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第四章 金属及其化合物
第17 讲 金属材料及金属冶炼 铜
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核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点
考点1 金属材料及金属冶炼★★★☆☆
考点2 铜及其化合物★★★☆☆
（星级越高，重要程度越高）
限时训练挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
考点1 金属材料及金属冶炼
1.金属材料分类
2.合金
3.金属冶炼
(1)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)。
(2)金属冶炼的一般方法
1
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冶炼方法
主要反应原理(举例)
热分解法
2HgO
2Hg
＋
O 2↑
热还
原法
Fe2O3＋3CO
2Fe
＋
3CO
2(高炉炼铁)
WO3＋3H2
W
＋
3H
2O
Fe2O3＋2Al
2Fe
＋
Al
2O3
(铝热法炼铁)
电解法
2Al2O3(熔融)
4Al
＋
3O
2↑
MgCl2(熔融)
Mg
＋
Cl
2↑
2NaCl(熔融)
2Na
＋
Cl
2↑
4．应用金属活动性顺序表整合金属的性质
金属活
动性顺序
K、Ca、
Na
Mg
Al、Zn
Fe、Sn、
Pb(H)
Cu、
Hg、Ag
Pt、
Au
与O2
反应
常温下易被氧
化，点燃生成过
氧化物或其他复
杂氧化物
常温下一般生成致密的氧化膜(铁在潮
湿的空气中生成疏松的铁锈，不能保护
内部金属)
加热
化合
不反应
与H2O
反应
常温下生成碱和
氢气
与热
水反
应
有碱存
在与水
反应
与高温
水蒸气
反应
不反应
与非氧
化性酸
反应
生成盐和氢气
生成盐和氢气
不反应
与盐溶
液反应
先与水反应，生
成的碱再与盐反
应
排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来
2
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【小试牛刀】
微考点1 金属材料的性能及应用
1．(2025·浙江金华检测)合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列有关合金的性质与用途不具
有对应关系的是( )
A．生铁容易被腐蚀，可用于炼钢和制造各种铸件
B．钠钾合金常温下呈液态、导热性好，可用于快中子反应堆的热交换剂
C．镁锂合金密度小、硬度和强度大，可用于制造火箭、导弹、航天器等
D．镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件
2．(2025·山东青岛二中检测)歼-20、运-20 等装备集体亮相，展示了我国现代化战略空军建设的阶段
性成果和军工领域的最新科研成果。航空航天领域成果的取得离不开金属材料的贡献。下列关于金属
材料的说法中不正确的是( )
A．金属材料包括纯金属和它们的合金
B．合金的硬度一般比其成分金属大，但熔点一般比其成分金属低
C．铝合金应用十分广泛，因为它不仅价格合适，耐酸、碱腐蚀，而且具有优良的机械性能
D．新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，广泛用于航空航天领域
3．(2024·广西高考适应性考试)下列广西优秀传统工艺品中，主要由合金材料制成的是( )
A.壮乡铜鼓
B.绣球
C.坭兴陶
D.壮锦
微考点2 金属活动性与冶炼方法的关系
4．(2025·福建五校联考)《天工开物》中记载了铜的开采与冶炼：凡铜砂……淘洗去土滓，然后入炉
煎炼，其熏蒸旁溢者为自然铜……色似干银泥……凡铜质有数种：有与铅同体者，其煎炼炉法，傍通
高低二孔，铅质先化，从上孔流出。下列有关说法错误的是( )
A．“淘洗去土滓”属于原料的富集
B．炼制所得自然铜为合金
C．铜与铅混合物的分离过程利用了物质的熔点不同
D．可用热分解法冶炼铜
5．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方
法在工业上均有应用，古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜。现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤
3
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石中炼镁。下列对它们的冶炼对应方法的分析不正确的是( )
A．(Ⅰ)—
①
B．(Ⅱ)—②
C．(Ⅲ)—
③
D．(Ⅳ)—④
6．《秋浦歌》中的一首“炉火照天地，红星乱紫烟。赧郎明月夜，歌曲动寒川”描写的是我国古代
劳动人民“冶炼金属”的热烈场面。下列有关金属冶炼的说法错误的是( )
A．应用热还原法可以冶炼铁
B．应用铝热法可以冶炼镁
C．应用电解法可以冶炼铝
D．应用热分解法可以冶炼汞
考点2 铜及其化合物
1．铜单质的性质
(1)物理性质：铜是 紫红 色固体，具有良好的延展性、 导热 性和 导电 性，不能被磁铁吸引。
(2)化学性质
写出图中下列反应的化学方程式：
①在潮湿空气中反应： 2Cu
＋
O 2＋
CO
2＋
H 2O ==
=Cu
2(OH)2CO3 (绿色固体)。
②与S 反应： 2Cu
＋
S =====
Cu
2S
。
写出图中下列反应的离子方程式：
③与稀硝酸反应： 3Cu
＋
8H
＋ ＋
2NO
==
=3Cu
2 ＋ ＋
2NO↑
＋
4H
2O
；与浓硝酸反应： Cu
＋
4H
＋ ＋
2NO
==
=Cu
2 ＋ ＋
2NO
2↑ ＋
2H
2O
。
④与FeCl3溶液反应： Cu
＋
2Fe
3 ＋ ==
=2Fe
2 ＋ ＋
Cu
2 ＋
。
2．氧化铜和氧化亚铜
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
黑色
砖红色
与酸反应(H＋)
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应
CuO＋H2=====Cu＋H2O
Cu2O＋H2=====2Cu＋H2O
转化关系
4CuO=====2Cu2O＋O2↑
4
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3．氢氧化铜
(1)物理性质：蓝色固体， 难 溶于水。
(2)化学性质(写出化学方程式)
反应①： Cu(OH)
2=====
CuO
＋
H 2O
。
反应②： Cu(OH)
2＋
2H
＋ ==
=Cu
2 ＋ ＋
2H
2O
。
4．铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3名称为 碱式碳酸铜 是铜绿、孔雀石的主要成分，是铜在潮湿空气中被锈蚀的结果。
(2)CuSO4·5H2O 俗称 蓝矾 、 胆矾 。无水CuSO4遇水变蓝色，可用于检验水的存在。
【小试牛刀】
微考点1 铜及其化合物的性质
1．(2025·河北衡水高三检测)某研究小组通过实验探究Cu 及其化合物的性质，下列操作正确且能达到
实验目的的是( )
A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色
B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成
C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，可得到无水CuCl2固体
D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，可除去铜绿
2．(2025·福建师大附中月考)“夏禹铸九鼎，天下分九州”，青铜器在古时被称为“吉金”，是红铜与
锡、铅等的合金。铜锈大多呈青绿色，主要含有Cu2(OH)3Cl 和Cu2(OH)2CO3。下列说法错误的是(
)
A．基态铜原子核外电子有15 种不同的空间运动状态
B．青铜的熔点低于纯铜
C．青铜器中锡、铅对铜有保护作用
D．可用FeCl3溶液浸泡青铜器来清洗青铜器的铜锈
3．(2025·吉林长春二模)铜及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。回答下列问题。
(1)纳米铜是性能优异的超导材料，工业上以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉，Cu2S 中铜
元素的化合价为________。
(2)无水CuSO4常用于检验物质中是否含有水，吸水后会形成________色晶体，俗称________。
(3)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的CuO，化
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学方程式为_____________________________________
___________________________________________________________________。
(4)CuCl2常用作媒染剂、杀虫剂等。Cu 与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3＋对该
反应有催化作用，其催化原理如图所示。M′为________。
(5)CuCl 广泛应用于化工和印染等行业。在高于300 ℃，HCl 气流中热分解CuCl2·2H2O 可以制备
CuCl，其中HCl 的作用是______________________________
________________________________________________________________________________________
________________________________________________。
微考点2 铜及其化合物性质探究及制备实验
4．(2025·山西太原高三检测)实验小组探究Cu 和Fe(NO3)3溶液的反应原理。
(1)配制溶液。
用Fe(NO3)3·9H2O 标准试剂配制100 mL 0.500 mol·L－1Fe(NO3)3溶液，下列仪器中无需使用的有
________(填名称)。
(2)Fe(NO3)3溶液成分探究。
甲同学认为溶质离子主要成分为Fe3＋和NO，乙同学认为还有H＋，于是用________(填仪器名称)测得
0.500 mol·L－1 Fe(NO3)3溶液pH 为1.10。
(3)提出假设。
假设ⅰ：________________________，发生反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋；
假设ⅱ：NO 将Cu 氧化，发生反应3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
(4)实验探究。
实验Ⅰ：向0.500 mol·L－1 Fe(NO3)3溶液中加入过量铜粉并充分振荡，溶液变成深棕色，无气泡产生。
实验小组通过实验证明了反应中有Fe2＋生成，实验方案为
___________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
实验Ⅱ：向pH＝1.10 的________溶液中加入过量铜粉并充分振荡，无明显现象。
综合实验Ⅰ和实验Ⅱ可知，假设________(填“ⅰ”或“ⅱ”)成立。
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(5)查阅资料知，铜粉与Fe(NO3)3溶液可能涉及的反应有：
反应①：3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O K＝1062.8(速率很小)
反应②：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ K＝1014.7(速率较大)
反应③：4Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋[Fe(NO)]2＋(深棕色)＋2H2O K＝1012.8(速率很大)
反应④：[Fe(NO)]2＋(深棕色)===Fe2＋＋NO↑
(ⅰ)对反应①来说，Fe2＋起到的作用为_______________________________；
为验证这一作用，设计实验方案为__________________________________
____________________________________________________________________。
(ⅱ)实验Ⅰ反应中无论Cu 过量多少，始终都能检测到Fe3＋的存在，原因是
________________________________________________________________________________________
_________________________________________________。
5．(2025·河北衡水高三检测)碱式碳酸铜又名孔雀石，主要成分为Cu2(OH)2CO3，呈绿色，是一种具有
广泛用途的化工产品。某化学小组探究制备碱式碳酸铜的反应条件并制备少量碱式碳酸铜。
试剂：0.25 mol·L－1 Na2CO3溶液、0.5 mol·L－1 NaOH 溶液、0.5 mol·L－1 Cu(NO3)2溶液各100 mL。
实验1：探究Cu(NO3)2与NaOH 和Na2CO3溶液配比
取三种反应溶液，以表中的比例混合，在60 ℃条件下进行实验，并观察现象。
编号
1
2
3
4
V[Cu(NO3)2溶液]/mL
2
2
2
2
V(NaOH 溶液)/mL
2
2
2
2
V(Na2CO3溶液)/mL
2.8
2.4
2
1.6
沉淀数量
＋＋＋
＋＋＋
＋＋
＋
沉淀颜色
蓝色
蓝色
浅绿色
浅绿色
注：“＋”越多表示沉淀的相对量越多。
实验2：探究反应温度
按上述实验得到的合适反应液用量，在不同温度下进行实验，并观察现象。
反应温度/℃
沉淀数量
沉淀颜色
25
＋＋＋＋
蓝色
40
＋＋＋＋
蓝色
60
＋
浅绿色
75
＋＋
绿色
80
＋＋＋
绿色(少量黑色)
实验3：制备碱式碳酸铜
按最佳物料比取50 mL 0.5 mol·L－1 Cu(NO3)2溶液、50 mL 0.5 mol·L－1 NaOH 溶液和相应体积的0.25
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mol·L－1 Na2CO3溶液，在最佳反应温度下进行实验，待反应完全后，静置、过滤、洗涤、干燥后，得
到2.5 g 产品。
请回答下列问题：
(1)本实验配制溶液时用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有____________
_________________________________________________________________。
(2)制备碱式碳酸铜时，Cu(NO3)2、NaOH 和Na2CO3的最佳物质的量之比为__________，最佳反应温度
为__________，本实验的加热方式为__________。
(3)请写出本实验制备碱式碳酸铜的化学方程式：
_______________________________________________________________。
(4)实验2 中在80 ℃反应生成的沉淀中有少量黑色的物质，产生该物质的原因可能是
______________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)简述实验3 中洗涤沉淀的操作：____________________________________
____________________________________________________________________。
(6)本实验的产率为________%(保留三位有效数字)。
【真题挑战】
1．(2024·黑、吉、辽卷，13,3 分)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl－并制备Zn，流程如下。“脱
氯”步骤仅Cu 元素化合价发生改变。下列说法正确的是( )
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
离子
Zn2＋
Cu2＋
Cl－
浓度(g·L－1)
145
0.03
1
A.“浸铜”时应加入足量H2O2，确保铜屑溶解完全
B．“浸铜”反应：2Cu＋4H＋＋H2O2===2Cu2＋＋H2↑＋2H2O
C．“脱氯”反应：Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl
D．脱氯液净化后电解，可在阳极得到Zn
2．(2024·江西卷，8,3 分)从CPU 针脚(含有铜、镍和钴等金属)中回收金的实验步骤如下图。下列说法
错误的是( )
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A．将CPU 针脚粉碎可加速溶解
B．除杂和溶金步骤需在通风橱中进行
C．富集后，K[AuBr4]主要存在于滤液中
D．还原步骤中有SO 生成
3．(2021·河北选择考)“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
4．(2023·辽宁卷，10)某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3，已知焙烧后Cr 元素以＋6 价形式存在，下列
说法错误的是( )
A．“焙烧”中产生CO2
B．滤渣的主要成分为Fe(OH)2
C．滤液①中Cr 元素的主要存在形式为CrO
D．淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
5．(2022·湖北卷，3)武当山金殿是铜铸鎏金大殿。传统鎏金工艺是将金溶于汞中制成“金汞漆”，涂
在器物表面，然后加火除汞，使金附着在器物表面。下列说法错误的是( )
A．鎏金工艺利用了汞的挥发性
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B．鎏金工艺中金发生了化学反应
C．鎏金工艺的原理可用于金的富集
D．用电化学方法也可实现铜上覆金
【限时训练】（限时：60 分钟）
[分值：100 分]
(选择题1~14 题，每小题5 分，共70 分)
1.(2024·湖北孝感模拟)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ZnCO3)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
2.金属的冶炼一般用热分解法、热还原法和电解法，选用冶炼方法的依据主要是( )
A.金属在自然界里存在的形式
B.金属元素在地壳中的含量
C.金属阳离子得电子的能力
D.金属熔点的高低
3.“乌铜走银”是我国非物质文化遗产之一。该工艺将部分氧化的银丝镶嵌于铜器表面，艺人用手边
捂边揉搓铜器，铜表面逐渐变黑，银丝变得银光闪闪。下列叙述错误的是( )
A.铜的金属活动性大于银
B.通过揉搓可提供电解质溶液
C.银丝可长时间保持光亮
D.用铝丝代替银丝，铜也会变黑
4.据《本草纲目》记载：“生熟铜皆有青，即是铜之精华，大者即空绿，以次空青也，铜青则是铜器
上绿色者，淘洗用之。”这里的“铜青”是指( )
A.CuO
B.Cu2O
C.Cu
D.Cu2(OH)2CO3
5.下列铜及其化合物的性质与用途具有对应关系的是( )
A.铜单质具有延展性，可用于传输电流
B.Cu2O 的熔、沸点较高，可用于催化反应
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C.Cu(OH)2具有氧化性，可用于检验醛基
D.CuSO4能使蛋白质变性，可用于饮用水消毒
6.冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法
在工业上均有应用，古代有：(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜。现代有：(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从
光卤石中炼镁。下列对它们的冶炼对应方法的分析不正确的是( )
A.(Ⅰ)—①
B.(Ⅱ)—②
C.(Ⅲ)—③
D.(Ⅳ)—④
7.(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H2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
8.(2024·河北衡水模拟)以含有少量杂质Fe 的粗铜为原料，制备蓝矾(CuSO4·5H2O)的工艺流程如图所示：
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
9.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
10.向CuSO4溶液中加入H2O2溶液，很快有大量气体逸出，同时放热，一段时间后，蓝色溶液变为红
色浑浊(Cu2O)，继续加入H2O2溶液，红色浑浊又变为蓝色溶液，这个反应可以反复多次。下列关于上
述过程的说法不正确的是( )
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A.Cu2＋将H2O2还原为O2
B.H2O2既表现氧化性又表现还原性
C.Cu2＋是H2O2分解反应的催化剂
D.发生了反应：Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O
11.某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：
方案Ⅰ：铜铝混合物
测量生成气体的体积；
方案Ⅱ：铜铝混合物
测量剩余固体的质量。
下列有关判断不正确的是( )
A.溶液A 和B 均可以是盐酸或NaOH 溶液
B.若溶液B 选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小
C.溶液A 和B 均可选用稀硝酸
D.实验室中方案Ⅱ更便于实施
12.钛合金广泛应用于航空航海领域。钛铁矿(其中Ti 为＋4 价)在高温下经氯化得到四氯化钛，再制取
金属钛的流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.钛合金比纯钛熔点高
B.氯化过程中FeCl3既是氧化产物又是还原产物
C.制取金属钛时，可用CO2替代Ar 以隔绝空气
D.若制取1 mol 金属钛，则氯化过程中转移电子的物质的量至少为4 mol
13.高铜酸钠NaCuO2是一种黑色难溶于水的固体，酸性或高温条件下不稳定。下列关于该化合物推测
不合理的是( )
A.有较强的氧化性
B.属于钠盐
C.可与酸反应
D.隔绝空气加强热，可能只生成CuO、Na2O
14.用废铜屑(含Cu、CuO、Fe2O3等)制备胆矾的流程如图。
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下列说法不正确的是( )
A.“溶解”时，铜发生反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋O2
2−===Cu2＋＋2H2O
B.“调pH”步骤中，可用Cu2(OH)2CO3代替CuO
C.“滤液”中存在：c(Cu2＋)·c2(OH－)≤Ksp[Cu(OH)2]
D.“酸化”时，加入稀硫酸的目的是抑制Cu2＋的水解
15.(12 分)用低品铜矿(主要含CuS、FeO)制备Cu2O 的一种工艺流程如下：
(1)“酸浸”中CuS 发生反应的离子方程式为 。
(2)“调pH”的目的是 。
(3)“除锰”时，试剂X 的最佳选择是 (填字母)；这样选择的优点是 。
A.氨水⁃NH4HCO3混合溶液
B.NH4HCO3固体
16.(18 分)(2025·安徽安庆模拟)用含铜丰富的自然资源黄铜矿(CuFeS2)冶炼铜的工艺流程如下：
已知：CuFeS2＋3CuCl2===4CuCl＋FeCl2＋2S。
(1)浸取时，若改用FeCl3溶液，也能生成CuCl 和S，该反应的化学方程式为 。
(2)若过滤1 所得滤液中只含FeCl2，则将其在空气中加热蒸干、灼烧后，所得固体的化学式为
。
(3)调节溶液的pH 后，除生成Cu 外，还能产生一种金属离子，此金属离子是 (填离子符号)。
(4)过滤3 所得滤液中可以循环使用的物质有 (填化学式)，为保持
流程持续循环，每生成1 mol Cu，理论上需补充CuCl2的物质的量为
。
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(5)冶炼工艺还可以将精选后的黄铜矿砂与空气在高温下煅烧，使其转变为铜，化学方程式为6CuFeS2
＋13O2
3Cu2S＋2Fe3O4＋9SO2，Cu2S＋O2
2Cu＋SO2，此工艺与前一工艺相比主要缺点有
。
14
