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备战2025 年高考化学【一轮·考点精讲精练】复习讲义
考点20 金属材料、金属矿物的开发与利用
知识精讲
二．金属矿物的开发利用
一．金属材料
课后精练
选择题：
20
题
非选择题：
5
题
建议时长：
45
分钟
实际时长： 分钟
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。
(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
2．常见的金属材料
（1）金属材料分类
1
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（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。
②铝合金
③铜合金
（3）新型合金
①储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti－Fe 合金、La－Ni 合
金，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：钛合金、耐热合金和形状记忆合金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
2
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（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，稀土元素又被称为冶金工业的维生素。
b．稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。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。
二．金属矿物的开发利用
（1）金属在自然界中的存在形态
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
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
（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。
3
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例如下列金属的冶炼：
方法名称
主要反应原理(举例)
物理提取法
Au、Pt 在自然界中主要以游离态存在。
热分解法
适于冶炼金属活动性顺序表中位置靠后的不活
泼的金属。
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
2Al＋Cr2O3=====Al2O3＋2Cr
10Al＋3V2O5=====6V＋5Al2O3
焦炭作还原剂
2PbO＋C=====2Pb＋CO2↑
C＋2ZnO=====2Zn＋CO2↑
电解法
2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑
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。
1．（24-25 高三上·江苏南通·阶段练习）在给定条件下，下列物质间的转化可以实现的是
4
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A．
B．
C．
D．
2．（24-25 高三上·山东菏泽·阶段练习）中国古代的下列发明创造中，不涉及氧化还原反应的是
A．曾青(CuSO4)得铁则化铜
B．用铁矿石炼铁
C．用明矾除去铜器上的铜锈
D．用硫磺漂白织物
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
4．（24-25 高三上·全国·专题练习）我国古代地理名著《水经注》中有如下记载：“屈茨二百里有山，夜
则火光，昼则旦烟，人取此山石炭冶此山铁，恒充三十六国用”，下列有关理解正确的是
A．“石炭”是焦炭
B．“山铁”是单质铁
C．“石炭”能用于还原铁矿石
D．“石炭”夜晚燃烧时不冒烟
5．（2024·北京海淀·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
6．（2024·吉林·高考真题）下列实验操作或处理方法错误的是
5
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A．点燃
前，先检验其纯度
B．金属K 着火，用湿抹布盖灭
C．温度计中水银洒落地面，用硫粉处理D．苯酚沾到皮肤上，先后用乙醇、水冲洗
7．（2024·四川乐山·一模）“矾”是一类金属硫酸盐的结晶水合物，在生活和生产中有着重要应用，下列
有关“矾”的说法正确的是
A．蓝矾(CuSO4·5H2O)是一种纯净物，可用于检验酒精中是否含有水
B．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]常用于净水，其水溶液显中性
C．铁铵矾[NH4 Fe(SO4)2·12H2O]是一种媒染剂，其中Fe 的化合价为+3 价
D．皓矾(ZnSO4·7H2O)常用作医学收敛剂，铁单质与其溶液反应能置换出Zn
8．（2024·安徽铜陵·二模）工业上，下列各组金属的冶炼方法相同的是
A．Fe 和Al
B．Au 和Cu
C．Na 和Al
D．K 和Fe
9．（24-25 高三上·湖南长沙·阶段练习）工业上制备下列物质的生产流程合理的是
A．由铝土矿冶炼铝：铝土矿
B．由
制漂白粉：饱和食盐水
漂白粉
C．工业合成硝酸：
D．由石英砂制纯硅：石英砂
粗硅
纯硅
10．（24-25 高三上·全国·专题练习）下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是
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
用焦炭和空气反应产生的CO 在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
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
A．A
B．B
C．C
D．D
6
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11．（2024·贵州贵阳·二模）2024 年新春，万米载人潜水器“奋斗者”号全面升级，“中国深度”再次刷
新。下列关于“奋斗者”号的说法中正确的是
A．实验舱使用的导热石墨烯属于新型无机非金属材料
B．载人舱壳所用新型钛合金材料中钛元素属于ⅣA 族元素
C．动力舱配置锂离子电池作为动力电池工作时，锂离子移向负极
D．浮力材料中的空心玻璃微球主要成分是
，与金刚砂的组成相同
12．（2024·山东潍坊·二模）三氯化铬是常用的媒染剂和催化剂，易潮解，易升华，高温下易被氧气氧
化。实验室可利用下面装置模拟制取三氯化铬（
、
为气流控制开关）。
原理：
已知：
气体有毒，遇水发生水解产生两种酸性气体。下列说法正确的是
A．实验装置合理的连接顺序为a→b→c→h→i→d→e→f
B．装置D 中反应的离子方程式为
C．从安全的角度考虑，整套装置的不足是升华的三氯化铬易凝华，堵塞导管
D．实验开始和结束都通一段时间
，且目的相同
13．（2024·辽宁朝阳·二模）钛铁矿( FeTiO3)制取金属钛的流程如图所示(已知TiCl4为无色液体，极易水
解；Ti3+的还原性强于Fe2+)
下列说法正确的是
7
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A．钛铁矿( FeTiO3)中Ti 的化合价是+3
B．氯化过程中反应2FeTiO3+6C+7Cl2
2FeCl3+6CO+ 2TiCl4
C．镁与TiCl4置换时可以用氮气做保护气
D．制取金属钛时可以用Na 与TiCl4溶液反应
14．（2024·全国·模拟预测）草酸钴晶体是制备钴的氧化物的重要原料。18.3g 草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)
在隔绝空气受热时的质量变化曲线如图所示，240℃及以上所得固体均为钴氧化物(其中Co 的化合价为+2
或+3)。下列说法正确的是
A．到A 点时草酸钴晶体失去2 个H2O
B．C 点剩余固体的化学成分为Co3O4
C．若B 点时通入氧气，则会发生反应3CoC2O4+2O2
Co3O4+6CO2
D．C 点到D 点发生反应的化学方程式为CoCO3
CoO+CO2↑
15．（24-25 高三上·广东·阶段练习）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A．镁可以和
反应，可用于制造信号弹和焰火
B．纳米
能与酸反应，可用作铁磁性材料
C．石墨的熔点很高，可用作干电池电极材料
D．无水
呈蓝色，吸水后为粉红色[
]，可用于制造变色硅胶(干燥剂)
16．（24-25 高三上·山东烟台·阶段练习）
可用于制备铬颜料及铬盐，工厂采用如下工艺制备
，已知焙烧后Cr 元素以+6 价形式存在；在溶液中Cr(Ⅵ)存在如下平衡：
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。下列说法正确的是
A．“焙烧”若在实验室中进行，可以选择陶瓷坩埚作反应容器
B．滤渣的主要成分为
C．滤液①中Cr 元素的主要存在形式为
D．滤液②的主要成分为
17．（2024·浙江衢州·模拟预测）工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如图：
下列说法不正确的是（ ）
A．石灰石、纯碱、石英都属于盐，都能与盐酸反应
B．用铝土矿制备较高纯度Al 的过程中常用到NaOH 溶液、CO2、冰晶石等
C．在制粗硅时，被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为2：1
D．黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、FeO 均是还原产物
18．（2024·安徽安庆·模拟预测）软磁材料
可由阳极渣和黄铁矿
制得。阳极渣的主要成分为
且含有少量Pb、Fe、Cu 等元素的化合物。制备流程如下。
9
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25℃时，
。下列说法错误的是
A．X 可为稀硫酸
B．滤渣2 成分是
和
C．“酸浸”时
中的铁元素转化为
，该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3:2
D．利用
替代CaO 可优化该流程
19．（2024·浙江·模拟预测）下列说法不正确的是
A．工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜
B．工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅可制得粗硅和一氧化碳
C．单质碳有还原性，在高炉炼铁中直接将氧化铁还原成铁
D．工业上生产玻璃、水泥和炼铁均需要用石灰石为原料
20．（24-25 高三上·浙江·阶段练习）下列说法不正确的是
A．高温下用氢气还原AlCl3可制取金属铝
B．高炉炼铁、生产水泥和制造玻璃都要用到石灰石
C．海水提取粗食盐后的母液，可作为提取镁的原料
D．铜盐能杀死某些细菌，并能抑制藻类生长，常用硫酸铜作游泳池水消毒剂
21．（2024·河南郑州·模拟预测）草酸钴在化学中应用广泛，可用于制备催化剂等。以钻矿[主要成分为
、
、
，含少量的
、
、
、
、
等]为原料制取草酸钴晶体
的工艺流程如图所示。
10
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回答下列问题：
(1)
位于元素周期表中第 周期第 族。
(2)浸出渣的主要成分是 (填化学式)。“浸取”时
发生反应的化学方程式为
。
(3)“氧化”过程中消耗
的量明显偏高的原因是 (用化学方程式表示)。
(4)取“调节
”后所得滤液，将
调至9.4，可得到
沉淀，在空气中
煅烧该沉淀得到
的化学方程式为 。
(5)“提纯”分为萃取和反萃取两步进行。向除杂后的溶液中加入某有机酸萃取剂
发生反应
当溶液
处于一定范围内时，测得
萃取率随溶液
的增大而增
大，其原因是 。反萃取时，应加入 。
(6)取
草酸钴晶体，在空气中加热至恒重，得到
和
的混合物
，则该混合物中
的
质量为
。
22．（2024·湖北武汉·模拟预测）V 有“工业味精”之称。工业上提取钒的工艺有多种，一种从钒页岩(一
种主要含Si、Fe、Al、V 元素的矿石)中提取V 的工艺流程如下：
已知：①“酸浸”时有
生成。②“萃取”时离子萃取率的大小顺序为
。回
答下列问题：
(1)“焙烧”时可添加适量“盐对”NaCl-Na2SO4与钒页岩形成混合物，这样做的目的是 。
(2)“滤渣Ⅰ”除掉的主要杂质元素是 (填元素符号)。
(3)H2C2O4作用是将
转化为
，转化的目的是 ，发生的离子反应方程式为 。
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(4)“沉钒”时，生成
沉淀，“步骤X”的目的是 ，写出“煅烧”时的化学反应方程式
。
(5)以“沉钒率”(
沉淀中V 的质量和钒页岩中钒的质量之比)表示钒的回收率如图所示，温度高于
80℃时沉钒率下降的原因是 。
23．（2024·山东日照·三模）实验室常用金属锌、
（易升华）和醋酸钠制备醋酸亚铬，醋酸亚铬晶体
的化学式为
，难溶于冷水，易溶于酸，易被空气氧化。回答下列问题：
Ⅰ.制备无水
（见图甲）
(1)仪器b 的名称为 。管式炉中有光气（
）生成，其化学方程式为
；光气有剧毒，易水解，b 中生成的盐是 （填化学式）。
(2)反应管右端有15cm 在管式炉外，其作用是 。
Ⅱ.制备醋酸亚铬（见图乙）
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(3)三颈烧瓶中生成
的离子方程式为 ；锌粒的作用 。
(4)实验时用7.93g
（摩尔质量
）固体与0.75L 0.2
醋酸钠溶液充分反应得到
7.99g 干燥纯净的
（摩尔质量
），该实验的产率为 （不考
虑醋酸亚铬晶体的溶解）。
24．（2024·贵州毕节·三模）某地区原生钴矿，杂质主要含铁、硫、砷、碳等元素及石英。近年我国科技
工作者提出一种用该矿石制备
的新方法，该方法具有回收率高、污染小、成本低等优点。其
工艺流程如下：
已知：①在酸性水溶液中因
具有强氧化性，在水溶液中易转化为
；
②
易溶于水，难溶于乙醇。
回答下列问题：
(1)“磨细”的目的是 。
(2)“焙烧”时加入石灰石，以防止产生的硫、砷氧化物气体污染环境。写出该过程中
与石灰石反应的化
学方程式 。
(3)“酸浸”时，钴的浸出率受酸度、温度的影响，结合生产实际分析图1 和图2，最佳条件是酸度为
%；温度为 ，原因是 。
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(4)“焙烧砂”中钴元素主要以
形式存在。
溶于盐酸的离子方程式 。
(5)“滤渣2”的化学式 ，
(6)“一系列操作”为蒸馏浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。选用酒精作洗涤剂的优点
。
(7)钴的晶胞结构如图，该晶胞中原子个数为 。
25．（2024·湖北黄冈·模拟预测）工业上采用菱锌矿（主要成分为
，还有含有
、
、
、
和少量不溶于酸的杂质）制取ZnO，工艺流程如下：
已知：
①相关金属离子［
］开始沉淀及完全沉淀时［
］的pH 如下
表：
金属离子
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
8.1
6.9
14
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完全沉淀的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
10.1
8.9
②弱酸性
溶液中能将
氧化生成
。
③氧化性强弱顺序：
。
回答下列问题：
(1)“酸浸”过程中，为了提高浸出率，可采取的措施是 （写出两条即可）。
(2)“氧化除杂”的目的是 。
(3)“还原除杂”除去的离子是 ；加入的还原剂是 。
(4)利用上述表格数据，计算
的
。如果“调节pH”后的溶液中
的浓度为1.0
，则“调节pH”应控制的pH 范围是 。
(5)“沉锌”生成碱式碳酸锌［
］沉淀，写出加入
溶液沉锌的化学方程式：
。
15
