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第04 讲 金属材料及金属矿物的开发利用
目录
01
考情解码·命题预警
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 铜及其化合物.......................................................................................................................
知识点1 铜....................................................................................................................................................
知识点2 铜的氧化物和氢氧化物.................................................................................................................
知识点3 铜盐................................................................................................................................................
知识点4 铜及其重要化合物的应用............................................................................................................
考向1 考查铜及其化合物的性质与应用....................................................................................................
考向2 考查铜及其化合物制备....................................................................................................................
【思维建模】化学工艺流程题解题策略
考点二 金属材料...............................................................................................................................
知识点1 合金................................................................................................................................................
知识点2 常见金属材料及应用....................................................................................................................
知识点3 金属冶炼........................................................................................................................................
考向1 合金与金属材料的应用....................................................................................................................
考向2 金属矿物的开发利用.........................................................................................................................
【思维建模】金属冶炼的方法
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
1
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
2022 年
2021 年
铜及其化合物
选择题
非选择题
1 题3 分
16 题2 分
15 题3 分
16 题2 分
9 题3 分
1 题3 分
金属材料
选择题
非选择题
1 题3 分
12 题3 分
16 题8 分
16 题6 分
1 题3 分
17 题6 分
17 题6 分
6 题3 分
17 题6 分
考情分析：
1．从命
型和内容上看，
题题
湖南省
及其化合物的性
与
用有所弱化，合金的
成、性
和
用是高考
对铜
质
应
组
质
应
重要命
点之一，
型以
和化工流程
主，考
内容以金属及其化合物的性
、合金的性
、金属
题
题
题
题
查
质
质
选择
为
的冶
、提
以及在日常生活、生
中的
用
主。
炼
应
纯
产
为
2．从命
思路上看，高考可能会可能会在
中考
合金的性
和
用及金属
物的开
利用，
目
题
题
查
质
应
矿
发
题
选择
难
度
小；在工
流程
中考
及其化合物的
化与
用，
目
合性
，
度
大。
题
查铜
应
题
较
艺
图
转
综
较强难
较
复习目标：
1．能列
、描述、辨
及其化合物重要的物理和化学性
及
象。
识铜
质
举
实验现
2．了解合金的
成及其重要
用，能根据合金的性
分析生
、生活及
境中的某些常
。
组
应
质
产
环
见问题
3．了解金属材料在生
和生活中的重要
用。
产
应
4．
化学在金属
物等自然
源
合利用和
物
化等方面的
用。
识
矿
质
应
认
资
综
实现
间转
实际
2
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3
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考点一 铜及其化合物
知识点1 铜
1.物理性质
铜是 金属，具有良好的导电性、导热性性(仅次于银)和延展性
2.化学性质
①与非金属反应
a．潮湿的空气中： (碱式碳酸铜，绿色固体)
b．与氧气加热：2Cu＋O2
△
2CuO (黑色固体)
c．铜丝在Cl2中燃烧：Cu＋Cl2=====CuCl2 (棕黄色烟)
d．铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋S
△
Cu2S
②与酸反应：铜与 不反应，但与与氧化性酸( 、 、 )能反
应
a．铜与浓硫酸共热：
b．铜与浓硝酸反应：
c．铜与稀硝酸反应：
③与盐溶液反应
a．铜与氯化铁溶液：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
b．铜与硝酸银溶液：Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋
3．铜的存在及制备
(1)铜的存在：在人类历史上，首先发现并应用的是铜，其后是铁。铜在自然界中以游离态和化合态形式
存在。常见的铜矿石有黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石(Cu2(OH)2CO3)
(2)铜的制备和精炼
①湿法炼铜：
②高温炼铜(火法炼铜)：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)
(炉渣)
4
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2Cu2S＋3O2
△
2Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S
△
6Cu＋SO2↑
得分速记
实验室常用H2或CO 还原CuO，而工业上不是用此法炼铜
4．熟记铜及其化合物的颜色
物质
颜色
物质
颜色
Cu
紫红色
CuSO4
白色
CuO
黑色
CuSO4·5H2O
蓝色
Cu2O
砖红色
Cu2(OH)2CO3
绿色
Cu2S
黑色
Cu(OH)2
蓝色
知识点2 铜的氧化物和氢氧化物
1.氧化铜和氧化亚铜
名称
氧化铜(CuO)
氧化亚铜(Cu2O)
颜色
与非氧化
性酸反应
CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O
Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O
与氧化性
酸反应
CuO＋2HNO3(稀)===Cu(NO3)2＋H2O
3Cu2O＋14HNO3(稀)===6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O
与H2反应
CuO＋H2
△
Cu＋H2O
Cu2O＋H2
△
2Cu＋H2O
转化关系
2.氢氧化铜
①物理性质： 的固体
②化学性质
a．受热发生分解：Cu(OH)2
△
CuO＋H2O
b．能与酸反应：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
c．弱氧化性(检验醛基)：
知识点3 铜盐
1.碱式碳酸铜
的名称为碱式碳酸铜，是 、 的主要成分
a．受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式为Cu2(OH)2CO3
△
2CuO＋CO2↑＋H2O
b．可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。
2.硫酸铜(CuSO4)
a． 为蓝色晶体，俗称 、 ，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O
△
CuSO4
5
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＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末
b． 为白色粉末，遇水变 (生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据
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
得分速记
①通常利用反应：2Cu＋O2
△
2CuO 除去混合气体中的少量O2
②Cu 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
2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O
③无水CuSO4只能作为检验水的试剂；由于其吸水效率不是太高，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂
④溶液中的Cu2＋常为蓝色(浓CuCl2溶液为绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2＋的鉴别依据
⑤Cu2+与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2]，这是鉴定Cu2+的原理之一
⑥CuS、Cu2S 均为黑色粉末，难溶于水和非氧化性酸，能被硝酸等强氧化性酸溶解
知识点4 铜及其重要化合物的应用
铜及其化合物的“价—类二维图”及物质间的转化关系
价—类二维
图
铜及其重要
化合物之间
的转化关系
重要方程式
再书写
铜绿的生成：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
Cu 在Cl2中燃烧：Cu＋Cl2=====CuCl2
铜与硫粉共热：2Cu＋S=====Cu2S
FeCl3溶液腐蚀铜板：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
铜与浓硫酸共热：Cu＋2H2SO4(浓)=====CuSO4＋SO2↑＋2H2O
铜与浓硝酸反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
铜与稀硝酸反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
用惰性电极电解CuSO4溶液：2CuSO4＋2H2O=====2Cu＋O2↑＋2H2SO4
乙醛与新制Cu(OH)2悬浊液反应
【易错提醒】
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①铜在潮湿的空气中最终不是生成CuO，而是铜绿[Cu2(OH)2CO3]
②常用灼热的铜粉除去N2中的O2，灼热的CuO 除去CO2中的CO
③新制Cu(OH)2悬浊液常用来检验醛基
④Cu 和一定量的浓HNO3反应，产生的是NO2和NO 的混合气体，当Cu 有剩余，再加入稀H2SO4，Cu 继续溶解
考向1 考查铜及其化合物的性质与应用
例1（2025·湖南·二模）浓硝酸与铜作用的过程如下图所示。
现象：i．a 中产生红棕色气体，溶液呈绿色，试管壁发热；b 中充满红棕色气体
ii．烧杯液面上方无明显变化
下列关于该过程的分析不正确的是
A．a 中产生红棕色气体，主要体现了浓硝酸的氧化性
B．b 中气体的颜色比a 中的浅，与
正向移动有关
C．
溶液吸收
的反应为
D．a 中溶解6.4g 铜时，转移电子的数目为
【变式训练1】（2024·湖南·模拟预测）某课外小组为探究金属铜的还原性，进行如下实验：①将金属铜投
入用
酸化的
的
溶液中，现象不明显②将金属铜投入用盐酸酸化的
的
溶液中，铜粉溶解，溶液变为蓝绿色③将金属铜投入用
酸化的
的
溶液中，铜粉溶解，溶液变为深棕色[经检验含
]，无气泡生成。下列分析正
确的是
A．①说明
的
溶液不与铜粉反应
B．②证明氧化性
还原性
C．③中
的生成速率一定小于
被还原的速率
D．在①中加入少量绿矾，铜粉可溶解，溶液变为深棕色
【变式训练2】（2024·湖南长沙·一模）废旧电池的回收利用对保护环境、节约资源意义重大。某化学兴趣
小组利用废旧电池的铜帽(主要成分为Zn 和Cu)回收Cu 并制备ZnO，部分实验过程如图所示。下列叙述不
正确的是
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A．“溶解”过程中发生的反应有2Cu＋O2＋4H＋=2Cu2＋＋2H2O
B．“溶解”操作中的空气可以用双氧水代替
C．“调节pH”过程中NaOH 溶液的作用是使Cu2＋转化为Cu(OH)2
D．“过滤II”所得滤渣只需洗涤，无需干燥
考向2 考查铜及其化合物的制备
例2（2024·湖南常德·一模）实验室以生锈的铜屑[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、
、
]为原料制备胆矾的流程如图。下列说法正确的是
A．胆矾的化学式为
B．步骤①的目的是除去油污
C．步骤②中
作还原剂
D．步骤③的操作：蒸发结晶
思维建模 化学工艺流程解题策略
【变式训练1】（2024·湖南郴州·三模）CuCl 难溶于水，在空气中易被氧化。工业以废铜泥(含CuS、
、
、Fe 等)为原料制备CuCl 的流程如图：
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下列说法正确的是
A．“酸浸”后，溶液中的金属离子只含
和
B．“除杂”步骤中，为了使沉淀完全，加氢氧化钠溶液须过量
C．“灼烧”不充分会降低CuCl 的产率
D．实验室模拟工业灼烧操作可在蒸发皿中进行
【变式训练2】（2024·湖南常德·一模）氯化亚铜为白色粉末状固体，难溶于水和乙醇，潮湿时易被氧化，
可用作催化剂、杀菌剂、媒染剂等。工业以硫化铜精矿为原料，制备氯化亚铜的流程如图：
下列说法中错误的是
A．步骤①焙烧产生的有毒气体可用碱液吸收
B．步骤②所用硫酸浓度越大浸出速率越快
C．步骤③离子方程式：2Cu2＋＋2Cl-＋SO
＋H2O=2CuCl↓＋SO
＋2H＋
D．步骤④用乙醇洗涤的目的是使CuCl 尽快干燥，防止被空气氧化
考点二 金属材料与金属矿物的开发利用
知识点1 合金
1.概念
由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.性质
具有金属的性质
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：多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点
②硬度：合金的硬度一般它的比各成分金属的硬度
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
②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
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于各成分金属，不是简单加合；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
③并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若
一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金
④合金一定是混合物，没有固定的熔点
⑤常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体
知识点2 常见金属材料及应用
1．常见的金属材料
(1)金属材料的分类
金属材料：及的合金
金属材料：金属的其金属及其合金
金属材料
(2)几种常见的合金
j
：性性
：性及性
：
性
高碳钢
硬而脆，热处理后弹
好
碳素钢
合金：的性用制及
钢铁
【微点拨】 是用量最大，用途最广的合金
k
：合金合金
(
)性好、易于加工
性：性
用：建
合金
l
(
Cu
Sn
Pb)
铜要
铜
用
的合金
(
Cu、Zn等)
铜要
(
Cu、Ni、Zn等)
铜要
铜合金
2．新型合金
(1)储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成 的材料。如Ti－Fe 合金、La－Ni 合金，
为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用
(2)其他新型合金： 、 和 等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和
电子工业等领域
(3)用途广泛的稀土金属
①稀土元素
a．镧系元素(57～71 号元素)及钇和钪，共17 种元素为稀土元素
b．我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全
②用途
a．稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能
大大改善合金的性能。因而， 又被称为冶金工业的维生素
b．稀土金属可用于制造 、 、 和 等。稀土金属除广
泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域
知识点3 金属冶炼
1.金属在自然界中的存在形式
①游离态：化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态的形式存在，如：Au、Ag、Pt、Cu
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②化合态：化学性质比较活泼的金属,在自然界中能以化合态的形式存在，如： Al、Na
得分速记
少数金属在自然界中能以游离态的形式存在；而大多数的金属在自然界中能以化合态的形式存在
1. 金属冶炼的实质
金属的冶炼过程就是把金属从 还原为 的过程，即：Mn＋＋ne－===M
3.金属冶炼的一般步骤
4.金属冶炼方法——根据金属的活泼性
①物理提取法： 在自然界中主要以游离态存在
②热分解法：适于 ；像汞、银等不活泼金属，它们在金属活动性顺
序表中位于氢的后面，其阳离子得到电子的能力很强，所以其还原条件也较容易达到。它们的氧化物受热
就能分解得到单质。适用范围是不活泼的金属 和
2HgO=====2Hg＋O2↑、2Ag2O=====4Ag＋O2↑
③热还原法：适用于冶炼位于金属活动性顺序表中部的金属；常用的还原剂有 、 、
、活泼金属(如：铝)等，多数金属的冶炼过程属于热还原法。适用范围是较活泼的金属 Zn～Cu
a．焦炭还原法：2PbO＋C=====2Pb＋CO2↑、C＋2ZnO=====2Zn＋CO2↑
b．一氧化碳还原法：3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2 (高炉炼铁)
c．氢气还原法：WO3＋3H2=====W＋3H2O
d．活泼金属还原法(铝热反应)：2Al＋Cr2O3=====Al2O3＋2Cr 10Al＋3V2O5=====6V＋5Al2O3
④电解法：位于金属活动性顺序表中氢前面的钾、钠、钙、镁、铝等几种金属的还原性很强，这些金属单
质都很容易失去电子，而其对应的阳离子则氧化性很弱，很难得到电子，因此用一般的方法和一般的还原
剂很难使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。适用范围是
2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑、MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑ 、2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑
得分速记
①工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO 的原因是MgO 的熔点比MgCl2的高
②冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电。加入冰晶石(Na3AlF6)
的目的是降低Al2O3的熔化温度
③金属的活泼性与冶炼方法的关系：
④金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，其阳离子越容易被还原，金属的位置越靠前，其阳离子越难被
还原
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考向1 合金与金属材料的应用
例1 （2024·湖南邵阳·三模）北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量。在航天科技中运用了大量金属
材料，下列有关金属材料的说法正确的是
A．纯金属的硬度一般比它们组成合金的成分金属硬度更高
B．钛和钛合金被广泛应用于火箭、导弹等
C．金属单质在常温下都是银白色
D．合金中至少含两种金属元素
【变式训练1】（2024·湖南衡阳·模拟预测）下列过程中主要发生化学变化的是
A．比较二者的硬
度
B．冷却硝酸钾热的饱和溶
液
C．洗涤剂除去油
污
D．探究铁生锈条件
A．A
B．B
C．C
D．D
【变式训练2】（2024·湖南长沙·一模）下列说法中不正确的是
A．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
B．工业上CO 高温还原氧化镁可获得金属镁
C．“曾青得铁化为铜”，指铁与硫酸铜溶液反应置换出铜
D．被发现和应用得较早的金属单质，其活动性一般较弱
考向2 金属矿物的开发利用
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例2（2024·湖南衡阳·一模）从青铜器时代到铁器时代，再到以铝为代表的活泼金属的使用，下列跟这个
先后顺序有关的是
①地壳中金属元素的含量 ②金属活动性顺序 ③金属的导电性 ④金属冶炼的难易程度
A．①③
B．②③
C．③④
D．②④
思维建模 金属冶炼的方法
方法名称
主要反应原理(举例)
热分解法
2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑
热还原法
CO 做还原剂
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(高炉炼铁)
H2做还原剂
WO3＋3H2W＋3H2O
铝热反应
Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
电解法
2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
【变式训练1】（2024·湖南娄底·调研）下列冶炼金属的原理正确的是
A．工业上电解
制备金属
B．
加入
溶液制备金属
C．加热分解
制备金属
D．电解
溶液制备金属钠
【变式训练2】（2024·湖南益阳·联考）金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下列有关金属冶炼的说法
正确的是
A．金属被人类开发利用的先后顺序主要取决于金属的活动性
B．我国金属矿物资源丰富，储量巨大，可无限制地开采利用
C．工业上，金属Mg、Al 都可由电解对应的熔融氯化物制得
D．通过电解饱和食盐水可制得单质Na
1．某同学通过如下流程制备氧化亚铜：
已知：
难溶于水和稀硫酸，
下列说法不正确的是
A．步骤②
可用
替换
B．步骤③中为防止
被氧化，可用
溶液洗涤
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C．步骤④发生反应的离子方程式为
D．如果
试样中混有
和
杂质，用足量稀硫酸与
试样充分反应，根据反应前、后固体质
量可计算试样纯度
2．（2022·福建·高考真题）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
3．（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
14
