文档内容
考点 12 金属材料
1．3年真题考点分布
考点分布
年份 卷区
铜及其化合物的性质 合金及金属材料 金属的冶炼 综合应用
江苏 √
广东 √
山东 √
2022
湖北 √
海南 √
福建 √
湖北 √
河北 √
广东 √
2021
辽宁 √
江苏 √
浙江 √
海南 √
2020
北京 √
2．命题规律及备考策略
【命题规律】近3年新高考卷对于该专题主要考查：
1．铜及其化合物的性质及应用
2．合金及金属材料
3．金属的冶炼
【备考策略】熟练掌握铜及其化合物之间的转化关系，熟悉各物质的特特殊性质及其应用；明确元素化合物和
化学反应原理、物质结构和性质之间的联系。关注生活中的合金，了解其应用。
【命题预测】高考对本部分内容的考查以金属及其化合物的性质、合金的性质、金属的冶炼和提纯在日常生活、
生产中的应用为主，高考题型有选择题、实验题、化学工艺流程题等。尤其是以金属及其化合物化工生产为背
景的工艺流程题和综合实验题是考查的热点。
考法 1 铜及其重要化合物
1．铜的性质
（1）物理性质：铜是紫红色金属，具有良好的导电性、导热性和延展性。
（2）化学性质①2Cu+O +CO +H O Cu （ OH ） CO
2 2 2 2 2 3
②2Cu+S Cu S
2
③与氧化性酸反应
浓硫酸：Cu+2H SO （ 浓 ） CuSO +SO ↑ +2H O
2 4 4 2 2
浓硝酸： Cu + 4HNO （浓） Cu （ NO ） + 2NO ↑ + 2H O
3 3 2 2 2
稀硝酸： 3Cu + 8HNO （ 稀 ） 3Cu （ NO ） + 2NO ↑ + 4H O
3 3 2 2
④与铁盐、银盐溶液反应
银盐溶液： 2 Ag + + Cu 2 Ag+Cu 2+
铁盐溶液： 2Fe 3+ +Cu 2Fe 2+ +Cu 2+
2．氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜（CuO） 氧化亚铜（Cu O）
2
颜色 黑色 砖红色
与酸反应（H+） CuO+2H + Cu 2+ +H O Cu O+2H+ Cu2++Cu+H O
2 2 2
与H 反应 CuO+H Cu+H O Cu O+H 2Cu+H O
2 2 2 2 2 2
转化关系 4CuO 2Cu O+O↑
2 2
3．氢氧化铜
（1）物理性质：蓝色不溶于水的固体。
（2）化学性质及应用
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 + Cu 2+ +2H O。
2 2
反应③的化学方程式：CHCHO+2Cu（OH）+NaOH CHCOONa+Cu O↓+3H O
3 2 3 2 2
4．铜盐
（1）碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分。
①受热分解：Cu （ OH ） CO 2CuO+CO ↑ +H O
2 2 3 2 2
②与稀HSO 反应 ： Cu （ OH ） CO +4H + 2Cu 2+ +CO ↑ +3H O
2 4 2 2 3 2 2
（2）硫酸铜
①CuSO ·5HO俗称蓝矾、胆矾，为蓝色晶体
4 2
②CuSO 为白色粉末
4
③CuSO ·5HO的不稳定性：CuSO · 5H O CuSO +5H O
4 2 4 2 4 2
④CuSO 检验水的反应：CuSO +5H O CuSO · 5H O
4 4 2 4 2
（3）铜盐溶液有毒，主要是因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
可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
【典例1】（2023·北京等级考）资料显示，I 可以将Cu氧化为Cu2+。某小组同学设计实验探究Cu被I 氧化的
2 2
产物及铜元素的价态。已知：I 易溶于KI溶液，发生反应I+I－ I－（红棕色）；I 和I－氧化性几乎相同。
2 2 3 2 3
I．将等体积的KI溶液加入到mmol铜粉和nmol I（n＞m）的固体混合物中，振荡。实验记录如下：
2
实验 c（KI） 实验现象
极少量I 溶解，溶液为淡红色；充分反应后，红
Ⅰ 0.01mol·L－1 2
色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为淡红色
部分I 溶解，溶液为红棕色；充分反应后，红色
Ⅱ 0.1mol·L－1 2
的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为红棕色
I 完全溶解，溶液为深红棕色；充分反应后，红色
Ⅲ 4mol·L－1 2
的铜粉完全溶解，溶液为深红棕色
（1）初始阶段，Cu被氧化的反应速率：实验Ⅰ__________（填“＞”“＜”或“＝”）实验Ⅱ。
（2）实验Ⅲ所得溶液中，被氧化的铜元素的可能存在形式有[Cu(HO)]2+（蓝色）或[CuI]－（无色），进行
2 4 2以下实验探究：
步骤A．取实验Ⅲ的深红棕色溶液，加入CCl ，多次萃取、分液。
4
步骤B．取分液后的无色水溶液，滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色，并逐渐变深。
ⅰ．步骤a的目的是_____________________。
ⅱ．查阅资料，2Cu2++4I－ 2CuI↓+I，[Cu（NH ）] +（无色）容易被空气氧化。
2 3 2
用离子方程式解释步骤b的溶液中发生的变化：______________。
（3）结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是
____________________。分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体，洗涤后得到白色沉淀，加入浓KI溶液，
__________（填实验现象），观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是____________________。
（4）上述实验结果，I 仅将Cu氧化为+1价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了I 能将Cu氧化为
2 2
Cu2+。装置如图所示，a、b分别是_____________。
（5）运用氧化还原反应规律，分析在上述实验中Cu被I 氧化的产物中价态不同的原因：_________。
2
【解析】因I 溶解度较小，Cu与I 接触不充分，将转化为I－可以提高Cu与I－的接触面积，提高反应速率。加
2 2 3 3
入CCl ，I+I－ I－平衡逆向移动，I 浓度减小，I－浓度增加，[CuI]－浓度增加，加入氨水后转化为[Cu
4 2 3 2 2
（NH ）]+，被氧化为[Cu（NH ）]2+，故而产生无色溶液变为蓝色溶液的现象。（1）提高KI浓度，便于提高
3 2 3 4
I－的浓度，与Cu接触更加充分，Cu与I－的反应速率加快，故实验Ⅰ＜实验Ⅱ。（2）加入CCl ，I+I－ I
3 3 4 2 3
－平衡逆向移动，I 浓度减小，I－浓度增加，其目的为：除去I－，防止干扰后续实验。加入氨水[CuI]－浓后转
2 3 2
化为[Cu（NH ）]+，无色的[Cu（NH ）]+被氧化为蓝色的[Cu（NH ）]2+，方程式为[CuI]－+2NH ·HO
3 2 3 2 3 4 2 3 2
[Cu（NH ）]++2HO+2I－、4[Cu（NH ）]++O+8NH ·HO 4[Cu（NH ）]2++6HO+4OH－。（3）结合实验
3 2 2 3 2 2 3 2 3 4 2
Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是2Cu+I 2CuI↓或2Cu+KI
2 3
2CuI↓+KI；2Cu+I 2CuI↓反应为可逆反应，加入浓KI溶液，I 浓度减小，CuI转化为Cu和I，故产生
2 2 2
白色沉淀溶解，出现红色固体的过程。（4）要验证I 能将Cu氧化为Cu2+，需设计原电池负极材料为Cu，b为
2
含nmol I 的4mol·L－1的KI溶液。
2
【答案】（1）＜（2）ⅰ．除去I－，防止干扰后续实验；ⅱ．[CuI]－+2NH ·HO [Cu（NH ）]++2HO+2I
3 2 3 2 3 2 2
－、4[Cu（NH ）]++O+8NH ·HO 4[Cu（NH ）]2++6HO+4OH－
3 2 2 3 2 3 4 2
（3）2Cu+I 2CuI↓或2Cu+KI 2CuI↓+KI；白色沉淀逐渐溶解；溶液变为无色铜与碘的反应为可逆反应
2 3
（或I－浓度小未能氧化全部的Cu）
3
（4）铜、含nmol I 的4mol·L－1的KI溶液
2
（5）在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中Cu+可以进一步与I－结合生成CuI沉淀或[CuI]－，Cu+浓度减小使得Cu2+氧
2
化性增强，发生反应2Cu2++4I－ 2CuI↓+I 和2Cu2++6I－ 2[CuI]－+I。
2 2 2
【拓展延伸】铜的易错知识点
（1）铜和氧气在常温下反应生成Cu （ OH ） CO ，在加热条件下生成CuO。
2 2 3
（2）单质铜可以除去某种气体中的氧气，也可以作乙醇催化氧化的催化剂。
（3）在普通条件下Cu不能从稀硫酸中置换出H，但在通电条件下Cu能从稀硫酸中置换出H。
2 2
（4）Cu和Cl 反应生成Cu Cl；铜和I 反应生成CuI。
2 2 2
【典例2】（2023·山东选择考）一种制备Cu O的工艺路线如图所示，反应Ⅱ所得溶液pH在3~4之间，反应Ⅲ
2
需及时补加NaOH以保持反应在pH＝5条件下进行。常温下，HSO 的电离平衡常数K ＝1.23×10﹣2，K ＝
2 3 a1 a2
6.6×10－8。下列说法正确的是（ ）。A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应
B．低温真空蒸发主要目的是防止NaHSO 被氧化
3
C．溶液Y可循环用于反应Ⅱ所在操作单元吸收气体Ⅰ
n（X）
n（CuSO ）
D．若Cu O产量不变，参与反应Ⅲ的X与CuSO 物质的量之比 4 增大时，需补加NaOH的量减少
2 4
【解析】选CD。反应Ⅰ是铜和浓硫酸反应，生成二氧化硫，是氧化还原反应，反应Ⅱ是SO 和碳酸钠溶液反应，
2
生成NaHSO 、水和二氧化碳，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，
3 2 3 4 2
故A错误；低温真空蒸发主要目的是防止NaSO 被氧化，而不是NaHSO ，故B错误；经分析溶液Y的成分是
2 3 3
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；制取Cu O总反应方程式是
2 3 2 2
n（X）
n（CuSO ）
2CuSO +3Na SO ＝Cu O+2SO ↑+3Na SO ，化合物X是指NaSO ，若Cu O产量不变，增大 4 比，多
4 2 3 2 2 2 4 2 3 2
的NaSO 会消耗氢离子，用于控制pH，可减少NaOH的量，故D正确。
2 3
【拓展延伸】Cu O的制备
2
1．用炭粉在高温条件下还原CuO；2CuO+C Cu O+CO↑
2
2．用葡萄糖还原新制的Cu（OH）；
2
CHOH（CHOH）CHO+2Cu（OH） CHOH（CHOH）COOH+Cu O↓+2H O
2 4 2 2 4 2 2
3．电解法：2Cu+H O Cu O+H↑
2 2 2
4．用肼（NH）还原新制Cu（OH）：4Cu（OH）+N H 2Cu O+N+6H O
2 4 2 2 2 4 2 2 2
【典例3】（2022·海南省选择考）胆矾（CuSO ·5HO）是一种重要化工原料，某研究小组以生锈的铜屑为原料
4 2
［主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO、Cu（OH）］制备胆矾。流程如下：
3 2
回答问题：
（1）步骤①的目的是_____________。
（2）步骤②中，若仅用浓HSO 溶解固体B，将生成_______（填化学式）污染环境。
2 4
（3）步骤②中，在HO 存在下Cu溶于稀HSO ，反应的化学方程式为_______________。
2 2 2 4
（4）经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是_______________。
（5）实验证明，滤液D能将I－氧化为I。
2
ⅰ．甲同学认为不可能是步骤②中过量HO 将I－氧化为I，理由是___________。
2 2 2
ⅱ．乙同学通过实验证实，只能是Cu2+将I－氧化为I，写出乙同学的实验方案及结果_______（不要求写具体操
2
作过程）。【解析】由流程中的信息可知，原料经碳酸钠溶液浸洗后过滤，可以除去原料表面的油污；滤渣固体B与过量
的稀硫酸、双氧水反应，其中的CuO、CuCO、Cu（OH） 均转化为CuSO ，溶液C为硫酸铜溶液和稀硫酸的
3 2 4
混合液，加热浓缩、冷却结晶、过滤后得到胆矾。（1）原料表面含有少量的油污，NaCO 溶液呈碱性，可以
2 3
除去原料表面的油污，因此，步骤①的目的是：除去原料表面的油污。（2）在加热的条件下，铜可以与浓硫酸
发生反应生成CuSO 、SO 和HO，二氧化硫是一种大气污染物，步骤②中，若仅用浓HSO 溶解固体B，将生
4 2 2 2 4
成SO 污染环境。（3）步骤②中，在HO 存在下Cu溶于稀HSO ，生成CuSO 和HO，该反应的化学方程式
2 2 2 2 4 4 2
为Cu+H O+H SO CuSO +2H O。（4）胆矾是一种易溶于水的晶体，因此，经步骤④得到的胆矾，不能用
2 2 2 4 4 2
水洗涤的主要原因是：胆矾晶体易溶于水，用水洗涤会导致胆矾的产率降低。（5）ⅰ．HO 常温下即能发生
2 2
分解反应，在加热的条件下，其分解更快，因此，甲同学认为不可能是步骤②中过量HO 将I－氧化为I，理由
2 2 2
是：溶液C经步骤③加热浓缩后HO 已完全分解。ⅱ．I－氧化为I 时溶液的颜色会发生变化；滤液D中含有
2 2 2
CuSO 和HSO ，乙同学通过实验证实，只能是Cu2+将I－氧化为I，较简单的方案是除去溶液中的Cu2+，然后再
4 2 4 2
向其中加入含有I－的溶液，观察溶液是否变色；除去溶液中的Cu2+的方法有多种，可以加入适当的沉淀剂将其
转化为难溶物，如加入NaS将其转化为CuS沉淀，因此，乙同学的实验方案为取少量滤液D，向其中加入适量
2
NaS溶液，直至不再有沉淀生成，静置后向上层清液中加入少量KI溶液；实验结果为：上层清液不变色，证
2
明I－不能被除去Cu2+的溶液氧化，故只能是Cu2+将I－氧化为I。
2
【答案】（1）除油污（2）SO （3）Cu+H O+H SO CuSO +2H O
2 2 2 2 4 4 2
（4）胆矾晶体易溶于水
（5）ⅰ．溶液C经步骤③加热浓缩后双氧水已完全分解
ⅱ．取滤液，向其中加入适量硫化钠，使铜离子恰好完全沉淀，再加入I－，不能被氧化
【拓展延伸】以铜为原料制备CuSO 的方法
4
1．铜和浓硫酸反应：Cu+2HSO （浓） CuSO +SO ↑+2HO。缺点：会生成大量的二氧化硫气体，污染大
2 4 4 2 2
气，且所用的酸的量比较多
2．铜丝-稀硫酸-空气法：2Cu+O 2CuO；CuO+H SO CuSO +2H O。优点：①节省能源；②不产生污
2 2 4 4 2
染大气的SO ；③提高HSO 的利用率。
2 2 4
3．铜丝-稀硫酸-HO 法：Cu+H O+H SO ＝CuSO +2H O。优点：①节省能源；②不产生污染大气的SO ；③
2 2 2 2 2 4 4 2 2
提高HSO 的利用率。
2 4
4．铜丝-硫酸-硝酸法：3Cu+3H SO +2HNO ＝3CuSO +2NO↑+4H O。缺点：反应产生污染性气体NO。
2 4 3 4 2
1．（2022·大连一模）下列实验的前后，铜的质量一定发生变化的是（ ）。
A．铜丝在空气中灼烧后立即插入乙醇
B．铜片放入酸化的硝酸钠溶液
C．铜和铁的混合物放入稀硝酸
D．铜、锌、稀硫酸构成的原电池放电
【解析】选B。由于氧化铜能够和乙醇反应生成乙醛和铜，铜变成氧化铜，氧化铜又被还原成铜，最终铜质量
没有变化，故A错误；铜和稀硝酸反应生成了硝酸铜，质量一定减少，故B正确；由于铁还原性大于铜的，铁
先参加反应，若是铁足量，铜变化消耗，故C错误；铜、锌构成的原电池，锌是负极，铜是正极不消耗，故D
错误。
2．已知酸性条件下有如下反应：2Cu+ Cu2++Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或
Cu O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物做了验证，实验操作和实
2
验现象记录如下：
加入试剂 实验现象
稀硫酸 红色固体和蓝色溶液
浓硫酸、加热 无色气体
稀硝酸 无色气体和蓝色溶液
浓硝酸 红棕色气体和绿色溶液
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是（ ）。
A．Cu
B．Cu O
2
C．一定有Cu，可能有Cu O
2
D．一定有Cu O，可能有Cu
2
【解析】选D。H 还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu O中的一种或两种，产物中加入稀HSO 溶液变蓝
2 2 2 4
并得到红色固体，证明产物中含Cu O，在酸性条件下2Cu+＝Cu2++Cu，故不能证明产物中是否含有Cu。A项，
2
产物中不一定含有铜，错误；B项，产物中一定有Cu O，也可能有铜，错误；C项，产物中不一定有铜，一定
2
有Cu O，错误；D项，产物中一定有Cu O，可能有铜，正确。
2 2
3．（2023·张家口模拟）新制氢氧化铜存在平衡：Cu（OH）+2OH－ ［Cu（OH）］2－（深蓝色）。某同
2 4学进行下列实验：
下列说法不正确的是（ ）。
A．①中出现蓝色沉淀
B．③中现象是Cu（OH）+2OH－ ［Cu（OH）］2－正向移动的结果
2 4
C．④中现象证明葡萄糖具有还原性
D．对比②和④可知Cu（OH） 氧化性强于［Cu（OH）］2－
2 4
【解析】选D。CuSO 溶液与NaOH溶液反应可生成蓝色沉淀Cu（OH），A正确；新制Cu（OH） 存在平衡：
4 2 2
Cu（OH）+2OH－ ［Cu（OH）］2－，加入NaOH，氢氧根离子的浓度增大，平衡正向移动，B正确；③
2 4
中加入葡萄糖溶液有砖红色的沉淀生成，说明葡萄糖中含有醛基，所以葡萄糖具有还原性，C正确；④中氧化
葡萄糖的是［Cu（OH）］2－，而②中未生成砖红色沉淀，可知氧化性：Cu（OH）＜［Cu（OH）］2－，D错
4 2 4
误。
考法 2 金属材料
1．合金
（1）概念：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）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都低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属都大。
2．常见的铁合金
【典例4】（2022·江苏省选择考）我国古代就掌握了青铜（铜－锡合金）的冶炼、加工技术，制造出许多精美
的青铜器；Pb、PbO 是铅蓄电池的电极材料，不同铅化合物一般具有不同颜色，历史上曾广泛用作颜料，下列
2
物质性质与用途具有对应关系的是（ ）。
A．石墨能导电，可用作润滑剂
B．单晶硅熔点高，可用作半导体材料
C．青铜比纯铜熔点低、硬度大，古代用青铜铸剑
D．含铅化合物颜色丰富，可用作电极材料
【解析】选C。石墨是过渡型晶体，质软，可用作润滑剂，故A错误单晶硅可用作半导体材料与空穴可传递电
子有关，与熔点高无关，故B错误；青铜是铜合金，比纯铜熔点低、硬度大，易于锻造，古代用青铜铸剑，故
C正确；含铅化合物可在正极得到电子发生还原反应，所以可用作电极材料，与含铅化合物颜色丰富无关，故
D错误。
【拓展延伸】
1．合金的组成和性质
（1）成分金属与合金的物理性质相比有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。
（2）金属越活泼，一般发现或使用越晚。
2．常见合金的性能与用途
（1）铁合金：随含碳量升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。合金钢具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、
高韧性、耐腐蚀性等。（2）铝合金：高强度铝合金广泛应用于制造飞机、舰艇和载重汽车等，并具有抗海水侵蚀、避磁性等特点。
（3）铜合金：锡青铜常用于制造齿轮等耐磨零部件和耐蚀配件。铝青铜耐腐蚀性好、强度高，可作弹簧材料。
（4）锌合金：流动性和耐腐蚀性较好，适用于压铸仪表，汽车零件外壳等。
（5）钛合金：是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业
部门中要大量应用钛合金。
【典例5】（温州市普通高中2023届高三第一次适应性考试）下列说法不正确的是（ ）。
A．硬铝密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机的理想材料
B．贮氢合金的发现和应用，开辟了氢气贮存、运输的新途径
C．“山东舰”上用于舰载机降落拦阻索的是一种特种钢缆，属于新型无机非金属材料
D．不锈钢是一种主要含Fe、Cr、Ni且不易生锈的合金钢
【解析】选C。硬铝是合金，合金的硬度比纯金属大，硬铝具有密度小，硬度大，抗腐蚀能力强，是制造飞机
的理想材料，故A正确；贮氢合金是高效、安全的储氢载体，其发现和应用，开辟了氢气贮存、运输的新途径，
故B正确；“山东舰”上用于舰载机降落拦阻索的是一种特种钢缆，属于金属材料，故C错误；不锈钢不易生
锈，主要含有铁、铬、镍，和少量的碳，故D正确。
【拓展延伸】金属材料的易错点
1．纳米金属的表面积大，反应时接触面积大，反应剧烈，但是不能改变原金属的化学性质。
2．镁和铝在常温下能够被空气中的氧气氧化而在其表面形成致密的氧化膜可阻止金属进一步被氧化，所以镁和
铝具有良好的抗腐蚀性能。
3．合金中一定含有金属元素，可能含非金属元素。
4．合金的化学性质与成分金属相同，物理性质不同。
5．合金中各元素的化合价都是0价。
1．明末科学家宋应星出版的《天工开物》中记载了有关“五金”的内容：“……黄金美者，其值去黑铁（生
铁）一万六千倍，然使釜、鬵（xín，一种炊具）、斤（这里指菜刀、镰刀、锄头等）、斧不呈效于日用之
间……懋迁有无……”下列解释正确的是（ ）。
A．明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于青铜合金
B．添加了铬、镍的不锈钢菜刀和农具使用后即使不保养，也不会生锈
C．金属的另一个用途就是铸成钱币作为贸易交往中的流通手段
D．生铁在空气中发生的腐蚀主要是化学腐蚀
【解析】选C。明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于铁合金，故A错误；不锈钢制作就是在普通钢中添加铬、
镍等元素改变了钢铁的内部结构，不锈钢不容易生锈；家里用的农具是铁合金，如果没及时洗干净后晾干，铁
能与氧气、水同时接触，发生电化学腐蚀，容易生锈，故B错误；金属可以用来铸成钱币作为贸易交往中的流
通手段，故C正确；生铁的腐蚀主要是析氢腐蚀和吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D错误。
2．国产大型客机C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是（ ）。
A．铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质
B．改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金
C．铝锂合金具有金属光泽，可导电导热
D．铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同
【解析】选D。合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，故A正确；合金的性质与成分
的含量有关，所以改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金，故B正确；铝锂合金具有金属材料的一些
通性，有金属光泽，可导电导热，故C正确；合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，
所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同，故D错误。
3．JerryWoodall教授经研究发现，含有95%的铝和5%的镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气，
由于整个反应中，只消耗铝，而反应生成的Al O 可回收再利用，这样不仅降低了制氢气的成本，而且方便快
2 3
捷，这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。据此，下列说法不正确的是（ ）。
A．铝作为燃料，有资源丰富的优势
B．组成合金的几种金属元素都位于周期表第ⅢA族
C．合金与水反应的总反应式为：2Al+3H O＝Al O+3H ↑
2 2 3 2
D．合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应起到催化作用
【解析】选B。铝是地壳中含有最多的金属，所以铝作为燃料，有资源丰富的优势，故A正确；铝、镓、铟是
周期表第ⅢA族元素，锡是周期表第ⅣA族元素，故B错误；整个反应中，只消耗铝，而反应生成的Al O，
2 3
则反应的方程式为2Al+3H O＝Al O+3H ↑，故C正确；由镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢
2 2 3 2
气，且只有铝反应进行，则合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应起到催化作用，故D正确。
考法 3 金属 冶炼
1．金属冶炼的实质（1）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。
（2）即： M n+ + n e － ＝ M （写反应通式，用M表示金属）。
2．金属冶炼的方法
【典例6】（2022·山东省等级考）高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿（含Zn、Fe元素的
杂质）为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。
Fe（OH） Cu（OH） Zn（OH）
3 2 2
开始沉淀
1.9 4.2 6.2
pH
沉淀完全
3.2 6.7 8.2
pH
下列说法错误的是（ ）。
A．固体X主要成分是Fe（OH） 和S；金属M为Zn
3
B．浸取时，增大O 压强可促进金属离子浸出
2
C．中和调pH的范围为3.2~4.2
D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成
【解析】选D。CuS精矿（含有杂质Zn、Fe元素）在高压O 作用下，用硫酸溶液浸取，CuS反应产生为
2
CuSO 、S、HO，Fe2+被氧化为Fe3+，然后加入NH 调节溶液pH，使Fe3+形成Fe（OH） 沉淀，而Cu2+、Zn2+仍
4 2 3 3
以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe（OH）；滤液中含有Cu2+、Zn2+；然后向滤液中通入
3
高压H，根据元素活动性：Zn＞H＞Cu，Cu2+被还原为Cu单质，通过过滤分离出来；而Zn2+仍然以离子形式存
2
在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。经过上述分析可知固体X主要成分是S、Fe（OH），金属M为
3
Zn，A正确；CuS难溶于硫酸，在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS（s） Cu2+（aq）+S2－（aq），增大O 的
2
浓度，可以反应消耗S2－，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进金属离子的浸取，B正确；
根据流程图可知：用NH 调节溶液pH时，要使Fe3+转化为沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中，结
3
合离子沉淀的pH范围，可知中和时应该调节溶液pH范围为3.2～4.2，C正确；在用H 还原Cu2+变为Cu单质
2
时，H 失去电子被氧化为H+，与溶液中OH－结合形成HO，若还原时增大溶液的酸度，c（H+）增大，不利于
2 2
H 失去电子还原Cu单质，因此不利于Cu的生成，D错误。
2
【拓展延伸】金属的冶炼方法
1．冶炼方法
（1）电解法：冶炼金属活泼性很强的金属（如K、Ca、Na、Mg、Al等）
①2NaCl（熔融） 2Na+Cl ↑
2
②MgCl （熔融） Mg+Cl ↑
2 2
③2Al O（熔融） 4Al+3O ↑
2 3 2
（2）热还原法：用还原剂（C、CO、H、Al、Na等）还原金属活泼性介于Zn~Cu之间的金属化合物。
2
①Fe O+3CO 2Fe+3CO
2 3 2
②2CuO+C 2Cu+CO ↑
2
③WO+3H W+3H O
3 2 2
④TiCl +4Na Ti+4NaCl
4
⑤Cr O+2Al 2Cr+Al O
2 3 2 3
（3）热分解法：用于冶炼不活泼金属Hg、Ag。
①2HgO 2Hg+O↑ ②2Ag O 4Ag+O↑
2 2 22．注意问题
（1）有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如Na+KCl K↑+NaCl、2RbCl+Mg
MgCl +2Rb↑等，在此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
2
以向正反应方向进行。
（2）活泼金属用电解法冶炼时，不能用其化合物的水溶液进行电解。
【典例7】工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS）冶炼铜的主要流程如下：
2
（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_________吸收。
a．浓HSO b．稀HNO c．NaOH溶液 d．氨水
2 4 3
（2）用稀HSO 浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在_________（填离
2 4
子符号），检验溶液中还存在Fe2+的方法是______________________________________________。
（3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为___________________________。
（4）取一定量的泡铜，加入1L0.6mol/LHNO 溶液恰好完全溶解，同时放出2240mLNO气体（标准状况），另
3
取等量的泡铜，用足量的H 还原，得到的铜的质量为_________g。
2
【解析】（1）由流程图转化可知，气体A中的大气污染物主要是二氧化硫，选择试剂吸收二氧化硫，不能产
生新的污染气体，浓HSO 不能吸收二氧化硫，故a错误；稀HNO 可以吸收二氧化硫，但生成NO污染大气，
2 4 3
故b错误； NaOH溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠，故c正确；氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵，故d正
确；（2）用稀HSO 浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明含有Fe3+；Fe2+具有还原
2 4
性，可以利用KMnO 溶液检验，取少量溶液，滴加KMnO 溶液，KMnO 溶液紫色褪去；（3）由流程图转化
4 4 4
可知，Cu O与Al反应置换反应生成Al O 与Cu，反应方程式为3Cu O+2Al Al O+6Cu；（4）取一定量的
2 2 3 2 2 3
泡铜，加入1L0.6mol/LHNO 溶液恰好完全溶解，同时放出2240mLNO气体（标准状况）即0.1mol，所得溶液
3
的溶质为Cu（NO ），根据氮元素守恒可知，溶液中NO －的物质的量为0.6mol－0.1mol＝0.5mol，所以溶液中
3 2 3
Cu2+的质量为 ×0.5×64g＝16g，所以另取等量的泡铜，用足量的H 还原，得到的铜的质量也应为16g。
2
【答案】（1）cd（2）Fe3+取少量溶液，滴加KMnO 溶液，KMnO 溶液紫色褪去
4 4
（3）3Cu O+2Al Al O+6Cu；（4）16g
2 2 3
【拓展延伸】铜的冶炼
1．铜的冶炼“两方法”
（1）湿法炼铜：Fe+CuSO＝FeSO +Cu。
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
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做阳极，失电子变为Cu2+，用纯铜棒做阴极即可得精铜。
2．用含铜废料制取纯净含铜物质的一般流程
【易错提醒】（1）制得的铜盐晶体由“酸溶解”时加入的酸决定，若使用硫酸溶解，则制得硫酸铜晶体。
（2）调节pH除去Cu2+溶液中混有的Fe3+，所加的物质应满足：能与H+反应，使溶液pH增大；不引入新杂质。
可加入CuO、Cu（OH）、CuCO、Cu （OH）CO 等物质来调节溶液的pH。
2 3 2 2 31．下列关于金属冶炼的说法错误的是（ ）。
A．活泼金属钠的冶炼是通过电解其盐溶液制得
B．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用
C．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步
D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属等
【解析】选A。活泼金属钠的冶炼是通过电解熔融的NaCl制得，若电解钠的盐溶液，由于H+放电能力比Na+强，
不能得到Na，A错误；废旧金属进行回收、再利用，可以节约大量矿产资源，同时也可以节省大量能量，也会
减少对环境的污染，故对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用，B正确；根据金属提炼步骤分析，先要富
集提高金属元素的含量，然后冶炼得到粗产品，最后再进行精炼，C正确；焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属
等常用作金属冶炼时的还原剂，D正确。
2．（2023·南京调研）铜的冶炼过程大致可分为：①富集，将硫化物矿进行浮选；②焙烧，主要反应为：
2CuFeS+4O Cu S+3SO+2FeO（炉渣）；③制粗铜，在 1200℃发生的主要反应为：2Cu S+3O
2 2 2 2 2 2
2Cu O+2SO ；2Cu O+Cu S 6Cu+SO↑；④电解精炼铜。下列说法正确的是（ ）。
2 2 2 2 2
A．冶炼过程中的尾气可用来制硫酸
B．上述过程中，由1mol CuFeS 制取1mol Cu时共消耗2mol O
2 2
C．在反应2Cu O+Cu S 6Cu+SO↑中，只有Cu O作氧化剂
2 2 2 2
D．电解精炼铜的过程中，每转移1mol电子时，阳极溶解铜的质量为32 g
【解析】选A。1mol CuFeS 反应，焙烧时需要氧气2mol，生成的Cu S转化为Cu O还需要氧气，B项不正确；
2 2 2
C项中作氧化剂的除Cu O外还有Cu S，C项不正确；电解精炼铜时阳极除溶解铜外还溶解比较活泼的金属，当
2 2
转移1mol电子时，溶解铜的物质的量小于0.5mol，D项不正确。
3．工业上，金属的制取有多种方法，选择何种方法与金属的性质密切相关。
（1）金属Na、Mg、Al等的制取常采用电解法。写出以铂为电极电解熔融氯化镁制镁的电极反应式。
阳极_______________________；阴极________________________________。
（2）金属钾因为易溶于盐而不易分离，且电解时有副反应发生，工业上通常用钠与氯化钾在高温下反应制取，
该反应为：Na（l）+KCl（l） NaCl（l）+K（g）；ΔH＞0，根据下表有关数据回答下列问题：
熔点 沸点
物质 密度（g/cm3）
（℃） （℃）
Na 0.97 97.81 890
K 0.86 63.65 770
NaCl 801 1465
KCl 776 1437
①制取钾的适宜温度范围为________________。
②制取钾的条件为________________。
A．适当高温高压 B．适当低温低压
C．适当高温低压 D．适当低温高压
③工业上采用此法制得的钾往往不纯，最可能含有的杂质是________________，检验方法为
_______________________________________。
（3）用铝热反应方法将Fe O 中的铁还原出来，写出该反应的化学方程式：
3 4
________________________________________________________
若用此法制得0.84t Fe，则转移电子________mol。
【解析】（1）电解熔融氯化镁制镁时，阳极是Cl―失去电子被氧化成Cl ，电极反应式为2Cl――2e―＝Cl↑；
2 2
阴极是Mg2+得到电子被还原成Mg，电极反应式为Mg2++2e―＝Mg。
（2）①K、Na的活泼性相近，要从上述可逆的置换反应中制取 K，主要是利用K的沸点比Na的低，而控制温
度使K气化，其余三种物质均为液体，便于生成的K蒸气不断逸出，使反应向生成K的方向进行而制得K。所
以温度应该高于K的沸点（774℃），高于其余三种物质中熔点最高的NaCl的熔点（801℃），而低于其余三
种物质中沸点最低的Na的沸点（890℃），综上分析，合适的温度范围应大于801℃，小于890℃。②从上分析
可知，制备钾必须采用适当的高温，保证钾以蒸汽形式存在，而减小压强，平衡 Na（l）+KCl（l） NaCl
（l）+K（g）正向移动，所以制取钾的条件为适当高温低压。③因为制备反应为可逆反应，而且钾蒸汽和钠蒸
汽的沸点差别不是特别大，所以制备的钾蒸汽中一定含有少量的钠蒸汽。检验金属钠可以用焰色试验，钠的焰
色为黄色。
（2）铝热反应是热还原法的一种，利用铝的还原性比铁的强将铁置换出来，反应的化学方程式为8Al+3Fe O
3 4
9Fe+4Al O ，该反应转移电子数为 24，即 9Fe~24e―，所以 n（e―）＝ n（Fe）＝ × ＝
2 3
4×104mol。
