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备战2024 年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练
第19 讲 金属材料、金属矿物的开发与利用
本讲复习目标
1．了解合金的定义及特点，分类、组成及用途。
2．了解金属材料的分类。
3．掌握金属冶炼的反应原理及冶炼的常用方法。
夯基·知识精讲
一．金属材料
1．合金的概念及性能
易错提醒：
(1)常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。
(2)合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。
2．常见的金属材料
（1）金属材料分类
（2）几种常见的合金
①铁合金：钢是用量最大，用途最广的合金。
1
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②铝合金
③铜合金
④新型合金
【例题1】中华文明源远流长，在世界文明中独树一帜，汉字居功至伟。随着时代发展，汉字被不断赋予
新的文化内涵，其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是( )
汉字载体
选项
A.兽骨
B.青铜器
C.纸张
D.液晶显示屏
【例题2】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(
)
2
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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
【例题3】中华优秀传统文化涉及很多化学知识。下列有关说法不正确的是( )
A．“火树银花合，星桥铁锁开”中的“火树银花”涉及金属元素的焰色
B．古剑沈卢“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”中的“剂钢”是铁的合金
C．“以曾青涂铁，铁赤色如铜”中的“曾青”是铜盐
D．《天工开物》中有“至于矾现五金色之形，硫为群石之将，皆变化于烈火”，其中的“矾”指的是金
属硫化物
【例题4】邮票记载了我国发展历程，形象地呈现了人类与化学相互依存的关系，下列邮票相关的叙述中
没有发生化学变化的是（ ）
A．上海炼钢厂将生铁炼
成钢
B．春牛耕种田地
C．中国第一颗人
造卫星发射
D．用侯氏制碱
法生产纯碱
A．A
B．B
C．C
D．D
【例题5】氧化物在生产生活中有广泛应用。下列有关氧化物的性质与用途具有对应关系的是（ ）
A．CO 有还原性，可用于高炉炼铁
B．SiO2硬度高，可用作半导体材料
C．Al2O3具有两性，可用作耐火材料
D．ClO2易溶于水，可用于自来水消毒
二．金属矿物的开发利用
（1）金属在自然界中的存在形态
3
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（2）金属冶炼的一般步骤
（3）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Mn＋＋ne－===M(写反应通式，用M 表
示金属)。
（4）金属冶炼的方法
根据金属的活动性不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。
例如下列金属的冶炼：
方法名称
主要反应原理(举例)
热分解法
2HgO
2Hg＋O2↑
2Ag2O
4Ag＋O2↑
热还原法
CO 作还原剂
Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2(高炉炼铁)
H2作还原剂
WO3＋3H2
W＋3H2O
铝热反应
Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3
2Al＋Cr2O3=====Al2O3＋2Cr
电解法
2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑
4
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2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑
说明：
①冶炼Al 时只能电解Al2O3不能电解AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态难导电。加入冰晶石
(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。
②冶炼镁用电解熔融的MgCl2而不用电解熔融MgO，是因为MgO 熔点高，熔融时耗费更多能源，增
加生产成本，而MgCl2的熔点较低，更易熔融。
③用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。
【例题1】人类最早冶金的历史年代曲线图如图所示(－1000 表示公元前1000 年)。下列说法正确的是(
)
A．金属越活泼，冶炼的年代一定越晚
B．冶炼金属的历史：电解氯化物比电解氧化物早
C．自然界中铜元素以游离态形式存在，故铜的冶炼年代最早
D．金属氧化物(如Al2O3、Cu2O)也属于金属材料
【例题2】金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是(
)
A．用电解法制取金属钠：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑
B．用Na、Mg 等活泼金属为还原剂冶炼Ti：2Mg＋TiCl4(熔融)=====Ti＋2MgCl2
C．用Al 作还原剂冶炼金属V：3V2O5＋10Al=====6V＋5Al2O3
D．用H2作还原剂冶炼金属Ag：Ag2O＋H2=====2Ag＋H2O
【例题3】从砷化镓废料(主要成分为GaAs、
、
和
)中回收镓和砷的工艺流程如图所示。
5
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下列说法错误的是（ ）
A．“碱浸”时，温度保持在70℃的目的是提高“碱浸”速率，同时防止
过度分解
B．滤渣Ⅲ的主要成分是
C．“旋流电积”所得“尾液”溶质主要是
，可进行循环利用，提高经济效益
D．得到
的操作为直接蒸干
【例题4】下列制备金属单质的方法或原理正确的是( )
A．在高温条件下，用H2还原MgO 制备单质Mg
B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al
C．工业上金属Mg、Cu 都是用热还原法制得的
D．加强热，使CuO 在高温条件下分解制备单质Cu
【例题5】以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2、少量FeS2)为原料，生产Fe3O4的部分工艺流程
如下：
下列说法错误的是( )
A．用NaOH 溶液吸收焙烧过程产生的SO2有利于保护环境和资源再利用
B．从高硫铝土矿中可制得Al、Fe 的化合物
C．向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由AlO 转化为Al3＋
D．FeS2与Fe2O3混合后在无氧条件下焙烧的目的是生成Fe3O4和SO2
6
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提能·课后精练
1．（2023·河北衡水·衡水市第二中学校考三模）中华文明博大精深，源远流长。下列说法错误的是
A．越王勾践剑为春秋晚期青铜器，具有硬度大、耐腐蚀的优点
B．宣纸是我国传统的书画用纸，用青檀和稻草生产宣纸涉及化学变化
C．司南是我国古代用于辨别方向的一种仪器，可由天然磁石FeO 制成
D．中药为我国传统中医特有药物，若使用铁器煎药可能破坏中药的药性
2．（2023·山西大同·统考三模）《吕氏春秋》二十五卷中记载了铜锡合金的性质：“金(即铜单质)柔锡(即
锡单质)柔，合两柔则为刚(即坚硬)，燔(灼烧)之则为淖(液体)”。铜、锡和铜锡合佥的熔点如下：
物质
Cu
Sn
铜锡合金
熔
点/℃
1083.4
232
约为800
下列说法错误的是
A．铜锡合金是青铜器的主要成分
B．铜锡合金的熔点较低，比其成分金属均易熔化
C．铜锡合金中的铜比纯铜有更好的抗腐蚀性
D．铜锡合金的硬度比纯铜的高
3．（2023·福建·统考模拟预测）化学与生产生活密切相关，下列说法不正确的是
A．在室外大雪的时候
可以用作融雪剂，原因是因为其溶解的时候可以放热
B．铬是硬度最高的金属，常在不锈钢中添加
C．
为半导体，可做新型太阳能电池主要材料
D．氧化镁在工业生产中常用作耐火材料
4．（2023·全国·高三专题练习）2020 年11 月10 日08 时12 分，我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳
海沟成功坐底，坐底深度10909 米，创造了中国载人深潜的新纪录。下列关于“奋斗者”号的说法中错误
的是
A．为了承受万米海压，载人舱所用Ti-62A 材料是由我国自主研制的新型钛合金材料，具有强度高、
韧性好的特点
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B．载人潜水器下水时要携带两组压载铁，在重力牵引下潜入海洋深处，铁是黑色金属
C．浮力材料是成千上万个纳米级空心玻璃微球，其主要成分与玛瑙、刚玉、硅胶相同
D．“奋斗者”号的上百块单体锂电池，模块的间隙中充满了油，不可用水代替油
5．（2023·全国·高三专题练习）碱式氧化镍
是镍电池的活性正极材料。某化学实验小组利用含
废渣(含少量
、
杂质)制备碱式氧化镍的流程如下：
下列叙述错误的是
A．为了提高“浸出”速率，可用玻璃棒进行搅拌
B．滤渣I 和滤渣II 的主要成分分别为
和
C．为简化操作，可将“过滤I”和“过滤II”合并进行
D．“母液”中仍存在大量的镍元素，需要进一步回收利用
6．（2023·全国·高三专题练习）下列有关金属及其化合物的说法不合理的是
A．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
B．铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业
C．盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良
D．无水CoCl2呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是否吸水
7．（2023·北京海淀·北京市十一学校校考三模）发展改变生活。下列说法不正确的是
A．T-碳(
)是一种碳的三维结构晶体，其与
互为同位素
B．“天问一号”中
形状记忆合金的两种金属都属于过渡金属
C．“祝融号”火星探测器上使用的钛合金具有密度小、强度高、耐高温的特性
D．清华大学打造的世界首款异构融合类脑芯片——天机芯的主要材料是硅单质
8．（2023·全国·高三专题练习）化学与生活、社会发展息息相关。下列有关说法不正确的是
A．“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁”，青蒿素的提取属于化学变化
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B．“霾尘积聚难见路人”，雾霾所形成的气溶胶能产生丁达尔效应
C．“伦乃造意，用树肤
以为纸”中的“树肤”的主要成分是纤维素
∙∙∙∙∙∙
D．古剑“沈卢”“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”，“剂钢”指的是铁的合金
9．（2023·江苏南通·海门中学校考模拟预测）第二周期元素及其化合物应用广泛。锂可用作电极材料；铍
和铝性质相似，BeO 可用于制作坩埚；氨硼烷(
)是一种固体储氢材料，可与水在催化剂作用下生
成
和
，碳能形成多种氧化物，金星大气层中含有的
能与
反应生成
，
是二元弱酸，有还原性，可与多种金属离子形成沉淀或络合物；聚四氟乙烯材料可制作酸碱通用
滴定管的活塞及化工反应器的内壁涂层。下列物质性质与用途具有对应关系的是
A．金属Li 密度小，可用作电极材料
B．BeO 硬度大，可制作耐高温的坩埚
C．
有还原性，可用作沉淀剂、络合剂
D．聚四氟乙烯耐酸碱腐蚀，可制作滴定管活塞
10．（2022 秋·河北·高三专题练习）中华文明源远流长，在世界文明中独树一帜。下列器物主要由硅酸盐
材料制成的是
器物
选项
A．元景德镇窑青花
碗
B．北宋木雕罗汉
像
C．青铜雁鱼
灯
D．丝绸
A．A
B．B
C．C
D．D
11．（2023·全国·高三专题练习）铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅，工业上经过下列工艺
可以冶炼金属铝。下列说法中不正确的是
A．①②中除加试剂外，还需要进行过滤操作
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B．a、b 中铝元素的化合价相同
C．③中需要通入过量的CO2
D．④进行的操作是过滤、加热，而且d 一定是氢氧化铝
12．（2023·全国·高三专题练习）一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下：
下列说法错误的是
A．物质X 常选用生石灰
B．工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁
C．“氯化”过程中发生的反应为MgO+C+Cl2
MgCl2+CO
D．“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2
13．（2023·山东德州·统考二模）四氟硼酸锂(
)化学性质稳定，可用作锂电(心脏起搏器电池等)或二
次锂离子电池电解液导电盐。其制备流程如图所示，下列说法错误的是
A．“不溶颗粒”主要成分为
B．实验室中模拟工艺流程时反应器3 不能选用三颈圆底烧瓶
C．反应器2 中反应为
D．粗产品经过负压下浓缩、冷却结晶即可得到纯净的四氟硼酸锂
14．（2021·广东·校联考模拟预测）中国古代文化是中华民族的先人在改造自然、发展自己的过程中创造
的物质财富和精神财富。体现了他们对人生、对社会、对自然的认识及感悟，充满了智慧，其中很多文献
记载的古代文化中蕴含着丰富的化学知识，下面理解中不合理的是
选项
文摘
理解
10
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A
司南之杓，投之于地，其柢指南
“其柢指南”是因为含有
B
千锤万凿出深山，烈火焚烧若等
闲
描述了石灰石的开采和高温分解过程
C
炉火照天地，红星乱紫烟
描写出古人冶炼金属的壮观场景
D
一尺之棰，日取其半，万世不竭
蕴含着物质无限可分的辩证思想
A．A
B．B
C．C
D．D
15．（2023 秋·北京西城·高三北师大实验中学校考阶段练习）钛酸钡
是电子陶瓷基础母体原料，
超细微
粉体的制备方法如下。
已知：
下列说法不正确的是
A．向
中先加入
，可防止其水解生成
B．得到溶液1 的反应：
C．加入过量氨水，有利于提高
的产率
D．“煅烧”得到的气体A 是
和
的混合物
16．（2023·全国·高三专题练习）从化合价和物质类别两个视角认识元素及其化合物性质是重要的化学学
习方式。图1 是
及其化合物的化合价—物质类别二维图。
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回答下列问题：
(1)工业上冶炼
常用的方法是 (填字母)。
a.电解法 b.还原法 c.热分解法 d.物理方法
(2)若图1 中的F 为硫酸盐，请写出由D 生成F 的离子方程式： 。
(3)图1 中的B 在潮湿的空气中很容易发生化合反应变成E，该反应的化学方程式为
。
(4)图1 中的F 与C 在水溶液中转化的离子反应有：
，为了探究该反应存在一定的
限度，某化学兴趣小组取
的
溶液于试管中，再加入
的
溶液，振
荡，使试管中的物质充分反应一段时间。为了达到实验目的，还需要再向试管中加入下列试剂中的
_______(填字母)。
A．淀粉溶液
B．
溶液
C．
D．酸性高锰酸钾溶液
(5)用
可以去除水体中的
(原理如图2)。若有
转化为
，则参加反应的
失去的电子的物
质的量为
。
17．（2021 秋·福建龙岩·高三福建省龙岩第一中学校考阶段练习）在人类社会的发展进程中，金属起着重
要的作用。请回答下列问题：
(1)金属元素的原子结构决定了金属元素的性质、在自然界中的存在形式及冶炼方法。金属的冶炼一般有下
列方法：
a.焦炭法 b.水煤气(氢气和一氧化碳)法 c.活泼金属置换法
d.电解法
请从上述四种方法中选择相应的字母填入表中空格：
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高炉炼
铁
湿法炼铜
铝热法炼铁
(2)人类最早使用的金属材料的主要成分是铜。下列有关铜元素的说法中，不正确的是___________(填字母)
A．青铜、不锈钢、硬铝都是合金
B．铜表面易形成致密的氧化膜
C．铜与O2反应生成黑色的CuO
D．CuSO4·5H2O 是一种混合物，加热后变为白色固体
(3)铁及其化合物在生产生活中具有广泛应用。一定条件下，铁及其化合物之间发生相互的转化。
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．Fe2O3(s)
FeCl3(aq)
Fe(s)
B．FeS2
SO2
H2SO3
C．Fe2O3
FeCl3(aq)
无水FeCl3
D．Fe
FeCl2(aq)
Fe(OH)2
Fe(OH)3
NaFeO
②
2可完全水解成Fe(OH)3，水解反应的离子方程式： 。
(4)某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”；“纸漏斗的
下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。由化学手册查阅得有关物质的熔、沸点数据如表。
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔
点/℃
660
2054
1535
1460
沸
点/℃
2467
2980
2750
①该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点
比铁的低，此时液态的铁和铝熔合成铁铝合金，你认为他的解释是否合理 (填“合理”或“不
合理”)。
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②设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是
，反应的离子方程式为 。
③另一同学推测铝热反应得到的熔融物中还含有Fe2O3，他设计了如下方案来验证：
取一块该熔融物冷却后投入到少量稀硫酸中，向反应后的混合液中滴加物质甲的溶液，观察到溶液颜色未
变红，证明该熔融物中不含有Fe2O3.则物质甲是 (填化学式)。该同学的实验方案是否合理？
(填“合理”或“不合理”)。理由： 。
18．（2023·全国·高三专题练习）钛在医疗领域、航空航天材料方面的使用非常广泛。某小组利用如图所
示装置在实验室制备并收集
，并用
制备纳米
(夹持装置略去)。
【实验一】制备无水
已知：
①
高温时能与
反应，遇水极易水解；
②瓷舟中物质反应后除生成
、
外，还生成一种有毒氧化物气体和少量副产物
；
③相关物质的部分物理性质如表：
熔
点/℃
沸
点/℃
水溶性
-23.2
136.4
极易水解生成白色沉淀，能溶于
等有机溶剂
306
315
易水解生成红褐色沉淀
-23
76.8
难溶于水
14
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(1)洗气瓶A 中的试剂为 。
(2)管式炉加热至900℃，瓷舟中主要发生的化学反应方程式为 。
(3)实验过程中需要先后通入
两次，第二次通入
作用是 。装置单元X 的作用为
。
(4)为除去产物中的
，控温箱的温度应控制的范围是 。欲分离锥形瓶中的液态混合
物，所采用的操作名称是 。
【实验二】用
制备纳米
(5)可由
直接水解产生
，再经焙烧得
。请写出
直接水解产生
的化
学方程式： 。
(6)实验室可用电位滴定法测定纳米
组成，方法如下：
步骤I：取样品纳米
6.94g 用稀硫酸充分溶解得到
，再用足量单质Al 将
还原为
，过滤并洗涤，将所得滤液和洗涤液合并注入500mL 容量瓶，定容得到待测液。
步骤Ⅱ：取待测液50.00mL 于烧杯中，用
标准溶液滴定，将
氧化为
时，溶液中
浓度不断变化，指示电极的电位发生相应变化，根据测量工作电池电动势的变化就可确定滴定终点。
用
的
标准溶液滴定时，三次滴定消耗标准溶液的平均值为40.00mL。通过计
算，该样品的组成为 。
19．（2023·广东广州校考）铬元素是一种重金属元素，工业上处理含铬废水并将其资源化的工艺有多种，
其中两种工艺如下图所示：
已知：
①含铬废水中铬元素主要有
和
两种价态，
价铬在酸性环境中氧化性更强。
②
。
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回答下列问题：
(1)“还原”时，先加入
酸化，再加入
固体，其发生反应的离子方程式为
，若不加
酸化，可能造成的后果是 。
(2)“中和”过程中，有大量气泡生成，写出中和时产生
的离子方程式：
。
(3)“过滤洗涤”时，证明沉淀已洗涤干净的操作为： 。
(4)“冶炼”时，该反应的能量主要转化形式为 。
(5)“氧化”时，发生反应的化学方程式为： 。
(6)已知
，利用氧化法除铬时，欲使废液中铬元素的含量不高于
，则此
滤液中
的范围为 。
(7)与还原法相比，氧化法的优点为 。
20．（2023·江苏盐城·盐城中学校考二模）氧化铈(CeO2)是一种应用非常广泛的稀土氧化物。现以氟碳铈矿
(含CeFCO3、BaO、SiO2等)为原料制备氧化铈，其工艺流程如图所示：
已知：
①稀土离子易与
形成复盐沉淀，Ce3+和
发生反应：
Ce2(SO4)3+Na2SO4+nH2O=Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O↓；
②硫脲：
具有还原性，酸性条件下易被氧化为(SCN2H3)2；
Ce
③
3+在空气中易被氧化为Ce4+，两者均能形成氢氧化物沉淀；
Ce
④
2(CO3)3为白色粉末，难溶于水。
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回答下列问题：
(1)滤渣A 的主要成分是 (填写化学式)。
(2)在另一种生产工艺中，在氟碳铈矿矿石粉中加入碳酸氢钠同时通入氧气焙烧，焙烧得到NaF 和CeO2两
种固体以及两种高温下的气态物质，请写出焙烧过程中相应的化学方程式 。
(3)加入硫脲的目的是将
还原为Ce3+，反应的离子方程式为 。
(4)步骤③加入盐酸后，通常还需加入另一种化学试剂X，根据题中信息推测，加入X 的作用为
。
(5)下列关于步骤④的说法正确的是____ _(填字母)。
A．过滤后的滤液中仍含有较多Ce3+，需要将滤液循环以提高产率
B．可以用Na2CO3溶液代替NH4HCO3溶液，不影响产品纯度
C．过滤时选择减压过滤能够大大提高过滤效率
D．该步骤发生的反应是2Ce3++6
=Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O
(6)若常温下，Ka2(H2CO3)=5.0×10−11，Ksp[Ce2(CO3)3]=1.0×10−28，Ce3+恰好沉淀完全c(Ce3+)
=1.0×10−5mol∙L−1，此时测得溶液的pH=5，则溶液中c(
)= mol∙L−1。
17
