13 第二部分 第三章 第13讲 金属材料与金属矿物的开发利用(基础课)-【名师导航】2026年高考化学一轮总复习教师用书（人教版）

第13讲　金属材料与金属矿物的开发利用(基础课) 　1.了解合金及其常见金属材料的应用。　2.了解铝、镁、铜及其重要化合物的主要性质与应用。　3.了解常见金属的冶炼方法和海水提镁。 　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：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。 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。 　①合金是混合物，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不变。 ②并非所有的金属都能相互熔合形成合金，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。如Na、Fe不能形成合金。 2．常见金属材料——黑色金属材料与有色金属材料 　合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。如超级钢就是含Mn 10%、C 0.47%、Al 2%、V 0.7%的合金钢，强度很大。 (2)铝合金：密度小，强度高，塑性好，易于加工，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 (3)新型合金 ②其他：钛合金、耐热合金、形状记忆合金等。 3．金属矿物的开发利用 (1)金属在自然界中的存在形式 (2)金属冶炼的实质 Mn＋＋ne－===M ①使金属化合物中的金属离子得电子还原为金属单质。 ②化合态转化为游离态。 (3)金属的常见冶炼方法 ①电解法 Na：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑； Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑； Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 ②热还原法：常用还原剂有焦炭、CO、H2、Al等； 高炉炼铁：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2； 铝热反应制铬：2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3； 焦炭还原铜：C＋2CuO2Cu＋CO2↑。 ③热分解法 Hg：2HgO2Hg＋O2↑； Ag：2Ag2O4Ag＋O2↑。 (4)合理开发利用金属矿物的主要途径 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，等等。 　①金属冶炼与金属活动性的关系： ②冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解熔融MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时会耗费更多能源，增加生产成本。 ③冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解熔融AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。 ——合金与金属材料 1．明代《天工开物》中记载了有关“五金”的内容：黄金美者，其值去黑铁(生铁)一万六千倍，然使釜鬵(xín，一种炊具)、斤(这里指菜刀、镰刀、锄头等)斧不呈效于日用之间……贸迁有无。下列解释正确的是(　　) A．明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于青铜合金 B．添加了铬、镍的不锈钢菜刀和农具使用后即使不保养，也不会生锈 C．金属的另一个用途就是铸成钱币作为贸易交往中的流通手段 D．黑铁属于铁合金，熔点比铁的高 C　[明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于铁合金，A错误；不锈钢制作就是在普通钢中添加铬、镍等元素改变了钢铁内部结构，不锈钢不容易生锈，家里用的农具是铁合金，如果未及时洗干净后晾干，铁能与氧气、水同时接触，容易发生电化学腐蚀，容易生锈，B错误；金属可以用来铸成钱币作为贸易交往中的流通手段，C正确；生铁属于合金，熔点比成分金属Fe的低，D错误。] 2．(双选)下列有关合金的说法不正确的是(　BD　) A．钛合金和储氢合金都是新型合金 B．在合金中加入稀土金属，对改善合金的性能无太大影响 C．储氢合金的要求是储氢量大且易分解出H2 D．铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同 ——金属的开发利用 3．(2025·德州模拟)明代《天工开物》中记载“火法”冶炼锌：每炉甘石十斤装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅也(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是(　　) A．倭铅是指金属锌和铅的混合物 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶炼Zn的化学方程式：ZnCO3＋2CZn＋3CO↑ D．该冶炼锌的方法属于热还原法 A　[由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，故A错误；煤炭的主要成分是C，反应中碳作还原剂，故B、C、D均正确。] 4．人类文明的发展和社会的进步与金属材料密切相关，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。下列有关说法正确的是(　　) A．可通过铝热反应从铁的氧化物中冶炼铁 B．工业上一般通过电解NaCl溶液得到钠单质 C．镁在CO2的气氛中热还原TiCl4制钛 D．古代火烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]炼铜的方法中当转移2 mol电子时，1 mol铜被氧化 A　[可用铝与铁的氧化物发生置换反应(即铝热反应)制得铁单质，A项正确；工业上钠单质的制备通常采用电解熔融氯化钠的方法，B项错误；高温下Mg能与CO2发生反应，C项错误；火烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]炼铜的方法中当转移2 mol 电子时，0.5 mol碱式碳酸铜被还原，得到1 mol还原产物Cu，D项错误。] 　铝及其化合物　铝土矿提铝 1．铝的存在与主要性质 (1)铝的结构和存在 铝位于元素周期表第三周期第ⅢA族，原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于氧、硅。自然界中的铝全部以化合态存在。 (2)铝的主要化学性质 ③Al与强碱溶液(NaOH)：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。 ④Al与CuSO4溶液：2Al＋3CuSO4===3Cu＋Al2(SO4)3。 ⑤铝热反应 a．原理：利用Al的还原性较强，高温下把金属氧化物中的金属置换出来。 b．应用：冶炼难熔金属，如Cr、Mn、V、W、Cu、Fe等；金属焊接，如野外焊接钢轨等。 2．铝的重要化合物 (1)铝的氧化物(Al2O3)——两性氧化物 (2)铝的氢氧化物[Al(OH)3]——两性氢氧化物 ①Al(OH)3的两性表现 ②Al(OH)3受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 (3)铝盐——明矾 ①化学式为KAl(SO4)2·12H2O。 ②电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO。 ③应用：净水，净水原理为明矾电离出的Al3＋在水中水解生成Al(OH)3胶体，吸附水中悬浮物而沉淀，使水净化，其离子方程式为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。 (4)四羟基合铝酸盐——四羟基合铝酸钠 ①向Na[Al(OH)4]溶液中滴加盐酸至过量，反应现象为先生成白色沉淀，然后沉淀又逐渐溶解至消失，反应的有关离子方程式为[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。 ②向Na[Al(OH)4]溶液中通入少量CO2，反应的离子方程式为2[Al(OH)4]－＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO＋H2O。 3．铝矿石提铝 铝土矿的主要成分是Al2O3，含有的杂质是Fe2O3、MgO和SiO2，由于Al2O3具有两性，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3、MgO是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯Al2O3的方案。 方案一：碱溶法 方案二：酸溶法 1．下列除去杂质的方法不正确的是 (　　) A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥 B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋ C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤 D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO B　[Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加过量氨水，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀达不到除杂的目的，B项不正确。] 2．工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图： 下列对上述流程中的判断正确的是(　　) A．试剂X可以是氨水，沉淀中含有铁的化合物 B．工业上可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，但成本较高 C．反应Ⅱ中CO2可以用CH3COOH溶液代替 D．反应Ⅰ中的反应为CO2＋2[Al(OH)4]－===2Al(OH)3↓＋CO＋H2O C　[分析题中流程图可知，试剂X是氢氧化钠溶液，Al2O3溶于氢氧化钠溶液得到Na[Al(OH)4]溶液，Fe2O3与氢氧化钠溶液不反应，所以反应Ⅰ过滤出的沉淀为Fe2O3，所得溶液乙为Na[Al(OH)4]溶液；向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2，化学方程式为Na[Al(OH)4]＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3，所以Y为NaHCO3溶液，Al(OH)3加热分解生成Al2O3，电解熔融Al2O3得到Al。试剂X不可以是氨水，因为沉淀中含有铁的化合物，还有铝的化合物，无法分离，故A错误；Fe不如Al活泼，与Al2O3不反应，故B错误；反应Ⅱ中CO2溶于水得碳酸，碳酸是弱酸，可以用CH3COOH溶液代替，故C正确；反应Ⅰ中的化学方程式为Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－，故D错误。] 　镁及其化合物　海水提镁 1．镁的性质 (1)物理性质：银白色，金属光泽，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。 (2)化学性质(有关反应的化学方程式或离子方程式) ②2Mg＋CO22MgO＋C ③Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ ④Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ 2．MgO与Mg(OH)2 (1)MgO为碱性氧化物，难溶于水，溶于盐酸的离子方程式为MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O。 (2)Mg(OH)2为难溶于水的中强碱，溶于盐酸的离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。 　①氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁，能发生反应MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。 ②Mg(OH)2和Al(OH)3的化学性质与制备 类别 Mg(OH)2 Al(OH)3 性质 中强碱，悬浊液使酚酞溶液变浅红：Mg(OH)2Mg2＋＋2OH－ 典型两性氢氧化物；不能与较弱的酸、碱反应，如H2CO3、NH3·H2O 与H＋ 反应 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 与 OH－ 反应 不反应 Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ 与盐 反应 溶于NH4Cl浓溶液：Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3·H2O Al(OH)3不溶于NH4Cl浓溶液 热稳 定性 Mg(OH)2MgO＋H2O 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 实验 制备 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 3．从海水中提取镁的流程 主要化学反应： (1)制石灰乳：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2。 (2)沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋。 (3)制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。 (4)电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 1．已知MgCl2·6H2O在空气中加热时，失去部分结晶水，同时生成Mg(OH)Cl或MgO。实验室用MgCl2·6H2O制取无水MgCl2的部分装置(铁架台、酒精灯已略)如图所示： 下列有关说法错误的是(　　) A．循环物质甲为盐酸 B．装置b填充的可能是P2O5或CaCl2 C．装置a的分液漏斗中装有的试剂为浓硫酸，其作用为催化剂 D．装置d为干燥装置 C　[MgCl2·6H2O晶体在空气中加热时，释放出部分结晶水，同时生成Mg(OH)Cl或MgO，实验室以MgCl2·6H2O制取无水MgCl2，应该是在HCl气氛中加热MgCl2·6H2O，所以装置a中液体为盐酸，盐酸受热挥发出HCl，通过酸性干燥剂或中性干燥剂干燥，HCl进入装置c，加热装置c在HCl气氛中MgCl2·6H2O分解生成无水MgCl2，装置d为干燥装置，用于吸收生成的水蒸气，同时防止循环物质甲中水蒸气进入装置c。循环的物质甲是盐酸，故A正确；装置b填充的是酸性干燥剂或中性干燥剂，用于干燥HCl，则可能是P2O5或CaCl2，故B正确；装置a中起始装有的试剂为盐酸，故C错误；装置d为干燥装置，故D正确。] 2．一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＋Cl2MgCl2＋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 D　[苦卤水中含有大量镁离子，加入生石灰，生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙再与镁离子反应生成氢氧化镁，生石灰来源丰富、价格便宜，常用来做沉镁的沉淀剂，A说法正确；镁为活泼金属，工业上常用电解熔融氯化镁的方法来制备金属镁，B说法正确；根据题给流程图可知，“煅烧”氢氧化镁得到氧化镁，“氯化”过程中，加入碳和氯气与氧化镁反应，生成无水氯化镁和一种气体，根据元素守恒和化合价升降可得反应的化学方程式为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO，C说法正确；向“煅烧”后所得氧化镁中加稀盐酸，得到氯化镁溶液，由于镁离子会发生水解反应：Mg2＋＋2H2OMg(OH)2＋2H＋，直接蒸发MgCl2溶液，生成的HCl挥发，促进镁离子水解生成氢氧化镁，而不是无水氯化镁，D说法错误。] 　铜及其化合物 1．铜的主要性质(有关反应的化学方程式或离子方程式) ①2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3。 ②2Cu＋SCu2S。 ③与氧化性酸反应 a．与浓硫酸共热：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O； b．与稀硝酸反应：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(填离子方程式，下同)； c．与浓硝酸反应：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。 ④与某些盐溶液反应 a．与硝酸银溶液反应：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋； b．与FeCl3溶液反应：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。 2．铜的重要化合物的性质及应用 (1)氧化物 ①CuO：黑色难溶于水的固体，可以与酸反应，可以用H2、CO、Al还原出Cu。 ②Cu2O：砖红色难溶于水的固体，与非氧化性酸反应为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2＋。 ③转化：4CuO2Cu2O＋O2↑，高温条件下Cu2O稳定。 (2)氢氧化铜——蓝色难溶固体，是一种弱碱。 (3)铜盐 ①Cu2(OH)2CO3 Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，呈绿色，是铜锈的主要成分，受热易分解，化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。 ②CuSO4 a．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。 受热或遇浓硫酸蓝色晶体变为白色粉末。 b．无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水或水蒸气的检验试剂。 ③铜盐的毒性 铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病菌。 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)铁、铜在潮湿的空气中均易形成金属氧化物。(　×　) (2)无水CuSO4既可检验水蒸气的存在又可作干燥剂。(　×　) (3)Cu2O在高温下比CuO稳定的原因是Cu2O中Cu＋的3d轨道电子全充满。(　√　) (4)Cu2O在非氧化性酸中可发生自身氧化还原反应。(　√　) (5)Cu与Fe3＋反应说明Cu的还原性比Fe的强。(　×　) (6)Cu(OH)2溶于氨水生成[Cu(NH3)4]2＋。(　√　) 1．(双选)已知反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。检验物质的存在有以下试剂：①稀硫酸、②稀盐酸、③稀硝酸、④浓硫酸。则以下检验所用试剂正确的是 (　　) A．检验Cu中是否有少量Cu2O：①或② B．检验CuO中是否有少量Cu2O：①或②或③或④ C．检验Cu2O中是否有少量Cu：②或③ D．检验Cu2O中是否有少量CuO：③或④ AB　[Cu中若含有少量Cu2O，则加①或②后Cu2O会生成Cu和Cu2＋，使溶液呈蓝色，而单质铜不反应，故可以使用①或②进行物质检验，A正确；CuO与题干中的四种酸发生反应时，只有氧化物溶解，溶液变为蓝色，如果CuO中含有少量Cu2O，则Cu2O遇①或②，会发生歧化反应，产生固体(Cu)，同时溶液变为蓝色，Cu2O遇③或④时，除氧化物溶解外，还将产生气体，故①或②或③或④都可以检验CuO中是否有少量Cu2O，B正确；③是稀硝酸，具有强氧化性，遇Cu或Cu2O都会使固体溶解，溶液变为蓝色，同时产生气体，二者现象相同，因此试剂③不能检验Cu2O中是否有少量Cu，C错误；③和④都具有强氧化性，都能够与Cu2O、CuO发生反应，现象相同，D错误。] 2．氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于水，可溶于氯离子浓度较大的体系，易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，生产CuCl的工艺如下： 下列说法错误的是 (　　) A．“溶解”过程发生氧化还原反应的离子方程式是3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O B．“反应”过程发生反应的离子方程式是2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋ C．“溶解”过程中硫酸可用浓盐酸代替 D．“烘干”需在隔绝空气的环境中进行 C　[A.“溶解”过程中，硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，将铜氧化，离子方程式是3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，A正确；B.从后续操作看，“反应”过程生成CuCl，则溶液中的Cu2＋被SO还原，反应的离子方程式是2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋，B正确；C.“溶解”过程中，若硫酸用浓盐酸代替，则“反应”过程中生成的CuCl会被Cl－溶解，难以得到CuCl沉淀，C不正确；D.“烘干”时，CuCl易被空气中的氧气氧化，所以需在隔绝空气的环境中进行，D正确。] 3．工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS2，含有少量SiO2)为主要原料制备CuCl的主要流程如下： 已知：CuCl难溶于水，难溶于乙醇，在空气中易被氧化，在水溶液中存在平衡：CuCl(白色固体)＋2Cl－[CuCl3]2－(无色溶液)。 回答下列问题： (1)溶液A中含有硫酸铜、硫酸铁，则在一定条件下黄铜矿与稀硫酸、氧气发生反应的化学方程式为_________________________________________________。 (2)沉淀D为______________(填化学式)。 (3)加过量CuO调pH的目的是_________________________________________ __________________________________________________________。 (4)若“①”处不加浓盐酸，此处的反应会较快停止，原因是__________________ __________________________________________________。 (5)“②”中的系列操作是____________________________________，过滤，用________洗涤，真空干燥。 (6)向溶液B中加入NaCl、NaHSO3，加热，也可生成CuCl，则该反应的离子方程式是_____________________________________________________________。 解析： 答案：(1)4CuFeS2＋2H2SO4＋17O24CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O　(2)SiO2　(3)使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀除去　(4)生成的CuCl微溶于水会附着在Cu的表面，阻碍反应进一步发生　(5)向溶液C中加入大量的水　无水乙醇　(6)2Cu2＋＋2Cl－＋HSO＋H2O2CuCl↓＋SO＋3H＋ 铜盐溶液中Fe2＋的除杂模板 1．(2024·黑吉辽卷)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 C　[结合整个流程分析，“脱氯”步骤仅Cu化合价发生改变，可推断“脱氯”时Cu与Cu2＋发生归中反应，“浸铜”时应加入适量H2O2，使部分铜屑溶解，确保“脱氯”时Cu和Cu2＋的物质的量基本相同，A错误；“浸铜”反应为Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O，B错误；“脱氯”反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl，C正确；脱氯液中含大量Zn2＋，电解时Zn2＋在阴极得电子生成Zn，D错误。] 2．(2024·湖南卷)下列过程中，对应的反应方程式错误的是(　　) A 《天工开物》记载用炉甘石(ZnCO3)火法炼锌 2ZnCO3＋C2Zn＋3CO↑ B CaH2用作野外生氢剂 CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑ C 饱和Na2CO3溶液浸泡锅炉水垢 CaSO4(s)＋CO(aq)CaCO3(s)＋SO(aq) D 绿矾(FeSO4·7H2O)处理酸性工业废水中的Cr2O 6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O A　[火法炼锌过程中C作还原剂， 总反应为ZnCO3＋2CZn＋3CO↑。] 3．(2024·山东卷)钧瓷是宋代五大名瓷之一，其中红色钧瓷的发色剂为Cu2O。为探究Cu2O的性质，取等量少许Cu2O分别加入甲、乙两支试管，进行如下实验。下列说法正确的是(　　) 试管编号 实验操作及现象 试管甲 滴加过量0.3 mol·L－1 HNO3溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色；倾掉溶液，滴加浓硝酸，沉淀逐渐消失 试管乙 滴加过量6 mol·L－1氨水并充分振荡，沉淀逐渐溶解，溶液颜色为无色；静置一段时间后，溶液颜色变为深蓝色 A．试管甲中新生成的沉淀为金属Cu B．试管甲中沉淀的变化均体现了HNO3的氧化性 C．试管乙实验可证明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物 D．上述两个实验表明Cu2O为两性氧化物 AC　[ 试管 现象 原因分析 试管甲 砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色 Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 倾掉溶液，滴加浓硝酸，沉淀逐渐消失 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 试管乙 沉淀逐渐溶解，溶液颜色为无色 Cu2O＋4NH3·H2O===2[Cu(NH3)2]＋＋2OH－＋3H2O 静置一段时间，溶液颜色变为深蓝色 4[Cu(NH3)2]＋＋8NH3·H2O＋O2===4[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O 试管甲中Cu2O与酸发生歧化反应，所以沉淀为金属Cu，A项正确；试管甲中砖红色沉淀歧化过程体现硝酸的酸性，金属Cu溶解过程体现浓硝酸的强氧化性和酸性，B项错误；试管乙中，无色配合物中的阳离子为[Cu(NH3)2]＋，C项正确；试管甲中Cu2O与酸发生歧化反应，试管乙中Cu2O与碱配位溶解，Cu2O不属于两性氧化物，D项错误。] 4．(2023·浙江1月卷)硫酸铜应用广泛，下列说法不正确的是(　　) A．Cu元素位于周期表p区 B．硫酸铜属于强电解质 C．硫酸铜溶液呈酸性 D．硫酸铜能使蛋白质变性 A　[Cu的价层电子排布式为3d104s1，位于元素周期表ds区，A说法错误。] 5．(2024·安徽卷节选)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程，如图所示。 回答下列问题： (1)Cu位于元素周期表第　　　　周期第　　　族。　 (2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是　　　　。 (3)“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl4的化学方程式为______________________。 (4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的　　　　(填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3－。 (5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应为　　　　　　　　　　。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为　　　　(填化学式)。 (6)“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为　　　　。 解析：精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等元素，铜阳极泥加入硫酸、H2O2浸取，Cu被转化为Cu2＋进入“浸出液1”中，Ag、Au不反应，“浸渣1”中含有Ag和Au；“浸渣1”中加入盐酸、H2O2浸取，Au转化为HAuCl4进入“浸出液2”，Ag转化为AgCl，“浸渣2”中含有AgCl；“浸出液2”中加入N2H4，将HAuCl4还原为Au，同时N2H4被氧化为N2；“浸渣2”中加入Na2S2O3，将AgCl转化为[Ag(S2O3)2]3－，得到“浸出液3”，利用电沉积法将[Ag(S2O3)2]3－还原为Ag。(1)Cu的原子序数为29，位于第四周期第ⅠB族。(2)由分析可知，铜阳极泥加入硫酸、H2O2浸取，Cu被转化为Cu2＋进入“浸出液1”中，故“浸出液1”中含有的金属离子主要是Cu2＋。 (3)浸取2步骤中，Au与盐酸、H2O2发生氧化还原反应，生成HAuCl4和H2O，根据电子守恒及质量守恒，可得反应的化学方程式为2Au＋8HCl＋3H2O2===2HAuCl4＋6H2O。(4)根据分析可知，“浸渣2”中含有AgCl，与Na2S2O3反应转化为[Ag(S2O3)2]3－。(5)“电沉积”步骤中，阴极发生还原反应，[Ag(S2O3)2]3－得电子被还原为Ag，电极反应为[Ag(S2O3)2]3－＋e－===Ag↓＋2S2O；阴极反应生成S2O，同时阴极区溶液中含有Na＋，故“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为Na2S2O3。(6)“还原”步骤中，HAuCl4被还原为Au，Au化合价由＋3价变为0价，一个HAuCl4转移3个电子，N2H4被氧化为N2，N的化合价由－2价变为0价，一个N2H4转移4个电子，根据电子守恒，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为3∶4。 答案：(1)四　ⅠB　(2)Cu2＋　(3)2Au＋8HCl＋3H2O2===2HAuCl4＋6H2O　(4)AgCl (5)[Ag(S2O3)2]3－＋e－===Ag↓＋2S2O　Na2S2O3　(6)3∶4　 课时质量评价(十三)　 (建议用时：30分钟) 一、选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题有一个或两个选项符合题目要求) 1．中国古代涉及的“铜”文化丰富多彩。下列说法错误的是(　　) A．“青铜器时期”早于“铁器时期”的原因之一是铜比铁稳定 B．诗句“庐山山南刷铜绿”中的“铜绿”借指的是Cu2(OH)2CO3的颜色 C．铸造“铜钱儿”用的材料黄铜是单质铜 D．“石胆化铁为铜”中涉及金属键的断裂 C　[黄铜是铜锌合金，C项错误。] 2．很多珍贵文物都记载着中华民族的灿烂文明。下列文物主要由合金材料制成的是(　A　) 选项 A B C D 文物 名称 西汉青铜 雁鱼灯 秦代竹简 唐代兽首 玛瑙杯 秦代兵 马俑 3.下列关于铝及其化合物的说法不正确的是 (　　) A．Al既可用于食品包装，也可用作建筑材料 B．Al2O3既可用来冶炼金属Al，也可用作耐火材料 C．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作净水剂，也可用作消毒剂 D．Al(OH)3既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐 C　[A项，金属铝具有良好的延展性，因此铝可以制成铝箔用于食品包装，金属铝也可用作建筑材料，如铝合金门窗等，正确；B项，电解熔融的Al2O3可冶炼金属Al，由于Al2O3具有耐高温的性质，也可用作耐火材料，正确；C项，明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后，Al3＋能发生水解反应，生成的Al(OH)3胶体具有吸附作用，可用作净水剂，但Al(OH)3并不具有消毒作用，错误；D项，Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应生成氯化铝和水，正确。] 4．(2025·济南模拟)工业用镁还原TiCl4制备金属Ti，工艺流程如图所示。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N2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 B　[A项，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；B项，点燃下金属镁和N2能反应，不能用N2作保护气，可通入Ar作保护气；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使Mg、MgCl2气化，实现与Ti的分离；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。] 5．(2025·菏泽模拟)镁及其合金是用途很广的金属材料，可以通过以下步骤从海水中提取镁。 下列说法正确的是(　　) A．试剂①可以选用石灰石 B．加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是过滤 C．MgCl2溶液通过蒸发结晶可得到无水MgCl2 D．电解熔融MgCl2所得副产物Cl2和H2混合点燃是工业制备试剂②的重要方法 B　[A项，选用石灰乳，从而降低成本，直接加入石灰石，无法生成氢氧化镁；C项，Mg2＋水解，生成的氯化氢易挥发，水解生成氢氧化镁；D项，电解熔融MgCl2得到镁和氯气。] 6．某同学通过如下流程制备氧化亚铜： 已知：CuCl难溶于水和稀硫酸；Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。 下列说法不正确的是 (　　) A．步骤②中的SO2不可用Na2SO3替换 B．步骤③中为防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗涤 C．步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl＋2OH－Cu2O＋2Cl－＋H2O D．如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应，根据反应前后固体质量可计算试样纯度 AD　[步骤②中SO2的主要作用是将CuCl2还原为CuCl，Na2SO3同样具有还原性，可以替换，A错误；CuCl不溶于稀硫酸，Cu2O与稀硫酸反应生成Cu，故反应后的固体为CuCl与Cu的混合物，无法确定Cu的量，无法计算试样纯度，D错误。] 7．(2024·福建卷)从废线路板(主要成分为铜，含少量铅锡合金、铝、锌和铁)中提取铜的流程如下： 已知：“滤液2”主要含SnO和HPbO。下列说法正确的是(　C　) A．“机械粉碎”将铅锡合金转变为铅和锡单质 B．“酸溶”时产生Al3＋、Fe3＋和Zn2＋ C．“碱溶”时存在反应：Sn＋2OH－＋O2===SnO＋H2O D．“电解精炼”时，粗铜在阴极发生还原反应 8．碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料，实验室中以废铜屑为原料，制取碱式碳酸铜的流程如下。 下列说法错误的是(　　) A．“加热”步骤可选用水浴加热 B．“酸浸”产生的气体可用NaOH溶液吸收 C．“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3 D．可用盐酸和BaCl2溶液检验“滤液”中是否有CO B　[废铜屑与稀硝酸反应，产生的气体为一氧化氮；过滤除去难溶性滤渣，滤液中含硝酸铜和硝酸，加入碳酸钠溶液加热，与硝酸、硝酸铜反应，生成硝酸钠和铜盐，再加氢氧化钠溶液调节适当pH，经过一系列反应得到碱式碳酸铜。B.“酸浸”产生的气体为NO，与NaOH溶液不反应，不能用NaOH溶液吸收，B错误。] 二、非选择题(本题共1小题，共12分) 9．(12分)CuCl是有机合成的重要催化剂，并用于颜料、防腐等。工业上由废铜料(含Fe、Al及SiO2杂质)生产CuCl的工艺流程如下： 物质 开始沉淀时的pH 沉淀完全时的pH Fe(OH)3 2.7 3.7 Cu(OH)2 5.6 6.7 Al(OH)3 3.8 4.7 已知：CuCl溶于NaCl的浓溶液可生成CuCl，CuCl的溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀。 (1)煅烧的主要目的是______________________________。 (2)“操作Ⅰ”为调节溶液的pH，范围为__________________________________ ______________，加入的物质X可以是________(填标号)。 A．CuO　　　　　　　　 B．Cu(OH)2 C．NaOH溶液 D．CaCO3 (3)“滤渣Ⅱ”的主要成分是____________________________________________。 (4)往“滤液Ⅱ”中加入食盐并通入SO2可生成CuCl，请写出“反应Ⅰ”的离子方程式：____________________________________________________________。 (5)工业上常用CuSO4来制备CuCl，在提纯后的CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl，加热生成CuCl沉淀，该反应的离子方程式是__________________________________________________________________。 解析：(1)铜在废铜料中主要以铜单质的形式存在，从流程图知CuCl需从溶液中提取，故煅烧的目的是将铜转化为可溶于酸的氧化物。(2)调节溶液的pH时，应保证Fe3＋、Al3＋完全沉淀，而Cu2＋不能沉淀，溶液的pH应为4.7≤pH<5.6，加入物质X的目的是消耗H＋调节溶液的pH，但不能引入新杂质。(3)溶液的pH在4.7≤pH<5.6时，Fe3＋和Al3＋完全转化为相应的氢氧化物沉淀，滤渣Ⅱ的主要成分为Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)根据题给的反应物和生成物，再结合氧化还原反应的基本规律可写出反应Ⅰ的离子方程式：2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－===2CuCl＋SO＋4H＋。(5)根据电子守恒配平即可。 答案：(1)使铜转化为可溶于酸的氧化物　(2)4.7≤pH<5.6　ABC　(3)Fe(OH)3和Al(OH)3 (4)2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－===2CuCl＋SO＋4H＋　(5)2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O2CuCl↓＋SO＋2H＋ 学科网（北京）股份有限公司 $$