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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...........................................................................................................................
02 知识导图·思维引航...........................................................................................................................
03 考点突破·考法探究...........................................................................................................................
考点一 铜及其化合物.......................................................................................................................
知识点1 铜的性质.............................................................................................................................................................
知识点2 氧化铜和氧化亚铜..........................................................................................................................................
知识点3 氢氧化铜和氧化亚铜......................................................................................................................................
知识点4 铜盐......................................................................................................................................................................
知识点5 铜及其化合物的性质应用............................................................................................................................
考向1 考查铜及其化合物的性质与应用...................................................................................................................
思维建模 铜及其化合物的颜色、状态及溶解性
考向2 考查铜及其化合物的制备.................................................................................................................................
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.............................................................................................................................................................
知识点2 金属冶炼.............................................................................................................................................................
考向1 合金性质与金属材料的应用............................................................................................................................
考向2 金属矿物的开发工艺流程.................................................................................................................................
04 真题练习·命题洞见...........................................................................................................................
1
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考点要求
考查形式
2025 年
2024 年
铜及其化合物的
性质与转化
选择题
非选择题
安徽卷T15（1）（2），4 分
金属矿物的开
发工艺流程
选择题
非选择题
安徽卷T15，14 分
考情分析：
安徽卷
内容的考
主要体
在非
的工
流程
合
中，常以一个
或一个填空的形式考
讲
查
题
题
对该
现
选择
业
综
选项
及其化合物的性
和用途、其他金属及其化合物的性
，体
高考命
的基
性和
用性。另外，高
查铜
质
质
题
应
现
础
考也常与基本概念和基本理
合考
，如与氧化
原反
、
化学、无机化工流程、
、
算等
合
论结
查
还
应电
实验计
综
考
金属
物的开
利用，体
了高考命题
的创新性。
查
矿
发
题
复习目标：
1.掌握
及其化合物的性
及用途。
铜
质
2.了解合金的定
及特点，了解金属材料的分
。
义
类
3.掌握金属冶
的常用方法。
炼
2
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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（ ）、黄铜矿（ ）
和斑铜矿（ ）。铜还以游离态的形式存在自然铜是一种含铜矿石，成分是 。
（2）位置：铜位于元素周期表中第 周期 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（ 、 ）。
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：
或[Ar]
，价电子排布式：
。
3.物理性质： 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：
( 固体)。
Cu
②
和S 反应的化学方程式： 。
③与浓硫酸共热的化学方程式： 。
3
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④与稀硝酸反应的离子方程式：
。
⑤与浓硝酸反应的离子方程式：
。
⑥与FeCl3溶液反应的离子方程式：
。
5．铜的冶炼
（1）湿法炼铜：
。
（2）高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
2CuFeS2＋4O2=====Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)
2Cu2S＋3O2======2Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S======6Cu＋SO2↑
（3）电解精炼铜：
粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有 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 极，铜在 极上 电子变为
，用纯
铜棒作 极，
在 极上 电子生成 。
知识点2 氧化铜和氧化亚铜
1.氧化铜
（1）物理性质： 色 溶于水的固体。
（2）化学性质：与酸反应，可以用H2、CO、Al 还原出Cu。
①与酸反应(H＋)：CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
②与H2反应：H2＋CuO ；
③与CO 反应：CO＋CuO
2.氧化亚铜
（1）物理性质： 色 溶于水的固体。
（2）化学性质：
①与酸反应(H＋)为
。
②Cu2O 遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2＋。
③与H2反应： 。
CuO
④
加强热的反应： 。
知识点3 氢氧化铜和氧化亚铜
1.物理性质： 色 溶于水的固体。
2.化学性质及应用：
（1）
反应①的化学方程式：
；
反应②的离子方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
反应③的化学方程式：RCHO + 2Cu(OH)2+NaOH
RCOONa + Cu2O↓ + 3H2O
4
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（2）应用
利用新制Cu(OH)2悬浊液检验有机化合物中含有的—CHO，乙醛与Cu(OH)2反应的化学方程式：
。
知识点4 铜盐
1.Cu2(OH)2CO3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
学方程式为
。
2.CuSO4·5H2O 为蓝色晶体，俗称 、胆矾，其受热分解的化学方程式为
，
蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为 的检验依据。
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 ，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Cu2O 的方法：向红色物质中加入 ，若溶液由无色变成 色，则该红色物质为
，否则为 ，反应的化学方程式为
。
2.通常利用热的铜网（反应
）除去混合气体中的少量
。
3.Cu 与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu 可在稀H2SO4中逐渐溶解：
。
4.无水硫酸铜只能作为检验
的试剂， 作为 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
其
后，再将
彻底燃烧成
和
，用纯的 把它们分别赶入烧碱石棉
的
剂（附在石棉上粉碎
）及高氯酸镁的吸收管内，前者
将排出的 变为 ，后者吸收水变为含有 的高氯酸镁，这两个吸收管增加的重量分别表示
的
生成
和
的
的
重量，由此即可计算样品中
和
的含量。
6.利用新制Cu(OH)2悬浊液检验有机化合物中含有的 ，如乙醛与Cu(OH)2反应的化学方程式：
7.Cu 用作
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 在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A．Cu――――→CuCl2
B．CuO
CH3
CHO
Δ Cu
5
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C．CuO――→Cu(OH)2
葡萄糖
———
Δ Cu2O
D．Cu(s)――――→NO2(g)――――――→Ca(NO2)2(aq)
思维建模 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
Cu
紫红色，
有金属光
泽
固态，难溶于非氧化性
酸，易溶于强氧化性酸
CuSO4
白色
粉末，易溶于水，水溶
液呈蓝色
CuO
黑色
粉末，可溶于酸溶液
CuSO4·5H2O
蓝色
晶体
Cu2O
砖红色
固体，难溶于水，可溶
于酸溶液( 生成Cu 和
Cu2+)
Cu2(OH)2CO3
绿色
粉末，难溶于水，可溶
于酸溶液
CuCl
CuI
白色
粉末，难溶于水
Cu(OH)2
蓝色
难溶于水，可溶于酸溶
液
CuS
黑色
粉末，难溶于水及非氧
化性强酸
[Cu(NH3)4]2+
深蓝色
络合离子，溶于水
【变式训练1·变考法】在CuSO4溶液中滴加H2O2溶液，以下实验现象可以反复出现。下列说法错误的是
滴加H
2 O 2\s\up 4()
滴加H
2 O 2\s\up 4()
A．CuSO4是催化剂
B．发生了反应：Cu2O＋H2O2＋4H+＝2Cu2+＋3H2O
C．CuSO4将H2O2还原为O2
D．H2O2既发生氧化反应又发生还原反应
【变式训练2·变考法】
是一种难溶于水和乙醇的白色固体，见光受热易分解，在酸性溶液中会发生
歧化反应：
。某小组探究
与
悬浊液能否制备
，实验装置如图。下列说
法不正确的是
A．a 中的液体可以选用稀硝酸
B．若装置乙中有白色沉淀生成，可说明还原性：
C．若装置乙中出现了紫红色固体，则说明
通入量过多
6
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D．装置丙中
的主要作用是防倒吸
考向2 考查铜及其化合物的制备
例2 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
【变式训练1·变载体】（2025·山东省实验中学·一模）二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体
，
微溶于冷水，可溶于热水，微溶于酒精，干燥时较为稳定，加热时易分解。用氧化铜和草酸为原料制备二
草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体的流程如下，下列说法正确的是
A．将
晶体加入去离子水中，为加快溶解速率，可将溶液煮沸
B．
与氧化铜反应的离子方程式为：
C．
时，加热至反应充分后的操作是趁热过滤
D．由滤液得到产品的操作是高温蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、用乙醇洗涤后干燥
【变式训练2·变题型】黄铜矿(主要成分是CuFeS2)是重要的含铜矿物，常用于冶炼金属铜。
（1）黄铜矿在潮湿的空气中一段时间会发生如图所示的变化。
①写出黄铜矿在潮湿的空气中发生反应的化学方程式：________________________________。
②黄铜矿在潮湿空气中变质时，晶胞中的Fe3＋会优先到达变质后固体的表面。从结构上分析原因除了Fe3＋
比Cu＋更容易与O2亲和外，还有_________________________________________________________。
（2）工业上可以在酸性介质中用H2O2 氧化浸出黄铜矿。40 ℃、pH＜1、H2O2 过量的条件下用H2O2、
H2SO4混合液浸出黄铜矿。
CuFeS
①
2 反应后转化为Cu2＋、Fe3＋、SO。将1 mol CuFeS2 完全转化，理论上所需H2O2 的物质的量为
7
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_______。
②浸出过程中发现，H2O2 的反应实际用量远大于理论用量，原因是
___________________________________。
③若浸出过程中，溶液中含有少量Na2SO4，则会析出黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]沉淀。写出Fe3＋转化为黄
钠
铁
矾
沉
淀
的
离
子
方
程
式
：
____________________________________________________________________。
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 )熔合而成的具有 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 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
；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的
。
得分速记
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
、机械强度
、
耐
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
、耐 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
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
、用途最
的合金。
②钢
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（3）有色金属材料——铜和铝
①铝及铝合金
②铜及铜合金
得分速记
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
价
（2）游离态—金、
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 态还原为 态的过程。即：
(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)=====
b．MgCl2(熔融)=====
【注意】不能电解MgO，熔点 ，成本高。
c．2Al2O3===== 。
【注意】不能电解AlCl3，AlCl3是 化合物，液态时几乎不导电。
②热还原法：用还原剂(C、CO、H2、Al 等)还原金属氧化物，适合较活泼的金属。
a．CO 还原Fe3O4：Fe3O4＋4CO===== ；
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b．C 还原ZnO：ZnO＋C===== ；或2ZnO＋C=====
c．H2还原WO3：WO3＋3H2===== 。
【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 。
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：
；由Ag2O 冶炼Ag 的化学方程式： 。
5.铝热反应
实验原理
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
单质呈熔融态且易与Al2O3分离
实验
装置
实验
现象
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
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
结论
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
原理
应用
①制取熔点较高、活泼性 Al 的金属铬、锰、钨等；②金属焊接，如野外焊
接钢轨等
得分速记
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、KClO3的作用是产生高温，引发铝热反
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=====MgCl2＋2Rb↑等
主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb 沸点 ，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
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例1 材料的发展体现了“中国技术”和“中国力量”。下列说法正确的是
A．生产集成电路底板的酚醛树脂属于聚酯类化合物
B．钢的熔点比铁高，硬度比铁大，而铁的用途更广泛
C．量子通信材料螺旋碳纳米管TEM 属于胶体分散系，该材料具有较强的吸附能力
D．在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能，因而，稀土元素又被称为“冶金工业的维生
素”
【变式训练1·变载体】材料科技与人类文明密切相关。下列叙述正确的是
A．用于航天服的“连续纤维增韧”航空材料，其使用的陶瓷和碳纤维等属于合成有机高分子材料
B．用于激光领域的氟化钾镁属于新型合金
C．我国用于制造世界最大口径反射镜的碳化硅，属于新型无机非金属材料
D．用于光热电站的保温材料陶瓷纤维属于传统硅酸盐材料
【变式训练2】化学与科技创新密切相关。下列说法错误的是
A．“快舟一号甲”运载火箭利用燃料与氧化剂反应放热并产生大量气体实现助推
B．“爱达·魔都号”邮轮使用的镁铝合金具有密度低、抗腐蚀性强的特点
C．“天目一号”气象星座卫星的光伏发电系统工作时可将化学能转化为电能
D．“
”电动飞机使用的动力型锂电池具有质量轻、比能量高的特点
考向2 金属矿物的开发工艺流程
例2（2025·山东淄博·一模）用黄铜矿(主要成分
，含少量
)冶炼铜的一种工艺流程如图所示：
已知：“一次浸取”后的滤渣主要为
、S、
；
。下列说法错误
的是
A．“一次浸取”反应方程式为
B．滤液1 在空气中加热蒸干灼烧后，可得
C．“二次浸取”后滤渣中的混合物可用热的
溶液分离
D．“调节
”中每生成
，转移
电子
【变式训练1·变考法】用海水晒盐后的苦卤水生产金属Mg 的过程可表示如下：
苦卤水―――→Mg(OH)2――→MgCl2(aq)―→MgCl2(s)――→Mg
下列说法正确的是
A．反应Mg2＋(aq)＋Ca(OH)2(s)
Ca2＋(aq)＋Mg(OH)2(s)的K＝
B．常温下，Mg(OH)2溶于盐酸所得到的MgCl2溶液中：c(H＋)·c(OH－)＞10－14
C．将MgCl2·6H2O 晶体在HCl 气流中蒸干可得到无水MgCl2
D．电解熔融MgCl2在阳极获得金属Mg
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【变式训练2·变题型】（2025·安徽省皖江名校联考）工业上以硼镁矿(主要成分是
，还含有
、
、
、
、
等杂质)为原料生产硼酸和七水硫酸镁。工艺流程如图：
（1）为提高碱浸效率，可采取的措施有 (任答两点即可)。
（2）
中B 元素化合价为 ，其与NaOH 溶液反应生成MgO 和
，则
溶液
中离子浓度由大到小的顺序为 。
（3）硼砂的主要成为
，易溶于水，且易水解
(硼酸)
(硼酸在常温
下溶解度较小)，写出
与硫酸反应的化学方程式 。
（4）操作II 前“加热”的目的是 。
（5）①固体III 的主要成分除
之外还含有一种不溶于稀盐酸的黑色固体，该固体是 ，
生成该物质的离子方程式为 。
②若仅考虑使
完全沉淀，则加入MgO 调pH 应不小于 (已知：i．
下，
；ii．
；iii．某离子浓度
时，即视为已完全沉淀)。
1．（2024·河北卷）燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是
A．青铜铺首主要成分是铜锡合金
B．透雕白玉璧主要成分是硅酸盐
C．石质浮雕主要成分是碳酸钙
D．青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙
2．（2022·江苏卷）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、
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
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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
3．（2023·湖南卷）处理某铜冶金污水(含
)的部分流程如下：
已知：①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的
如下表所示：
物质
开始沉淀
1.9
4.2
6.2
3.5
完全沉淀
3.2
6.7
8.2
4.6
②
。
下列说法错误的是
A．“沉渣Ⅰ”中含有
和
B．
溶液呈碱性，其主要原因是
C．“沉淀池Ⅱ”中，当
和
完全沉淀时，溶液中
D．“出水”经阴离子交换树脂软化处理后，可用作工业冷却循环用水
4．（2022·福建卷）用铬铁合金(含少量
单质)生产硫酸铬的工艺流程如下：
下列说法错误的是
A．“浸出”产生的气体含有
B．“除杂”的目的是除去
元素
C．流程中未产生六价铬化合物
D．“滤渣2”的主要成分是
5．（2022·山东卷）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。
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3
Fe(OH)
2
Cu(OH)
2
Zn(OH)
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2
下列说法错误的是A．固体X 主要成分是
3
Fe(OH) 和S；金属M 为Zn
B．浸取时，增大
2
O 压强可促进金属离子浸出
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
6．（2023·山东卷）一种制备
的工艺路线如图所示，反应Ⅱ所得溶液
在3~4 之间，反应Ⅲ需及时
补加
以保持反应在
条件下进行。常温下，
的电离平衡常数
。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
被氧化
C．溶液Y 可循环用于反应Ⅱ所在操作单元吸收气体Ⅰ
D．若
产量不变，参与反应Ⅲ的
与
物质的量之比
增大时，需补加
的量减少
7．（2025·河北卷）铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重
铬酸钾同时回收利用钾资源，可实现绿色化学的目标。过程如下：
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已知：铬铁矿主要成分是
。
回答下列问题：
（1）基态铬原子的价层电子排布式： 。
（2）煅烧工序中
反应生成
的化学方程式： 。
（3）浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分：
、 、 (填化学式)。
（4）酸化工序中需加压的原因： 。
（5）滤液Ⅱ的主要成分： (填化学式)。
（6）补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式 。
（7）滤渣Ⅱ可返回 工序。(填工序名称)
15
