考点12 金属材料及金属矿物的开发利用-备战2025年高考化学一轮复习考点帮（江苏专用）

考点12 金属材料及金属矿物的开发利用 目 录 1 1．高考真题考点分布 1 2．命题规律及备考策略 1 考法01 金属材料 考法02金属矿物的开发利用 1.高考真题考点分布 考点内容 考题统计 金属材料 —— 金属矿物的开发利用 2024·江苏卷，10，3分；2018·江苏卷，9，2分；2017·江苏卷，7，2分； 2.命题规律及备考策略 【命题规律】 从多年江苏高考试题来看，试题以选择题为主，涉及金属及化合物之间的转化要，难度较小。 【备考策略】 1．了解金属材料在生产和生活中的重要应用。 2．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。 【命题预测】 预计2025年仍会保持以往的命题方向，落实金属及其化合物转化过程。 考法01 金属材料与金属矿物的开发利用 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)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。 【特别提醒】 (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。合金一定是混合物。 (2)常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。 (3)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，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；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。 2．常见金属材料 (1)黑色金属材料——钢铁 ①钢是用量最大、用途最广的合金。 ②钢 (2)有色金属材料——铜和铝 ①铝及铝合金 ②铜及铜合金 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)不锈钢是最常见的新型合金(　　) (2)合金材料中不可能含有非金属元素(　　) (3)合金的硬度一般大于其成分金属，而熔点一般低于其成分金属(　　) (4)生铁、普通钢和不锈钢中的含碳量依次降低(　　) (5)钠、镁、铝等活泼金属的冶炼采用电解法(　　) (6)钛合金、形状记忆合金、耐热合金以及储氢合金都属于新型合金(　　) (7)合金材料中不可能含有非金属元素(　　) (8)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属(　　) (9)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属(　　) (10)生铁、普通钢和不锈钢中的含碳量依次降低(　　) 【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)√ (7)×　(8)×　(9)√　(10)√ 考向1 合金的特性 【例1】下列金属用途和有关性质的对应关系错误的是(　　) 选项 金属用途 金属的有关性质 A 金可以制成比纸还薄的金箔 延展性 B 生活用铁锅 导热性 C 用铁回收照相定影废液中的银 氧化性 D 用铜制作印刷电路 导电性 【答案】C 【解析】A项，金可制成比纸还薄的金箔是金属的延展性，所以对应的关系正确；B项，利用金属的导热性可用铁做铁锅，所以对应的关系正确；C项，用铁粉回收照相定影废液中的银利用了铁的还原性，而不是氧化性，错误；D项，根据铜的导电性用铜制作印刷电路，所以对应的关系正确。 考向2 金属材料的应用 【例2】中国载人潜水器“蛟龙”号在西太平洋的马里亚纳海沟试验海域成功创造了载人深潜新的历史记录，首次突破7 000米，最深达到7 020米海底。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金，下列有关合金的说法中正确的是(　　) A．钛合金是一种新型的金属单质 B．钛合金的熔点比成分金属的低，硬度小 C．钛合金的化学性质与钛单质相同 D．青铜、碳素钢、合金钢和硬铝均是合金 【答案】D 【解析】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，不属于新型金属单质，A错误；合金的熔点一般比成分金属的熔点低但硬度大，B错误；合金的化学性质与其成分金属的化学性质是相同的，钛合金除具备钛单质的性质外，还具有其他成分的性质，C错误。故选D。 【对点01】博物馆珍藏着很多文物。下列文物主要由合金材料制成的是 A．西周兽面纹青铜盉 B．东汉陶船模型 C．端石千金猴王砚 D．西汉素纱禅衣 【答案】A 【解析】A项，西周兽面纹青铜盉的材料为青铜，青铜属于合金，A符合题意；B项，东汉陶船模型的材料为陶瓷，由硅酸盐制成，B不符合题意；C项，端石千金猴王砚的材料为硅酸盐等无机非金属材料，C不符合题意；D项，西汉素纱禅衣主要成分为蛋白质，属于天然有机高分子材料，D不符合题意；故选A。 【对点02】 “嫦娥五号”中使用了大量合金。下列有关金属或合金的说法中不正确的是( ) A．生铁属于合金 B．一般合金的熔点比各成分金属的低 C．合金的化学性质与其成分金属的化学性质不同 D．改变原料的配比、生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金 【答案】C 【解析】A项，生铁由铁和碳等元素组成，属于合金，故A正确；B． 项，形成合金后，结构发生了改变，一般合金的熔点比各成分金属的低，故B正确；C项，合金的化学性质与其成分金属的化学性质相同，故C错误；D项，改变原料的配比、生成合金的条件，组成合金的成分、结构不同，对合金的性质产生不同的影响，可以得到具有不同性能的合金，故D正确；故选C。 【对点03】 在电影《我和我的祖国》之《前夜》中有这一场景，升旗杆上阻断球锈断，林治远工程师向原材料中加入铬和镍形成不锈钢，赶制出新的阻断球。不锈钢是常见的合金。关于合金，下列说法不正确的是( ) A．多数合金熔点低于其组分中任意一种组成金属的熔点 B．我国使用最早的合金是铁合金 C．钠钾合金是原子反应堆的导热剂 D．目前世界上使用量最大的合金是铁碳合金 【答案】B 【解析】A项，一般来说，合金熔点低于其成分金属的熔点，硬度比成分金属大，A正确；B项，人类使用最早的合金，是易于从自然界取得、性质不太活泼的金属混合物，青铜是人类使用最早的合金，B不正确；C项，钠钾合金常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂，C正确；D项，目前世界上使用量最大的合金是铁碳合金，D正确；故选B。 考法02 金属矿物的开发利用 1．金属在自然界中的存在 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：Mn＋＋ne－===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 (1)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：2HgO2Hg＋O2↑；由Ag2O冶炼Ag的化学方程式：2Ag2O4Ag＋O2↑。 (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。 a．CO还原Fe3O4：Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2； b．C还原ZnO：ZnO＋CZn＋CO↑； c．H2还原WO3：WO3＋3H2W＋3H2O。 【特别提醒】 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。 (3)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2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑、 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑、2Al2O34Al＋3O2↑。 5．金属资源的合理开发利用 (1)必要性 地球上的金属矿物资源是有限的，也是不可再生_的，且分布不均匀，人类对金属的需求量很大，并且金属的冶炼需要消耗大量的能量，还会造成环境污染，另外金属的腐蚀也会造成大量损失，因此金属资源应合理地开发利用。 (2)主要途径 ①提高金属矿物的利用率； ②开发环保高效的金属冶炼方法； ③防止金属的腐蚀； ④加强废旧金属的回收和再利用； ⑤使用其他材料代替金属材料。 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)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( ) (2)电解熔融NaCl制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化( ) (3)湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应( ) (4)用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol e－( ) (5)铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化( ) (6)钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制( ) (7)铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单( ) (8)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它们的单质( ) (9)金属冶炼过程中，金属化合物得到电子发生氧化反应(　　) (10)冶炼镁用MgCl2而不是MgO，冶炼铝却用Al2O3而不是AlCl3(　　) 【答案】(1)√　(2)√ (3)√　(4)×　(5) √　(6) ×　(7) ×　(8)×　(9)× (10)√ 【例1】从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示几种金属被人类大规模开发利用的大致年限： 之所以有先后，主要取决于( ) A．金属的导电性强弱 B．金属在地壳中的含量多少 C．金属的化合价高低 D．金属的活动性强弱 【答案】D 【解析】金属的活泼性不同、金属的冶炼方法和冶炼难易程度不同，金属越活泼、越难冶炼、被开发利用得越晚，与金属在地壳中的含量多少、用途大小以及密度大小没有关系，综上所述，D正确； 故选D。 【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】金以单质的形式存在于自然界，金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离，A正确；银以化合物的形式存在于自然界，银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼，B正确；铁以化合物的形式存在于自然界，铝的金属性比铁强，可用铝热法置换铁，C正确；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，D错误。 【对点01】下列金属冶炼原理错误的是(　　) A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ B．MgO＋H2Mg＋H2O C．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 D．2HgO2Hg＋O2↑ 【答案】B 【解析】Na、Mg通常用电解法制取，Fe用还原剂法制取，Hg可用加热其化合物的方法制取。Mg的活动性比H2强，H2不能置换出Mg，B项错。 【对点02】下列关于金属冶炼的说法正确的是( ) A．由于Al的活泼性强，故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产Al B．可以用钠加入氯化镁溶液中制取镁 C．炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热 D．金属冶炼的方法由金属的活泼性决定 【答案】D 【解析】A项，由于Al的活泼性强，工业上采用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝，AlCl3在熔融状态下不导电，所以不用电解AlCl3的方法生产铝，A错误；B项，钠是很活泼的金属，将Na加入氯化镁溶液中，Na先和水反应生成NaOH，NaOH再和氯化镁发生复分解反应，所以得不到Mg单质，可以采用电解熔融氯化镁的方法冶炼Mg，B错误；C项，炼铁高炉中发生的反应不都是放热反应，C错误；D项，活泼金属如钠、镁一般采用电解法冶炼，不活泼的金属如汞一般采用热分解法冶炼，铁、铜等金属采用热还原法冶炼，因此金属冶炼的方法由金属的活泼性决定，D正确；故选D。 【对点03】下列说法错误的是(　　) A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用 B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步 C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液 D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等 【答案】C 【解析】活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的，电解其盐溶液得不到金属单质，C错误。 【对点04】下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(　　) 选项 冶炼原理 方法 A 2HgO2Hg＋O2↑ 热分解法 B 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 电解法 C Cu2S＋O22Cu＋SO2 热分解法 D Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 热还原法 【答案】C 【解析】活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D正确，C错误。 【名师点睛】 方法名称 举例 主要特点 热分解法 2Ag2O4Ag＋O2↑ 2HgO2Hg＋O2↑ 适合冶炼活动性较差的金属 热还原法 CO作还原剂 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 冶炼的金属为合金(含碳)，生产成本较低 H2作还原剂 WO3＋3H2 W＋3H2O 冶炼金属纯度较高，成本较高 Na、Mg、Al 作还原剂 Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3 4Na＋TiCl44NaCl＋Ti 冶炼难熔金属，纯度较高，成本较高 C作还原剂 2ZnO＋C2Zn＋CO2 2CuO＋CCO2＋2Cu 冶炼金属成本较低，易形成合金(含碳) 电解法 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 金属纯度高，耗电量大，生产成本高 题型一 金属材料 1．长征五号B火箭成功发射了中国空间站“梦天”实验舱，长征五号B火箭及空间站采用了多种新材料，以下物质的主要成分属于金属材料的是( ) 部件 选项 A．长五B外层涂的高性能耐烧蚀树脂 B．国产抗辐射高性能宇航芯片 C．空间站钛合金外壳 D．碳纤维操纵棒 【答案】C 【解析】A项，高性能耐烧蚀树脂属于有机材料，故A不符合题意；B项，芯片的材料主要是硅单质等半导体，属于无机非金属材料，故B不符合题意；C项，钛合金属于金属材料，故C符合题意；D项，碳纤维是碳单质，不属于金属材料，属于非金属材料，故D不符合题意；故选C。 2．下列所用材料不属于合金的是( ) A．青花瓷罐 B．青铜器 C．飞机外壳(硬铝) D．不锈钢手术器械 【答案】A 【解析】青花瓷罐属于陶瓷，是无机非金属材料，不属于合金；青铜器、飞机外壳(硬铝)、不锈钢手术器械都属于合金，故A符合题意；故选A。 3．下列材料中所涉及的合金不属于新型合金的是( ) A．图Ⅰ：喷气式飞机发动机叶片用的镍钴合金 B．图Ⅱ：“蛟龙”号载人潜水器耐压球壳用的钛合金 C．图Ⅲ：不锈钢盆 D．图Ⅳ：新能源汽车用的储氢合金 【答案】C 【解析】合金是两种或两种以上的金属(或金属和非金属)融合而呈的混合物，具有金属的性质和良好的性能，新型合金具有传统合金所不具备的优异性能和特殊功能的合金。A项，图Ⅰ中喷气式飞机发动机叶片用的镍钴合金属于新型合金，具有优良的性能，A不符合题意；B项，图Ⅱ：“蛟龙”号载人潜水器耐压球壳用的钛合金属于新型合金，具有优良的性能，B不符合题意；C项，图Ⅲ：不锈钢盆属于不锈钢，不锈钢是常见的一种合金钢，不属于新型合金，C符合题意；D项，图Ⅳ：新能源汽车用的储氢合金属于新型合金，具有优良的性能，D不符合题意；故选C。 题型二 金属矿物的开发利用 4．(2024·江苏省南京高一期末)在指定条件下，下列选项所示的物质间的转化能实现的是( ) A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A项，由反应Cu2S+O22Cu+SO2，可知物质之间的转化能实现，A符合题意；B项，由反应Cu+Fe2(SO4)3=CuSO4+2FeSO4，可知物质之间的转化不能实现，B不符合题意；C项，由反应2Cu+SCu2S，可知物质之间的转化不能实现，C不符合题意；D项，常温下，Cu和浓硫酸不反应，可知物质之间的转化不能实现，D不符合题意；故选A。 5．下列体现我国悠久金属矿物开发历史的诗文中，不涉及化学变化的是(　　) A．千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金 B．丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂 C．熬胆矾铁釜，久之亦化为铜 D．君不见昆吾铁冶飞炎烟，红光紫气俱赫然 【答案】A 【解析】A项，千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金，此过程为金的富集，属于物理变化，A符合题意；B项，丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂，为硫化汞受热分解，遇冷后重新生成硫化汞，为化学变化，B与题意不符；C项，熬胆矾铁釜，久之亦化为铜，为铁与硫酸铜反应生成单质铜，为化学变化，C与题意不符；D项，君不见昆吾铁冶飞炎烟，红光紫气俱赫然为昆吾的宝石被炼成宝剑，通红的炉火，剑锋上射出紫色的光焰，为化学变化，D与题意不符；故选A。 6．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CuFeS2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，H2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＋21O28Cu＋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+Fe2O32Fe+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。 7．高炉炼铁生产中下列说法正确的是( ) A．还原氧化铁的还原剂是焦炭 B．采用富氧空气可以得到纯铁 C．加石灰石的目的主要是为了除去过量碳 D．用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿 【答案】D 【解析】A项，焦炭发生的反应：C＋O2CO2、CO2＋C2CO，其中CO将铁矿石中的铁还原成铁单质，A错误；B项，高炉炼铁得到的只是含碳量为2%～4.5%的生铁，不会得到纯铁，B错误；C项，加入石灰石的目的是它在高温下分解成生石灰，继而再与SiO2反应生成CaSiO3炉渣，除去杂质SiO2， C错误；D项，磁铁矿、赤铁矿都用于冶炼生铁的矿石，D正确；故选D。 8．下列获得金属的方法中不涉及化学变化的是( ) A．《梦溪笔谈》“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜” B．《杂曲歌辞·浪淘沙》“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金” C．《天工开物》“凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三……” D．《天工开物》“炉甘石(碳酸锌)十斤，……然后逐层用煤炭……，发火缎红，……冷淀，即倭铅(锌)也” 【答案】B 【解析】“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”，涉及反应：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu，A不合题意；“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”，是利用金子的密度比沙子大，将金子分离出来，B符合题意；“凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三……”，是指用煤炭燃烧产生的热量，将生铁熔化，发生了C与O2的化学反应及CO还原铁的氧化物的反应，C不合题意；“炉甘石(碳酸锌)十斤，……然后逐层用煤炭……，发火缎红，……冷淀，即倭铅(锌)也”，涉及ZnCO3的分解及CO还原ZnO的反应，D不合题意。 9．下表中金属的冶炼原理或方法不正确的是(　　)。 选项 冶炼原理 方法 A 2HgO2Hg+O2↑ 热分解法 B 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 电解法 C Cu2S+O22Cu+SO2 热分解法 D Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 热还原法 【答案】C 【解析】活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等可用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等可用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag等可利用热分解法冶炼，故A、B、D三项均正确；C项为火法炼铜，错误。 10．明代方以智的《物理小识》中有关炼铁的记载：“煤则各处有之，臭者烧熔而闭之，成石，再凿而入炉，曰礁，可五日不绝火，煎矿煮石，殊为省力。”下列关于炼铁的叙述错误的是( ) A．炼铁过程中碳元素既被氧化又被还原 B．“礁”应是由煤制得的焦炭 C．文中的“矿”指的是炼铁原料 D．炼铁得到的产品铁碳合金不易生锈 【答案】D 【解析】A项，在反应CO2、O2反应生成CO过程)中碳既被氧化，又被还原，A正确；B项，煤在燃烧中提供能源，B正确；C项，炼铁的主要矿石是赤铁矿(主要成分是氧化铁，C正确；D项，炼铁得到的产品铁碳合金在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀，易生锈，D错误； 故选D。 11．诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学反应过程为 ①2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2　②MoO3＋2NH3·H2O===(NH4)2MoO4＋H2O　③(NH4)2MoO4＋2HCl===H2MoO4↓＋2NH4Cl　④H2MoO4MoO3＋H2O　⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。则下列说法正确的是(　　) A．MoS2煅烧产生的尾气可直接排放 B．MoO3是金属氧化物，也是碱性氧化物 C．H2MoO4是一种强酸 D．利用H2、CO和Al分别还原等量的MoO3，所消耗还原剂的物质的量之比为3∶3∶2 【答案】D 【解析】A项明显错误，生成物SO2对环境污染严重；B项，根据②中生成物(NH4)2MoO4可知，该化合物属于盐，对应的酸是H2MoO4，故MoO3不属于碱性氧化物，B项错；C项，根据反应③H2MoO4是一种不溶性酸，溶液中c(H＋)不可能很大，故H2MoO4不可能是强酸；D项，1 mol H2、1 mol CO和1 mol Al作还原剂时，失去的电子数分别为2 mol、2 mol和3 mol，还原等量的MoO3转移电子相同，此时n(H2)∶n(CO)∶n(Al)＝3∶3∶2。 12．钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁储量居世界首位。含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2流程如下： (1)步骤①加Fe的目的是______________________________________________________； 步骤②冷却的目的是_____________________________________________________。 (2)上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是__________；考虑成本和废物综合利用因素，水浸后废液中应加入______处理。 (3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti)，涉及到的步骤为 反应TiCl4＋2Mg===2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是________________________。 【答案】(1)将Fe3＋还原为Fe2＋　析出绿矾(FeSO4·7H2O) (2)绿矾(FeSO4·7H2O)　生石灰(或碳酸钙、废碱) (3)防止高温下镁或钛与O2、N2等反应 【解析】(1)分析框图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将＋3价Fe转化为＋2价Fe，降温减小FeSO4·7H2O的溶解度，有利于绿矾结晶。(2)水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋，废液主要呈酸性，所以应加入CaO、CaCO3或碱。(3)Ti和Mg易与空气中O2、N2等反应，故应在Ar气氛中进行。 13．钨是我国丰产元素，是熔点最高的金属，广泛用于拉制灯泡的灯丝，在自然界主要以钨(+6价)酸盐的形式存在。有开采价值的钨矿石之一黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，化学式常写成FeWO4和MnWO4，钨酸(H2WO4)酸性很弱，难溶于水。碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨。黑钨矿传统冶炼工艺的第一阶段是碱熔法： (1)黑钨矿浸入NaOH熔融液过程需通入大量空气，目的是为了使铁和锰转化为氧化物，其中一种红棕色的氧化物化学式为_____________； (2)已知A的主要成分为Na2WO4，请写出Na2WO4与浓盐酸反应的离子方程式_______________________________； (3)上述流程中B、C都是钨的化合物，则步骤(3)中B→C转化属于______(填四种基本反应类型之一)。 (4)钨冶炼工艺的第二阶段则是用碳、氢气等还原剂把氧化钨(WO3)还原为金属钨。对钨的纯度要求不高时，可用碳作还原剂。写出用碳还原氧化钨制取金属钨的化学方程式：________________________。 【答案】(1)Fe2O3 (2)WO42－+2H+＝H2WO4↓ (3)分解反应 (4)2WO3+3C2W+3CO2↑ 【解析】(1)氧化铁是一种红棕色的固体物质；(2)①Na2WO4与浓盐酸反应生成氯化钠和H2WO4，离子方程式为：WO42－+2H+＝H2WO4↓；(3)H2WO4易分解为氧化钨和水，属于分解反应；(4)用碳、氢气等还原剂可以把氧化钨(WO3)还原为金属钨，反应的化学方程式为：2WO3+3C2W+3CO2↑、WO3+3H2W+3H2O。因为钨的熔点很高，不容易转变为液态，如果用碳做还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，但是用氢气作还原剂就不存在这些问题。 1．(2024·江苏卷，10，3分)在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是( ) A．HCl制备：NaCl溶液和 B．金属Mg制备：溶液 C．纯碱工业：溶液 D．硫酸工业： 【答案】A 【解析】A项，电解氯化钠溶液可以得到H2和Cl2，H2和Cl2点燃反应生成HCl，故A的转化可以实现；B项，氢氧化镁和盐酸反应可以得到氯化镁溶液，但是电解氯化镁溶液不能得到Mg，电解熔融MgCl2才能得到金属镁单质，故B的转化不能实现；C项，纯碱工业是在饱和食盐水中通入NH3和CO2先得到NaHCO3，然后NaHCO3受热分解为Na2CO3，故C的转化不能实现；D项，工业制备硫酸，首先黄铁矿和氧气反应生成SO2，但是SO2和水反应生成H2SO3，不能得到H2SO4，故D的转化不能实现；故选A。 2．(2018·江苏卷，9，2分)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． B． C． D． 【答案】A 【解析】A项，NaHCO3受热分解成Na2CO3、CO2和H2O，Na2CO3与饱和石灰水反应生成CaCO3和NaOH，两步反应均能实现；B项，Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，NaAlO2与过量盐酸反应生成NaCl、AlCl3和H2O，第二步反应不能实现；C项，AgNO3中加入氨水可获得银氨溶液，蔗糖中不含醛基，蔗糖不能发生银镜反应，第二步反应不能实现；D项，Al与Fe2O3高温发生铝热反应生成Al2O3和Fe，Fe与HCl反应生成FeCl2和H2，第二步反应不能实现；物质间转化均能实现的是A项，答案选A。 3． (2017·江苏卷，7，2分)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是 【答案】C 【解析】A项，铁与氯气反应只能生成氯化铁，A错误；B项，硫在空气或氧气中燃烧只能生成二氧化硫，B错误；C项，均能实现，C正确；D项，NO不与H2O反应，D错误。故选C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！20 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 考点12 金属材料及金属矿物的开发利用 目 录 1 1．高考真题考点分布 1 2．命题规律及备考策略 1 考法01 金属材料 考法02金属矿物的开发利用 1.高考真题考点分布 考点内容 考题统计 金属材料 —— 金属矿物的开发利用 2024·江苏卷，10，3分；2018·江苏卷，9，2分；2017·江苏卷，7，2分； 2.命题规律及备考策略 【命题规律】 从多年江苏高考试题来看，试题以选择题为主，涉及金属及化合物之间的转化要，难度较小。 【备考策略】 1．了解金属材料在生产和生活中的重要应用。 2．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。 【命题预测】 预计2025年仍会保持以往的命题方向，落实金属及其化合物转化过程。 考法01 金属材料与金属矿物的开发利用 1．合金 (1)概念：合金是指两种或两种以上的___________(或____________)熔合而成的具有金属特性的物质。 (2)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_________； ②硬度和强度：一般比它的各成分金属的_________。 【特别提醒】 (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。合金一定是混合物。 (2)常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。 (3)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，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；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。 2．常见金属材料 (1)黑色金属材料——钢铁 ①钢是用量最大、用途最广的合金。 ②钢 (2)有色金属材料——铜和铝 ①铝及铝合金 ②铜及铜合金 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)不锈钢是最常见的新型合金(　　) (2)合金材料中不可能含有非金属元素(　　) (3)合金的硬度一般大于其成分金属，而熔点一般低于其成分金属(　　) (4)生铁、普通钢和不锈钢中的含碳量依次降低(　　) (5)钠、镁、铝等活泼金属的冶炼采用电解法(　　) (6)钛合金、形状记忆合金、耐热合金以及储氢合金都属于新型合金(　　) (7)合金材料中不可能含有非金属元素(　　) (8)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属(　　) (9)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属(　　) (10)生铁、普通钢和不锈钢中的含碳量依次降低(　　) 考向1 合金的特性 【例1】下列金属用途和有关性质的对应关系错误的是(　　) 选项 金属用途 金属的有关性质 A 金可以制成比纸还薄的金箔 延展性 B 生活用铁锅 导热性 C 用铁回收照相定影废液中的银 氧化性 D 用铜制作印刷电路 导电性 考向2 金属材料的应用 【例2】中国载人潜水器“蛟龙”号在西太平洋的马里亚纳海沟试验海域成功创造了载人深潜新的历史记录，首次突破7 000米，最深达到7 020米海底。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金，下列有关合金的说法中正确的是(　　) A．钛合金是一种新型的金属单质 B．钛合金的熔点比成分金属的低，硬度小 C．钛合金的化学性质与钛单质相同 D．青铜、碳素钢、合金钢和硬铝均是合金 【对点01】博物馆珍藏着很多文物。下列文物主要由合金材料制成的是 A．西周兽面纹青铜盉 B．东汉陶船模型 C．端石千金猴王砚 D．西汉素纱禅衣 【对点02】 “嫦娥五号”中使用了大量合金。下列有关金属或合金的说法中不正确的是( ) A．生铁属于合金 B．一般合金的熔点比各成分金属的低 C．合金的化学性质与其成分金属的化学性质不同 D．改变原料的配比、生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金 【对点03】 在电影《我和我的祖国》之《前夜》中有这一场景，升旗杆上阻断球锈断，林治远工程师向原材料中加入铬和镍形成不锈钢，赶制出新的阻断球。不锈钢是常见的合金。关于合金，下列说法不正确的是( ) A．多数合金熔点低于其组分中任意一种组成金属的熔点 B．我国使用最早的合金是铁合金 C．钠钾合金是原子反应堆的导热剂 D．目前世界上使用量最大的合金是铁碳合金 考法02 金属矿物的开发利用 1．金属在自然界中的存在 2．金属冶炼的实质 金属的冶炼过程就是把金属从_________态还原为_________态的过程。即：Mn＋＋ne－===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 (1) _________法：适用于_________的金属，如Hg和Ag。由HgO冶炼Hg的化学方程式：2HgO2Hg＋O2↑；由Ag2O冶炼Ag的化学方程式：2Ag2O4Ag＋O2↑。 (2) _________法：用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适合_________的金属。 a．CO还原Fe3O4：Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2； b．C还原ZnO：ZnO＋CZn＋CO↑； c．H2还原WO3：WO3＋3H2W＋3H2O。 【特别提醒】 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。 (3) ________法：适合冶炼金属活动性______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2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑、 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑、2Al2O34Al＋3O2↑。 5．金属资源的合理开发利用 (1)必要性 地球上的金属矿物资源是有限的，也是不可再生_的，且分布不均匀，人类对金属的需求量很大，并且金属的冶炼需要消耗大量的能量，还会造成环境污染，另外金属的腐蚀也会造成大量损失，因此金属资源应合理地开发利用。 (2)主要途径 ①提高金属矿物的利用率； ②开发环保高效的金属冶炼方法； ③防止金属的腐蚀； ④加强废旧金属的回收和再利用； ⑤使用其他材料代替金属材料。 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)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( ) (2)电解熔融NaCl制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化( ) (3)湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应( ) (4)用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol e－( ) (5)铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化( ) (6)钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制( ) (7)铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单( ) (8)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它们的单质( ) (9)金属冶炼过程中，金属化合物得到电子发生氧化反应(　　) (10)冶炼镁用MgCl2而不是MgO，冶炼铝却用Al2O3而不是AlCl3(　　) 【例1】从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示几种金属被人类大规模开发利用的大致年限： 之所以有先后，主要取决于( ) A．金属的导电性强弱 B．金属在地壳中的含量多少 C．金属的化合价高低 D．金属的活动性强弱 【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 【对点01】下列金属冶炼原理错误的是(　　) A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ B．MgO＋H2Mg＋H2O C．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 D．2HgO2Hg＋O2↑ 【对点02】下列关于金属冶炼的说法正确的是( ) A．由于Al的活泼性强，故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产Al B．可以用钠加入氯化镁溶液中制取镁 C．炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热 D．金属冶炼的方法由金属的活泼性决定 【对点03】下列说法错误的是(　　) A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用 B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步 C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液 D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等 【对点04】下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(　　) 选项 冶炼原理 方法 A 2HgO2Hg＋O2↑ 热分解法 B 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 电解法 C Cu2S＋O22Cu＋SO2 热分解法 D Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 热还原法 【名师点睛】 方法名称 举例 主要特点 热分解法 2Ag2O4Ag＋O2↑ 2HgO2Hg＋O2↑ 适合冶炼活动性较差的金属 热还原法 CO作还原剂 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 冶炼的金属为合金(含碳)，生产成本较低 H2作还原剂 WO3＋3H2 W＋3H2O 冶炼金属纯度较高，成本较高 Na、Mg、Al 作还原剂 Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3 4Na＋TiCl44NaCl＋Ti 冶炼难熔金属，纯度较高，成本较高 C作还原剂 2ZnO＋C2Zn＋CO2 2CuO＋CCO2＋2Cu 冶炼金属成本较低，易形成合金(含碳) 电解法 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 金属纯度高，耗电量大，生产成本高 题型一 金属材料 1．长征五号B火箭成功发射了中国空间站“梦天”实验舱，长征五号B火箭及空间站采用了多种新材料，以下物质的主要成分属于金属材料的是( ) 部件 选项 A．长五B外层涂的高性能耐烧蚀树脂 B．国产抗辐射高性能宇航芯片 C．空间站钛合金外壳 D．碳纤维操纵棒 2．下列所用材料不属于合金的是( ) A．青花瓷罐 B．青铜器 C．飞机外壳(硬铝) D．不锈钢手术器械 3．下列材料中所涉及的合金不属于新型合金的是( ) A．图Ⅰ：喷气式飞机发动机叶片用的镍钴合金 B．图Ⅱ：“蛟龙”号载人潜水器耐压球壳用的钛合金 C．图Ⅲ：不锈钢盆 D．图Ⅳ：新能源汽车用的储氢合金 题型二 金属矿物的开发利用 4．(2024·江苏省南京高一期末)在指定条件下，下列选项所示的物质间的转化能实现的是( ) A． B． C． D． 5．下列体现我国悠久金属矿物开发历史的诗文中，不涉及化学变化的是(　　) A．千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金 B．丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂 C．熬胆矾铁釜，久之亦化为铜 D．君不见昆吾铁冶飞炎烟，红光紫气俱赫然 6．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CuFeS2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，H2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 7．高炉炼铁生产中下列说法正确的是( ) A．还原氧化铁的还原剂是焦炭 B．采用富氧空气可以得到纯铁 C．加石灰石的目的主要是为了除去过量碳 D．用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿 8．下列获得金属的方法中不涉及化学变化的是( ) A．《梦溪笔谈》“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜” B．《杂曲歌辞·浪淘沙》“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金” C．《天工开物》“凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三……” D．《天工开物》“炉甘石(碳酸锌)十斤，……然后逐层用煤炭……，发火缎红，……冷淀，即倭铅(锌)也” 9．下表中金属的冶炼原理或方法不正确的是(　　)。 选项 冶炼原理 方法 A 2HgO2Hg+O2↑ 热分解法 B 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 电解法 C Cu2S+O22Cu+SO2 热分解法 D Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 热还原法 10．明代方以智的《物理小识》中有关炼铁的记载：“煤则各处有之，臭者烧熔而闭之，成石，再凿而入炉，曰礁，可五日不绝火，煎矿煮石，殊为省力。”下列关于炼铁的叙述错误的是( ) A．炼铁过程中碳元素既被氧化又被还原 B．“礁”应是由煤制得的焦炭 C．文中的“矿”指的是炼铁原料 D．炼铁得到的产品铁碳合金不易生锈 11．诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学反应过程为 ①2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2　②MoO3＋2NH3·H2O===(NH4)2MoO4＋H2O　③(NH4)2MoO4＋2HCl===H2MoO4↓＋2NH4Cl　④H2MoO4MoO3＋H2O　⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。则下列说法正确的是(　　) A．MoS2煅烧产生的尾气可直接排放 B．MoO3是金属氧化物，也是碱性氧化物 C．H2MoO4是一种强酸 D．利用H2、CO和Al分别还原等量的MoO3，所消耗还原剂的物质的量之比为3∶3∶2 12．钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁储量居世界首位。含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2流程如下： (1)步骤①加Fe的目的是______________________________________________________； 步骤②冷却的目的是_____________________________________________________。 (2)上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是__________；考虑成本和废物综合利用因素，水浸后废液中应加入______处理。 (3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti)，涉及到的步骤为 反应TiCl4＋2Mg===2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是________________________。 13．钨是我国丰产元素，是熔点最高的金属，广泛用于拉制灯泡的灯丝，在自然界主要以钨(+6价)酸盐的形式存在。有开采价值的钨矿石之一黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，化学式常写成FeWO4和MnWO4，钨酸(H2WO4)酸性很弱，难溶于水。碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨。黑钨矿传统冶炼工艺的第一阶段是碱熔法： (1)黑钨矿浸入NaOH熔融液过程需通入大量空气，目的是为了使铁和锰转化为氧化物，其中一种红棕色的氧化物化学式为_____________； (2)已知A的主要成分为Na2WO4，请写出Na2WO4与浓盐酸反应的离子方程式_______________________________； (3)上述流程中B、C都是钨的化合物，则步骤(3)中B→C转化属于______(填四种基本反应类型之一)。 (4)钨冶炼工艺的第二阶段则是用碳、氢气等还原剂把氧化钨(WO3)还原为金属钨。对钨的纯度要求不高时，可用碳作还原剂。写出用碳还原氧化钨制取金属钨的化学方程式：________________________。 1．(2024·江苏卷，10，3分)在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是( ) A．HCl制备：NaCl溶液和 B．金属Mg制备：溶液 C．纯碱工业：溶液 D．硫酸工业： 2．(2018·江苏卷，9，2分)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． B． C． D． 3． (2017·江苏卷，7，2分)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！20 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$