)= ，则X的化学式
中铜原子和氧原子的物质的量之比为： ，则X为CuO；
2（4）滴定结束的时候，单质碘消耗完，则标志滴定终点的现象是：溶液蓝色消失，且半分钟不恢复原来
的颜色；在CuO 中铜为+2价，氧为-1价，根据2CuO~3I， ，可以得到关系式：
2 2 2
2CuO~3I~6SO2-，则n(CuO)=(1/3)×0.1mol/L×0.015L=0.0005mol，粗品中X的相对含量为
2 2 2 3 2
0.0005×96/0.048=96%。
