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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....................................................................................................................
考点二 金属材料...............................................................................................................................
知识点1 合金................................................................................................................................................
知识点2 常见金属材料与应用....................................................................................................................
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
考查形式
2025 年
2024 年
2023 年
铜及其化合物
选择题
非选择题
广东卷T15，4 分；江
苏卷T11，3 分
福建卷T4，4 分；福
建卷T5，4 分；湖南
卷T7，3 分；辽吉黑
卷T13，3 分；辽吉黑
卷T13，3 分；山东卷
T14，4 分；浙江省1
月卷T2，3 分；浙江6
月卷T5，3 分；北京
卷T18；
·山东卷T11，3 分；
广东卷T10，3 分；浙
江省1 月卷T2 ，3
分；全国乙卷T11，6
分；湖北卷T18
金属材料
选择题
非选择题
广东卷T1，2 分；陕晋
宁青卷T1，3 分；湖南
卷T1，3 分；江苏卷
T1，3 分
浙江6 月卷T5 ，3
分；
湖南卷T1，3 分
考情分析：
1．从命题题型和内容上看，铜及其化合物的性质与应用和合金的组成、性质和应用是高考重要命题点之
一，题型以选择题和化工流程题为主，考查内容以金属及其化合物的性质、合金的性质、金属的冶炼、提
纯以及在日常生活、生产中的应用为主。
2．从命题思路上看，高考可能会可能会在选择题中考查合金的性质和应用及金属矿物的开发利用，题目
难度较小；在工艺流程图题中考查铜及其化合物的转化与应用，题目综合性较强，难度较大。
复习目标：
1．能列举、描述、辨识铜及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。
2．了解合金的组成及其重要应用，能根据合金的性质分析生产、生活及环境中的某些常见问题。
3．了解金属材料在生产和生活中的重要应用。
4．认识化学在金属矿物等自然资源综合利用和实现物质间转化等方面的实际应用。
2
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考点一 物质的组成与分类
知识点1 铜
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(Cu2S)、黄铜矿(CuFeS2)和斑铜矿
(Cu5FeS4)。铜还以游离态的形式存在自然铜是一种含铜矿石，成分是铜单质。
(2)位置：铜位于元素周期表中第4 周期Ⅰ
B 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(+1、+2)。
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
3
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结构示意图为：
(2)核外电子排布式：1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 3d
9 4s
1 或[Ar]3d
9 4s
1 ，价电子排布式：3d
9 4s
1 。
3．物理性质。紫红色固体，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：2Cu
＋
O 2＋
CO
2＋
H 2O ==
=Cu
2(OH)2CO3(绿色固体)。
Cu
②
和S 反应的化学方程式：2Cu
＋
S =====
Cu
2S。
③与浓硫酸共热的化学方程式：Cu
＋
2H
2SO4( 浓
) =====
CuSO
4＋
SO
2↑ ＋
2H
2O。
④与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu
＋
8H
＋ ＋
2NO
==
=3Cu
2 ＋ ＋
2NO↑
＋
4H
2O。
⑤与浓硝酸反应的离子方程式：Cu
＋
4H
＋ ＋
2NO
==
=Cu
2 ＋ ＋
2NO
2↑ ＋
2H
2O。
⑥与FeCl3溶液反应的离子方程式：Cu
＋
2Fe
3 ＋ ==
=2Fe
2 ＋ ＋
Cu
2 ＋ 。
5．铜的冶炼
(1)湿法炼铜：Fe
＋
CuSO
4==
=FeSO
4＋
Cu
。
(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作阳极，铜在阳极上失电子变为Cu
2 ＋ ，用纯铜棒
作阴极，Cu
2 ＋ 在阴极上得电子生成铜。
得分速记
(1)铜和氧气在常温下反应生成Cu2(OH)2CO3，在加热条件下生成CuO。
(2)通常利用反应2Cu＋O22CuO 除去混合气体中的少量O2，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H2，但在通电条件下Cu 能从稀硫酸中置换出H2。
(4)铜为变价金属，与Cl2反应生成CuCl2，与S 反应生成Cu2S，由此可知氧化性：Cl2>S。
(5)Cu 与稀硫酸不反应，但在通入O2 的条件下，Cu 可在稀硫酸中逐渐溶解：2Cu ＋O2 ＋
2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。
知识点2 铜的氧化物和氢氧化物
4
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1．氧化铜
(1)物理性质：黑色难溶于水的固体。
(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 Cu
＋
H 2O；
③与CO 反应：CO＋CuO Cu
＋
CO
2
2．氧化亚铜
(1)物理性质：红色难溶于水的固体。
(2)化学性质：
①与酸反应(H＋)为Cu2O ＋
2H
＋ ==
=Cu
＋
Cu
2 ＋ ＋
H 2O 。
Cu
②
2O 遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2＋。
③与H2反应： Cu2O ＋
H 2=====
2Cu
＋
H 2O。
CuO
④
加强热的反应：4CuO
=====
2Cu
2O ＋
O 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：
①
反应①的化学方程式：Cu(OH)2 CuO
＋
H 2O；
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
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：
CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH
CH3COONa+Cu2O↓+3H2O。
得分速记
(1)氢氧化铜既能溶于酸又能溶于碱(氨水)，但它不是两性氢氧化物。
(2)向硫酸铜溶液中滴加氨水的现象是：先产生蓝色沉淀，后沉淀溶解生成深蓝色溶液
(3)新制的氢氧化铜悬浊液具有弱氧化性，可以用来检验醛基。
(4)＋1 价的铜有较强的还原性，易被氧化剂氧化为＋2 价。
(5)＋1 价铜，在酸性条件下能发生歧化反应生成Cu 和Cu2＋，利用这一原理可区别Cu 和Cu2O。向红色
物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。反应的化学方程式为
Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。
知识点3 铜盐
1．碱式碳酸铜：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Cu2(OH)2CO3 2CuO
＋
H 2O ＋
CO
2↑。
5
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2．CuSO4·5H2O：为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O CuSO4＋
5H2O，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)，可作为水的检验依据。
3．CuCl(氯化亚铜)：为白色立方结晶或白色粉末，难溶于水，溶于浓盐酸和氨水生成络合物，不溶
于乙醇。用作催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂；冶金工业；在气体分析中用于一氧化碳和乙炔的测定 。
CuCl 的盐酸溶液能吸收一氧化碳而生成复合物氯化羰基亚铜[Cu2Cl2(CO)2·2H2O](有毒!)，所以此反应在气
体分析中可用于测定混合气体中CO 的量。
4．CuI：白色粉末，见光易分解变成棕黄色，不溶于水和乙醇，溶于浓硫酸和盐酸，亦溶于液氨、碘
化钾、氰化钾溶液中。与氢氧化钠作用生成氧化亚铜、碘化钠和水。
5．CuS：黑色粉末，难溶于水及非氧化性强酸。
6．氢化亚铜(CuH)：是一种难溶物质，CuH 不稳定，易分解；CuH 在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能
产生气体。2CuH＋3Cl2===2CuCl2＋2HCl(燃烧)； CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温)
得分速记
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
知识点4 铜及其重要化合物的应用
1．Cu 用作醇催化氧化的催化剂。
2．通常利用热的铜网(反应2Cu
＋
O 2 2CuO)除去混合气体中的少量O2。
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：
2Cu
＋
O 2＋
2H
2SO4==
=2CuSO
4＋
2H
2O。
4．区别红色物质Cu 和Cu2O 的方法：向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色
物质为Cu2O，否则为Cu，反应的化学方程式为Cu2O ＋
H 2SO4==
=CuSO
4＋
Cu
＋
H 2O。
5．无水硫酸铜只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。
6
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6．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后，再将其彻底燃烧成二氧化碳和水，用纯
的氧气流把它们分别赶入烧碱石棉剂(附在石棉上粉碎的氢氧化钠)及高氯酸镁的吸收管内，前者将排出的
二氧化碳变为碳酸钠，后者吸收水变为含有结晶水的高氯酸镁，这两个吸收管增加的重量分别表示生成的
二氧化碳和水的重量，由此即可计算样品中的碳和氢的含量。
7．利用新制Cu(OH)2悬浊液检验有机化合物中含有的—
CHO
，如乙醛与Cu(OH)2反应的化学方程式：
CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH
CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
考向1 考查铜及其化合物的性质与应用
例1 某研究小组通过实验探究Cu 及其化合物的性质，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，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，除去铜绿
【答案】D
【解析】铜与浓硫酸反应后浓度仍较高，不能把水加入反应容器中，A 错误；Cu 与Cl2常温下不反应，
需要加热才能发生反应，B 错误；CuCl2水解生成的HCl 易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到CuCl2固体，
C 错误。
【变式训练1·变题型】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Cu2O，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
色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸、加热
稀硝酸
浓硝酸
实验
现象
有红色固体剩余
和溶液变为蓝色
产生无色气体
产生无色气体和
溶液变为蓝色
产生红棕色气体
和溶液变为绿色
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物( )
A．是Cu B．是Cu2O C．一定有Cu，一定有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu
【答案】D
【解析】浓硫酸(加热)、硝酸均能氧化Cu 或Cu2O；而稀硫酸与Cu 不反应，与Cu2O 反应，根据实验
现象分析，一定有Cu2O，可能有Cu，D 项正确。
【实验创新与学科知识探究】【变式训练2】某同学进行如下实验：
实验
实验现象
ⅰ
将铜粉加入试管中，再加入稀HNO3
溶液变蓝，液面上方呈浅红棕色；至不再产生
气泡时，铜粉有剩余，余液呈酸性
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ⅱ
继续向ⅰ中试管加入少量固体NaNO3
又产生气泡，铜粉减少，液面上方呈浅红棕色
ⅲ
继续向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸
又产生气泡，铜粉减少，液面上方呈浅红棕色
下列说法不正确的是( )
A．铜与硝酸反应中，硝酸氧化性与氢离子、硝酸根浓度均有关
B．ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释
C．继续向ⅰ中试管加入少量硫酸铜固体，也能发生ⅱ、ⅲ现象
D．用一定浓度的H2SO4与NaNO3也能使铜粉溶解
【答案】C
【解析】i.将铜粉加入试管中，再加入稀HNO3，稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜，溶液变蓝，开始
产生无色气体，无色气体又变为红棕色；铜粉有剩余，溶液为酸性；ii.继续向i 中试管加入少量固体
NaNO3，由于铜粉剩余，溶液为酸性，加入硝酸钠，等同于加入了稀硝酸，所以稀硝酸和铜反应生成
NO、硝酸铜，产生无色气体，无色气体又变为红棕色，同时可知推论i 中的酸性是硝酸有剩余；iii. 继续
向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸，溶液酸性增强，硝酸根离子氧化性增强，又和铜反应产生NO 气泡，铜粉减
少，液面上方呈浅红棕色。A 项，由ⅰ、ⅱ分析可知ⅰ还有硝酸剩余，不能将铜全部溶解，故硝酸氧化性
和氢离子、硝酸根浓度均有关，A 正确；B 项，ⅰ、ⅱ铜粉减少的原因均为硝酸和铜发生了氧化还原反应，
能用相同的离子反应
解释，B 正确；C 项，铜离子是氧化产物，增
大铜离子浓度铜的还原性减弱，不会发生反应，C 错误；D 项，硝酸根离子在酸性条件下具有强化性，可
以将铜氧化，故用一定浓度的H2SO4与NaNO3也能使铜粉溶解，D 正确；故选C。
【变式训练3·变考法】铜及其重要化合物在生产中有着重要的应用。辉铜矿(主要成分Cu2S)可以用于
制铜，制得的粗铜通过电解法进行精炼。Cu2S 与浓硝酸反应可得Cu(NO3)2。Cu 在O2条件下能与氨水反应
生成[Cu(NH3)4]2+。向稀硫酸中加入Cu2O，溶液变蓝色并有紫红色固体产生。2022 年诺贝尔化学奖授予了
点击化学领域的三位科学家。一价铜催化的叠氮化物-炔烃环加成反应可谓点击化学中的第一个经典之作，
催化剂CuCl 是白色难溶于水的化合物，溶于较浓盐酸时生成H[CuCl2] (强酸)。
上述叙述过程涉及的离子方程式，不正确的是( )
A．Cu2S 与浓硝酸反应：Cu2S+6H++2NO3
-=2Cu2++2NO2↑+H2S↑-+2H2O
B．Cu2O 溶于稀硫酸：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
C．Cu 在O2存在下与氨水反应：2Cu+O2+8NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O
D．CuCl 溶于较浓盐酸：CuCl+Cl-=[CuCl2]-
【答案】A
【解析】在书写离子方程式时要遵循电荷守恒、原子守恒，若为氧化还原反应，同时还要符合电子守
恒，结合物质的存在形式及拆分原则分析判断。A 项，浓硝酸具有强氧化性，Cu2S 与浓硝酸反应时，硫元
素的氧化产物为H2SO4，Cu 为氧化为Cu(NO3)2，浓硝酸被还原为NO2气体，同时反应产生H2O，根据电子
守恒、电荷守恒、原子守恒，可得反应的离子方程式应该为：Cu2S+12H++10NO3
-=2Cu2++10NO2↑+SO4
2-
+6H2O，A 项错误；B 项，Cu2O 在酸性条件下会发生歧化反应，产生Cu、Cu2+、H2O，则Cu2O 加入到稀
硫酸中，反应产生Cu 单质、CuSO4、H2O，离子方程式为：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O，B 正确；C．Cu 在
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O2存在下能与氨水反应生成[Cu(NH3)4]2+，在碱性环境中，O2得到电子转化生成OH-，离子方程式应该为：
2Cu+O2+8NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O，C 正确；D 项，CuCl 是白色难溶于水的化合物，溶于较浓盐
酸时生成强酸H[CuCl2]，则该反应的离子方程式应该为：CuCl+Cl-=[CuCl2]-，D 正确；故合理选项是A。
考向2 考查铜及其化合物的制备
例2 某废旧金属材料中主要含Fe、Cu、Al、Fe2O3、FeO、Al2O3、CuO 和可燃性有机物，为节约和充
分利用资源，通过如下工艺流程回收A1、Cu、绿矾等。回答下列问题：
(1)“焙烧”的目的主要是将金属单质转化为氧化物，并除去___________。
(2)“碱浸”时发生反应的化学方程式为___________。
(3)操作Ⅰ、Ⅱ中使用的仪器除烧杯、玻璃棒外还需要的玻璃仪器是___________。
(4)试剂a 为___________(填化学式)，加入试剂a 后发生的化学反应中有一个属于化合反应，其离子方
程式为___________。
(5)滤液Ⅱ制取绿矾晶体需先加入少量稀硫酸再经过___________、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到
绿矾晶体。
(6)绿矾在空气中容易被部分氧化为硫酸铁，现取被部分氧化为硫酸铁的晶体8.22g 溶于稀盐酸后，加
入足量的BaCl2溶液，过滤得沉淀9.32g；再通入112mL(标准状况)氯气恰好将其中的
完全氧化。
①为确定绿矾未被全部氧化，可选择的最佳试剂是___________(填标号)。
A．H2O2 B．KSCN 溶液 C．NaOH 溶液 D．KMnO4酸性溶液
②推测晶体中n(Fe2+)：n(Fe3+)___________。
【答案】(1)可燃性有机物 (2) Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
(3)漏斗 (4) Fe Fe+2Fe3+=3Fe2+
(5)蒸发浓缩 (6) D 1：2
【解析】(1)“焙烧”的目的是将金属单质转化为氧化物，并除去可燃性有机物；
(2)“碱浸”时发生反应的固体为Al2O3，发生反应Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；
(3)操作Ⅰ、Ⅱ均为过滤，使用的仪器除烧杯、玻璃棒外还需要的玻璃仪器是漏斗；
(4)为了保证最后得到的晶体为纯净的硫酸亚铁，在滤液1 中需要加入的试剂a 为铁粉，可能发生反应
的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+Cu2+=Fe2++Cu，属于化合反应的是
Fe+2Fe3+=3Fe2+；
(5)滤液Ⅱ蒸发浓缩、冷却结晶得到绿矾，过滤、洗涤、干燥得到绿矾晶体；
(6)①为确定绿矾未被全部氧化，可以检验是否有残余的亚铁离子，检验亚铁离子选用KMnO4酸性溶
液，故答案为D；②硫酸钡的物质的量为：
=0.04mol，即n(FeSO4)+3n[Fe2(SO4)3]=0.04mol，
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标况下112mL 氯气的物质的量为：
=0.005mol，根据反应关系式2Fe2+～Cl2可知，硫酸亚铁
的物质的量为：n(FeSO4)=n(Fe2+)=2n(Cl2)=0.01mol，则3n[Fe2(SO4)3]=0.04mol-0.01mol=0.03mol，解得：
n[Fe2(SO4)3]=0.01mol，故得n(Fe2+)：
【变式训练1·变题型】某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：
(1)Cu――→CuSO4――→硫酸铜溶液――→CuSO4·5H2O。
(2)Cu――→CuO――→硫酸铜溶液――→CuSO4·5H2O。
(3)――→硫酸铜溶液――→CuSO4·5H2O。
对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？
【答案】方案(1)：产生污染性气体，且消耗硫酸较多。方案(2)：消耗能量较多，且步骤复杂。方案
(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。因而方案(3)更经济合理。
【逻辑思维与科学建模】【变式训练2】CuCl 为白色固体，难溶于水和乙醇，潮湿时易被
氧化，常用作媒染剂。以印刷线路板碱性蚀刻废液(主要成分为[Cu(NH3)4] Cl2为原料制备CuCl 的工艺流程
如下。下列说法正确的是( )
A．“沉铜”发生反应的离子方程式：[Cu(NH3)4]2++4OH-
CuO↓+4NH3↑+2H2O
B．“还原”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2 1∶
C．“还原”后所得溶液中大量存在的离子有Cu+、H+、Cl-、SO4
2-
D．“洗涤”时可使用水作洗涤剂，因为CuCl 难溶于水
【答案】B
【解析】A 项，选项中的离子方程式没有配平，正确的离子方程式为：[Cu(NH3)4]2++2OH-
CuO↓+4NH3↑+H2O，故A 错误；B 项，“还原”步骤中Cu2+做氧化剂，和还原剂Na2SO3反应，铜的化合价
从+2 价降低到+1 价，S 的化合价从+4 价升高到+6 价，发生反应的离子方程式为：2Cu2++ SO3
2-+2Cl-
+H2O=2CuCl↓+SO4
2-+2H+，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2 1∶，故B 正确；C 项，根据B 选项中的离子
方程式可知，反应后的溶液中存在大量的H+和SO4
2-，但不能存在大量的Cu+和Cl-，故C 错误；D 项，
CuCl 虽然难溶于水，但潮湿时易被氧化，所以不能用水做洗涤剂，应该用乙醇洗涤，故D 错误；故选B。
【变式训练3·变考法】工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
(1)气体A 中的大气污染物可选用下列试剂中的______吸收。
a．浓硫酸 b．稀硝酸 c．NaOH 溶液 d．氨水
(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_________________________。
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(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质)的电解精炼，下列说法正确
的是_________________。
a．电能全部转化为化学能 b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2＋向阳极移动 d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au 等金属
(4)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O 可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电
极反应式为_________________________________________。
【答案】(1)cd
(2)3Cu2O＋2Al
Al2O3＋6Cu
(3)bd
(4)4H＋＋O2＋4e－===2H2O
【解析】(1)气体A 中的大气污染物为SO2，可以用NaOH 溶液或氨水吸收。
(2)依据图示，泡铜中的Cu2O 与Al 高温下发生铝热反应制得铜。
(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a 错；电解精炼粗铜时，
粗铜做阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b 对；电解过程中Cu2＋向阴极移动，c 错；粗铜中Ag、
Pt、Au 的放电能力比铜的弱，形成阳极泥，可以回收，d 对。
(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
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：合金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．成分：一种金属为主，另一种或几种是金属或非金属。即合金中一定含金属元素，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低；
(2)硬度和强度一般比它的各成分金属的大。
得分速记
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知识点2 常见金属材料及应用
1．金属材料的工业分类
金属材料—
2．重要的黑色金属材料——钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
钢
3．几种有色金属材料
(1)铝及铝合金
(2)铜及铜合金
4．新型合金
钛合金
钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为
火箭、导弹和高速飞机的结构件。
储氢合金
是能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti－Fe 合金、La－Ni 合金。
形状记忆合金
是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构
成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。
耐热合金
是在高温使用环境条件下，具有组织稳定和优良力学、物理、化学性能的合金。包括
耐热钢、耐热铝合金、耐热钛合金、高温合金、难熔合金等。耐热合金在高温下具有
一定拉伸、蠕变、疲劳性能、物理、化学性能和工艺性能。
知识点3 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，金属元素都显正价
(2)游离态—金、铂等极少数金属
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)。
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
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(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
①2NaCl(熔融)=====2Na
＋
Cl
2↑
②MgCl2(熔融)=====Mg
＋
Cl
2↑
(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。
①CO 还原Fe3O4：Fe3O4＋4CO=====3Fe
＋
4CO
2；
②C 还原ZnO：ZnO＋C=====Zn
＋
CO↑
；或2ZnO＋C=====Zn
＋
CO
2↑
③H2还原WO3：WO3＋3H2=====W
＋
3H
2O。
(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：2HgO
=====
2Hg
＋
O2↑；由Ag2O 冶炼Ag 的化学方程式：2Ag2O =====
4Ag
＋
O 2↑。
5．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 沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方
向进行。
得分速记
(1)热还原法中使用的还原剂通常是碳单质、一氧化碳和氢气等。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CO。
(2)冶炼Mg 时只能电解MgCl2不能电解MgO，原因是MgO 的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产
成本。
(3)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。
(4)用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。
考向1 合金与金属材料的应用
例1 合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是( )
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低 ③改变
原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金 ④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯
金属的应用范围更广泛
A．①②③⑤ B．②③④ C．①②④ D．①②④⑤
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【答案】A
【解析】合金的硬度比其成分金属大，①正确；合金的熔点比成分金属低，②正确；合金的性能与其
配比及生成条件有关，③正确；合金的导电能力比纯金属差，④错误；合金由于性能好而应用更广泛，⑤
正确。
【变式训练1·变载体】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
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
【答案】D
【解析】A 项，镧镍合金能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物，金属氢化物稍稍加热又容易分
解，所以可用作储氢材料，A 正确；B 项，镍是28 号元素，属于过渡元素，位于元素周期表d 区，B 正确；
C 项，氢能是理想能源，具有来源广、热值高、无污染等优点，C 正确；D 项，合金的熔点一般比各成分
金属的熔点低，但不是一定低，比如汞合金的熔点比汞高，D 错误；故选D。
【生产生活与学科知识结合】【变式训练2】化学与生活、生产、社会密切相关，下列说
法正确的是( )
A．制造镍氢电池使用的储氢合金是一类能与氢气结合成金属氢化物的材料，如钛锆合金，镧镍合金
等
B．
等漂白剂均是利用强氧化性达到漂白效果
C．用于制作大运会火炬塔塔身的钛合金板具有硬度低、延展性好等特点
D．天和核心舱电推进系统腔体的氮化硼陶瓷属于传统无机非金属材料
【答案】A
【解析】A 项，储氢合金是一种新型合金，一定条件下能吸收氢气和能放出氢气。循环寿命性能优异，
并可被用于大型电池，尤其是电动车辆、混合动力电动车辆、高功率应用等等，故A 正确；B 项，二氧化
硫的漂白是化合型漂白，不是利用强氧化性，故B 错误；C 项，钛合金硬度大，强度高，耐腐蚀，故C 错
误；D 项，氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，故D 错误；故选A。
【变式训练3·变载体】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
【答案】A
【解析】A 项，鍮石是纯铜，假鍮石是铜锌合金，合金硬度比其成分金属的大，假鍮石硬度大相对不
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方便冲压成型，A 错误；B 项，假鍮石炼制过程涉及反应：
、
等，有气体生成，B 正确；C 项，假鍮石是铜锌合金，C 正确；D 项，假鍮石炼制过程
涉及反应
，该反应为氧化还原反应，D 正确；故选A。
考向2 金属矿物的开发利用
例2 下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是( )
选项
金属
存在形式
冶炼方法
A
金
游离态
金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离
B
银
化合态
银的金属性弱，用加热Ag2O 的方法冶炼
C
铁
化合态
铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁
D
钠
化合态
钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解
饱和NaCl 溶液的方法冶炼
【答案】D
【解析】钠一般是由电解熔融NaCl 的方法来制取，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。同
时注意，此题易误选C，一般认为铁是由CO 还原Fe2O3制得，但在实际生活中，在铁轨焊接等方面时，是
用铝热反应来制取的。
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·变考法】不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( )
A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B．炼钢和炼铁都是采用还原剂将铁从其化合物中还原出来的方法，区别在于炼钢时选用的还原剂的
还原性更强
C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取其
金属单质
D．炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
【答案】D
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【解析】铁用CO 还原法炼制，用铝热反应成本太高，A 项错误；炼钢和炼铁的不同点是前者使用氧
化剂，后者使用还原剂，B 项错误；AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电，工业上用电解熔融Al2O3的方
法制取铝，C 项错误。
【变式训练2·变载体】下列有关金属的工业制法中，正确的是( )
A．制铜：火法炼铜，即将黄铜矿
受热分解以获得铜单质
B．制铁：以铁矿石、焦炭、石灰石为原料，CO 还原得铁
C．制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，
还原得镁
D．制铝：从铝土矿制得氯化铝固体，再电解熔融的氯化铝得到铝
【答案】B
【解析】A 项，黄铜矿(CuFeS2)中Fe 的化合价为＋2，工业上用黄铜矿冶炼铜的反应：8CuFeS2＋21O2
8Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2，该反应不是分解反应，故A 错误；B 项，工业上常用CO 在高温下还
原铁矿石炼铁：3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2，故B 正确；C 项，工业上以海水为原料，经过一系列过程获
得无水氯化镁，工业制镁是电解熔融氯化镁：MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑，故C 错误；D 项，因为氯化铝是
共价化合物，熔融状态下氯化铝不电离，也不导电，工业制铝是电解熔融的氧化铝：2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑，故D 错误；故选B。
【变式训练3·变题型】工业用镁还原TiCl4制备金属Ti，工艺流程如图。下列说法不正确的是( )
A．工业上可通过电解熔融MgCl2制取金属Mg
B．用金属Mg 还原TiCl4过程中需要通入
作保护气
C．“真空蒸馏”的目的是使Mg、MgCl2气化，实现与Ti 的分离
D．制得海绵钛中含有少量金属Mg，可以用稀盐酸浸泡除Mg
【答案】B
【解析】工业生产一般采用电解熔融MgCl2的方法制镁，所得Mg 通过“高温还原” TiCl4、发生反应
2Mg+TiCl4
2MgCl2+ Ti 制取金属钛，再经过真空蒸馏提纯钛等步骤得到钛产品。A 项，由于MgO 的熔
点高，电解MgO 制备金属Mg 能耗大，工业生产一般采用电解熔融的MgCl2方法制镁，故A 正确；B 项，
点燃下金属镁和N2能反应，则用金属镁还原过程中不能用作保护气，可通入Ar 作保护气，故B 错误；C
项，真空蒸馏时，需要将金属Mg、MgCl2分离除去，由于金属钛的熔点很高，因此真空蒸馏的目的是为了
降低单质Mg 和MgCl2的沸点，使Mg、MgCl2气化，实现与Ti 的分离，故C 正确；D 项，制得海绵钛中含
有少量金属Mg，Ti 常温下不与稀盐酸反应，Mg 反应，因此可以用稀盐酸浸泡除Mg，故D 正确；故选
B。
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1．(2025·广东卷，1，2 分)中华传统技艺，凸显人民智慧。下列选项所涉及材料的主要成分属于合金
的是( )
A．纸哪吒
B．石印章
C．木活字
D．不锈钢针
【答案】D
【解析】A 项，纸的主要成分是纤维素(有机化合物)，不属于合金，A 不符合题意；B 项，石印章的材
料通常是天然矿物(如大理石、寿山石等)，主要成分为硅酸盐或碳酸盐，不属于合金，B 不符合题意；C
项，木活字的材料是木材，主要成分为纤维素和木质素(有机化合物)，不属于合金，C 不符合题意；D 项，
不锈钢是铁(Fe)与铬(Cr)、镍(Ni)等金属形成的合金，D 符合题意；故选D。
2．(2025·陕晋宁青卷，1，3 分)“国之重器”是我国科技综合实力的结晶。下述材料属于金属材料的是
( )
A．“C919”大飞机用的氮化硅涂层 B．“梦想”号钻探船钻头用的合金
C．“望宇”登月服用的聚酰亚胺隔热层 D．“雪龙2”号破冰船制淡水用的反渗透膜
【答案】B
【解析】A 项，氮化硅涂层属于新型陶瓷材料，属于无机非金属材料，A 不符合题意；B 项，合金是
金属与其他元素熔合而成的材料，属于金属材料，B 符合题意；C 项，聚酰亚胺是高分子有机材料，不属
于金属材料，C 不符合题意；D 项，反渗透膜通常由高分子聚合物制成，属于有机材料，D 不符合题意；
故选B。
3．(2025·湖南卷，1，3 分)材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列材料属于金属材料的是( )
A．高强韧无磁不锈钢——聚变能实验装置中的低温结构部件
B．金刚石薄膜——“梦想”号大洋钻探船使用的钻头表面涂层
C．超细玄武岩纤维——嫦娥六号携带的月面国旗的纺织材料
D．超细玻璃纤维——国产大飞机中隔音隔热的“飞机棉”
【答案】A
【解析】A 项，金属材料包括纯金属及其合金，选项中的不锈钢是铁基合金，属于金属材料，A 正确；
B 项，金刚石是碳的非金属形态，是无机非金属材料，B 错误；C 项，玄武岩纤维是由火山岩(主要成分为
硅酸盐矿物)熔融制成的无机非金属材料，类似于玻璃纤维，不属于金属材料，C 错误；D 项，玻璃纤维的
主要成分是二氧化硅等非金属氧化物，属于无机非金属材料，因此不属于金属材料，D 错误；故选A。
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4．(2024·北京卷，18)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。
(1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是 。
(2) (NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解
的化学方程式是 。
(3)矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸
收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；
和
时，固体B 中所含铜、铁的主要物质
如表。
温度/℃
B 中所含铜、铁的主要物质
400
Fe2O3、CuSO4、CuFeS2
500
Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO
①温度低于425℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是 。
②温度高于425℃，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是
。
(4)用离子方程式表示置换过程中加入
的目的 。
(5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的CuSO4溶液做电解液，并维持一定的c(H＋)和
c(Cu2+)。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是 。
【答案】(1)增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
(2) (NH4)2SO4
2NH3↑+SO3↑+H2O
(3) 温度低于425℃，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故
铜浸出率显著增加 温度高于425℃，随焙烧温度升高发生反应：4CuFeS2+17O2+2CuSO4
CuO+2Fe2(SO4)3+4SO3，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，铜浸出率降低
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(4) Fe+Cu2+=Fe2++Cu
(5)粗铜若未经酸浸处理，其中杂质Fe 会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量
【解析】黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)粉碎后加入硫酸铵通入空气焙烧，黄铜矿在硫
酸铵生成的SO3作用下，转化成CuSO4，得到的混合气体中主要含NH3，用硫酸吸收，得到硫酸铵，是溶
液A 的主要溶质，可以循环利用，固体B 为SiO2、CuSO4及含铁的化合物，加水分离，主要形成含硫酸铜
的滤液和含SiO2的滤渣，分别为滤液C 和滤渣D，向硫酸铜溶液中加入过量的铁，置换得到粗铜和
FeSO4，粗铜再精炼可以得到纯铜。(1)黄铜矿的矿石在焙烧前需粉碎，是为了增大反应物的接触面积，加
快反应速率，使反应更充分；(2)铵盐不稳定，易分解，(NH4)2SO4分解为非氧化还原反应，产物中有NH3
和SO3，故化学方程式为(NH4)2SO4
2NH3↑+SO3↑+H2O；(3)①由图，温度低于425℃，随焙烧温度升高，
铜浸出率显著增大，是因为温度低于425℃，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物
CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加；②温度高于425℃，随焙烧温度升高，CuFeS2和CuSO4转化成难
溶于水的CuO，发生反应4CuFeS2+17O2+2CuSO4
CuO+2Fe2(SO4)3+4SO3，铜浸出率降低；(4)加入Fe 置换
硫酸铜溶液中的铜，反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu；(5)粗铜中含有Fe 杂质，加酸可以除Fe，但粗
铜若未经酸浸处理，其中杂质Fe 会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量。
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