第04讲 金属材料及金属矿物的开发利用（复习讲义）（山东专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第04讲 金属材料及金属矿物的开发利用 目 录 01 考情透视·目标导航 02 知识导图·思维引航 03 考点突破·考法探究 考点一 铜及其化合物 知识点1 铜的性质 知识点2 氧化铜和氧化亚铜 知识点3 氢氧化铜和氧化亚铜 知识点4 铜盐 知识点5 铜及其化合物的性质应用 知识点6 铜及其化合物的相互转化关系 考向1 铜及其化合物的性质与应用 思维建模 铜及其化合物的颜色、状态及溶解性 考向2 铜及其化合物的工业制备流程 考向3 铜及其化合物的实验探究 考点二　金属材料及金属矿物的开发利用 知识点1 金属材料 知识点2 金属冶炼 考向1 合金性质与金属材料的应用 考向2 金属矿物的开发工艺流程 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 铜及其化合物的实验探究 选择题 非选择题 山东卷T14，3分 金属材料 选择题 非选择题 山东卷T1，3分 铜及其化合物的工业制备流程 选择题 非选择题 山东卷T13，3分 考情分析： 分析近三年的山东化学高考试题，有关本讲内容的考查主要出现在选择题中，命题方向主要为化学材料的分类、铜及其化合物的实验探究和工业制备流程。本将内容在高考中常以选择题、实验题的形式出现，以矿物加工为主线的工艺流程题是高考必考题。以金属及其化合物在实际生产中的应用为载体的综合实验题的命题趋势也较大。 复习目标： 1.了解铜及其重要化合物的主要性质与应用。 2.了解合金及其常见金属材料的应用。 3.了解常见金属的冶炼方法和海水提镁， 考点一 铜及其化合物 知识点1 铜的性质 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ⅠB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.铜的结构 原子电子排布式 原子价电子排布式 Cu＋电子排布式 Cu2＋电子排布式 周期表中位置 周期表中分区 [Ar]3d104s1 3d104s1 3d10 3d9 第四周期ⅠB族 ds区 原子结构示意图 晶胞及有关问题 为_______堆积方式，配位数______，拥有原子数_____ 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＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。 ②Cu和S反应的化学方程式：2Cu＋SCu2S。 ③与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。 ④与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 ⑤与浓硝酸反应的离子方程式：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。 ⑥与FeCl3溶液反应的离子方程式：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。 5．铜的冶炼 （1）湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋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＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣) 2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S6Cu＋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Cu2＋，用纯铜棒作阴极，Cu2＋在阴极上得电子生成铜。 知识点2 氧化铜和氧化亚铜 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＋CuOCu＋H2O； ③与CO反应：CO＋CuOCu＋CO2 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＋Cu2＋＋H2O 。 ②Cu2O遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2＋。 ③与H2反应： Cu2O＋H22Cu＋H2O。 ④CuO加强热的反应：4CuO2Cu2O＋O2↑。 知识点3 氢氧化铜和氧化亚铜 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)2CuO＋H2O； 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+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O。 知识点4 铜盐 1.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)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。 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CuSO4·5H2OCuSO4＋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.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，用来杀灭植物的病毒。铜盐溶液有毒，主要是因为 Cu2＋作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。 知识点5 铜及其化合物的性质应用 1.铜及其常见化合物的颜色 Cu Cu2O CuSO4 Cu2(OH)2CO3 Cu(OH)2 CuSO4·5H2O [Cu(H2O)4]2＋ [Cu(NH3)4]2＋ CuO CuS Cu2S 紫红色 砖红色 白色 绿色 蓝色 深蓝色 黑色 2.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＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。 3.通常利用热的铜网（反应2Cu＋O22CuO）除去混合气体中的少量O2。 4.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＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。 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.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+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O 8.Cu用作醇催化氧化的催化剂。 知识点6 铜及其化合物的相互转化关系 考向1 铜及其化合物的性质与应用 例1下列铜及其化合物性质与用途具有对应关系的是 A．含有铜的铝合金熔点高，可用于制造高导电率导线 B．Cu2O的熔、沸点较高，可用作催化剂 C．CuSO4能使蛋白质变性，可用作游泳池消毒剂 D．Cu(OH)2呈碱性，可用于鉴别葡萄糖和蔗糖 【答案】C 【解析】A项，含铜的铝合金具有良好的导电性，可用于制造高导电率导线，与其熔点无关，错误；B项，Cu2O能催化某些反应的发生，可用作催化剂，与其熔、沸点无关，错误；D项，新制Cu(OH)2具有氧化性，能与葡萄糖反应生成砖红色沉淀，可用于鉴别葡萄糖和蔗糖，错误。 思维建模 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 【变式训练1·变考法】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．Cu2S(s)Cu(s) B．Cu(s)Fe(s) C．Cu(s)CuS(s) D．Cu(s)SO2(g) 【答案】A 【解析】B项，金属性：Fe>Cu，Cu不能将Fe从Fe2(SO4)3溶液中置换出来，错误；C项，S的氧化性较弱，不能将变价金属直接氧化到最高价，应该生成Cu2S，错误；D项，Cu和浓硫酸要在加热条件下才能发生反应，错误。 考向2 铜及其化合物的工业制备流程 例2（2025·山东泰安·二模）某小组设计如下工艺流程回收废旧印刷电路板中的铜，下列说法正确的是 A．反应Ⅰ的离子方程式为： B．操作③使用的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒 C．操作④以石墨为电极材料，溶液pH增大 D．上述化工流程中可以循环使用的物质有、、RH 【答案】A 【分析】废电路板中加入双氧水、氨气、氯化铵溶液，得到铜氨溶液和残渣，分离难溶性固体和溶液采用过滤方法，所以操作①是过滤，反应Ⅰ是将Cu转化为，Cu元素化合价由0价变为+2价，所以Cu是还原剂，则双氧水是氧化剂，将Cu氧化；反应Ⅱ是与有机物RH反应，生成CuR2，同时生成、；互不相溶的液体采用分液方法分离，所以操作②是分液；向有机层中加入稀硫酸，根据流程图知，生成CuSO4和HR，然后采用分液方法分离得到HR，以石墨为电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电；电解硫酸铜溶液时能得到硫酸，硫酸能循环利用。 【解析】A．反应Ⅰ得到铜氨溶液，根据得失电子守恒、离子守恒、原子守恒，离子方程式为：，A正确； B．操作③是分液，使用的玻璃仪器为烧杯、分液漏斗，B错误； C．操作④以石墨为电极材料，电解总反应：，则溶液pH减小，C错误； D．根据分析知，上述化工流程中可以循环使用的物质有、、RH、，D错误； 故选A。 【变式训练1·变载体】CuCl常用作有机合成的催化剂，由废铜屑经下图转化制得。已知：“沉淀”时的反应为[CuCl2]－CuCl↓＋Cl－，Ksp(CuCl)＝1×10－6。下列关于该转化流程的说法正确的是 A．“氧化”时，每消耗1 mol H2O2，同时生成0．5 mol O2 B．“还原”反应的离子方程式为2Cu2＋＋4Cl－＋SO＋H2O＝2[CuCl2]－＋SO＋2H＋ C．SO与SO中O—S—O的键角比较：前者＞后者 D．“滤液”中c(Cu＋)＝1×10－6 mol·L－1 【答案】B 【解析】A项，氧化时，H2O2作氧化剂，其还原产物为水，无O2生成，错误；B项，“还原”反应中，Cu2＋将SO氧化为SO，Cu2＋被还原为[CuCl2]－，离子方程式为2Cu2＋＋4Cl－＋SO＋H2O＝2[CuCl2]－＋SO＋2H＋，正确；C项，SO和SO的中心原子S均采取sp3杂化，SO的中心原子S有1个孤电子对，故键角：SO＜SO，错误；D项，“滤液”中c(Cl－)未知，无法根据Ksp(CuCl)计算c(Cu＋)，错误。 【变式训练2·变题型】黄铜矿(主要成分是CuFeS2)是重要的含铜矿物，常用于冶炼金属铜。 （1）黄铜矿在潮湿的空气中一段时间会发生如图所示的变化。 ①写出黄铜矿在潮湿的空气中发生反应的化学方程式：________________________________。 ②黄铜矿在潮湿空气中变质时，晶胞中的Fe3＋会优先到达变质后固体的表面。从结构上分析原因除了Fe3＋比Cu＋更容易与O2亲和外，还有_________________________________________________________。 （2）工业上可以在酸性介质中用H2O2氧化浸出黄铜矿。40 ℃、pH＜1、H2O2过量的条件下用H2O2、H2SO4混合液浸出黄铜矿。 ①CuFeS2反应后转化为Cu2＋、Fe3＋、SO。将1 mol CuFeS2完全转化，理论上所需H2O2的物质的量为_______。 ②浸出过程中发现，H2O2的反应实际用量远大于理论用量，原因是___________________________________。 ③若浸出过程中，溶液中含有少量Na2SO4，则会析出黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]沉淀。写出Fe3＋转化为黄钠铁矾沉淀的离子方程式：____________________________________________________________________。 【答案】】（1）①4CuFeS2＋3O2＋6H2O＝4Fe(OH)3＋4CuS2 ②铁离子半径小于亚铜离子且铁离子所带正电荷更多 （2）①8.5 mol ②H2O2不稳定容易分解 ③Na＋＋3Fe3＋＋2SO＋6H2O＝NaFe3(SO4)2(OH)6↓＋6H＋ 【解析】（1）①由图可知，黄铜矿在潮湿的空气中和氧气、水发生反应生成氢氧化铁和CuS2，化学方程式：4CuFeS2＋3O2＋6H2O＝4Fe(OH)3＋4CuS2；②黄铜矿在潮湿空气中变质时，晶胞中的Fe3＋会优先到达变质后固体的表面。从结构上分析原因除了Fe3＋比Cu＋更容易与O2亲和外，还有铁离子半径小于亚铜离子且铁离子所带正电荷更多，故容易迁移到外层和生成的氢氧根离子结合氢氧化铁；（2）①CuFeS2和H2O2、H2SO4混合液反应后转化为Cu2＋、Fe3＋、SO，反应中铜元素化合价由＋1升为＋2、硫元素由－2升为＋6，、过氧化氢中氧元素化合价由－1降为－2，根据得失电子守恒、质量守恒和电荷守恒可知，2CuFeS2＋17H2O2＋2H＋＝2Cu2＋＋2Fe3＋＋4SO＋18H2O，故将1 mol CuFeS2完全转化，理论上所需H2O2的物质的量为8.5 mol。②浸出过程中发现，H2O2的反应实际用量远大于理论用量，原因是过氧化氢不稳定容易分解，导致其用量增加；③浸出过程中，溶液中含有少量Na2SO4，Na2SO4、铁离子、水会生成并析出黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]沉淀，Fe3＋转化为黄钠铁矾沉淀的离子方程式：Na＋＋3Fe3＋＋2SO＋6H2O＝NaFe3(SO4)2(OH)6↓＋6H＋。 考向3 铜及其化合物的实验探究 例3（2025·山东青岛·一模）探究和溶液的反应机理，进行以下实验。 实验一：将光洁的条插入饱和溶液中，一段时间后溶液变为无色，产生大量气泡，析出紫红色固体，取反应后的无色溶液于试管中，加入蒸馏水，产生大量白色沉淀。 实验二：取白色沉淀于试管中，加入溶液，沉淀溶解，得无色溶液，插入光洁的Al条，析出紫红色固体。根据实验现象分析，下列说法正确的是 A．生成的气体为，白色沉淀为 B．与足量饱和溶液反应可生成 C．上述实验涉及的含铜物质发生的化学反应均为氧化还原反应 D．“实验二”无色溶液中，铜元素的价态为+1价 【答案】D 【解析】A．白色沉淀于试管中，加入溶液，沉淀溶解，得无色溶液，插入光洁的Al条，析出紫红色固体，紫红色固体应为铜单质，则沉淀不是氢氧化铝沉淀，结合质量守恒，沉淀是铜元素生成的CuCl沉淀，A错误； B．反应中生成气体，根据活动性应该为铝参与反应生成的氢气，则1molAl不会全部参与置换铜离子生成铜单质，则不会生成，B错误；   C．结合A分析，初始反应后的无色溶液于试管中，加入蒸馏水，产生大量白色沉淀，加入溶液，沉淀溶解，得无色溶液，则应该初始反应生成，稀释后溶液浓度减小，转化为CuCl沉淀，加入溶液，氯离子浓度增大，CuCl和过量氯离子生成，反应中没有元素化合价改变，不是氧化还原反应，C错误； D．结合AC 分析，“实验二”无色溶液中，铜元素的价态为+1价，D正确； 故选D。 【变式训练1·变载体】（2025·山东聊城·一模）某同学通过实验研究铜离子在碱性溶液中存在形式的转化，下列说法不正确的是 A．上述过程涉及2种配离子 B．过程②中的存在促进了的电离 C．由②③可知，溶液中存在平衡 D．试管b中出现蓝色絮状沉淀可能是因为消耗了溶液中的 【答案】B 【分析】由图可知，实验①发生的反应为硫酸铜溶液与氨水反应生成氢氧化铜蓝色絮状沉淀；实验②发生的反应为氢氧化铜与氨水反应生成氢氧化四氨合铜和水，实验②③说明溶液中存在平衡Cu(OH)2+4NH3 [Cu(NH3)4]2++2OH-，向溶液中加入氢氧化钠溶液，溶液中氢氧根离子浓度增大，平衡向逆反应方向移动，导致有氢氧化铜蓝色絮状沉淀生成；实验④说明铜氨络离子在溶液中存在络合平衡[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3，向溶液中加入稀硫酸，硫酸电离出的氢离子与氨分子反应，溶液中氨分子浓度减小，络合平衡正移，导致溶液中的铜离子浓度增大，与溶液中的氢氧根离子反应生成氢氧化铜蓝色絮状沉淀。 【解析】A．溶液中的铜离子实际与水分子形成配离子[Cu(H2O)4]2+存在，上述过程涉及2种配离子，分别是[Cu(H2O)4]2+和[Cu(NH3)4]2+，A正确； B．过程②中溶于氨水，发生反应，不能说明的存在促进了的电离，B错误； C．由分析可知，实验②③说明溶液中存在平衡，向溶液中加入氢氧化钠溶液，溶液中氢氧根离子浓度增大，平衡向逆反应方向移动，导致有氢氧化铜蓝色絮状沉淀生成，故C正确； D．由分析可知，实验④说明铜氨络离子在溶液中存在络合平衡[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3，向溶液中加入稀硫酸，硫酸电离出的氢离子与氨分子反应，溶液中氨分子浓度减小，络合平衡正移，导致溶液中的铜离子浓度增大，与溶液中的氢氧根离子反应生成氢氧化铜蓝色絮状沉淀，故D正确； 答案选B。 【变式训练2·变考法】（2025·山东烟台、德州、东营·一模）氯化亚铜(CuCl)为白色粉末状固体，难溶于水，可用作催化剂、杀菌剂、媒染剂，将少量CuCl分别加入浓盐酸和氨水中进行实验，得到如下实验现象： 试剂 实验现象 浓盐酸 固体溶解，溶液为无色，露置空气一段时间后变为黄色，最后变为浅蓝色。 加热浅蓝色溶液，溶液又恢复为黄色。 氨水 固体溶解，溶液为无色，露置空气一段时间后变为深蓝色，且不变色。 已知：[CuCl4]3-无色，[CuCl4]2-黄色，[Cu(H2O)4]2+浅蓝色，[Cu(NH3)2]+无色，[Cu(NH3)4]2+深蓝色。下列说法错误的是 A．用饱和食盐水代替浓盐酸会产生相同的实验现象 B．[CuCl4]2-+4H2O[Cu(H2O)4]2++4Cl- ΔH<0 C．向深蓝色溶液中加入乙醇，可析出深蓝色晶体 D．无色溶液变为深蓝色时发生离子反应：4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O=4OH-+6H2O+4[Cu(NH3)4]2+ 【答案】A 【分析】氯化亚铜(CuCl)为白色粉末状固体，溶于浓硫酸时，得到[CuCl4]3-无色溶液，露置空气一段时间后变为黄色，最后变为浅蓝色，说明[CuCl4]3-被氧气氧化为[CuCl4]2-，最终转化为[Cu(H2O)4]2+，氯化亚铜(CuCl) 溶于氨水，得到[Cu(NH3)2]+无色溶液，露置空气一段时间后变为深蓝色，说明[Cu(NH3)2]+被氧气氧化为[Cu(NH3)4]2+，以此解答。 【解析】A．用饱和食盐水代替浓盐酸时，CuCl虽可溶解形成无色的[CuCl4]3-，但后续氧化现象不同，浓盐酸中的H+促进氧化反应。如：4[CuCl4]3-+O2+4H+=4[CuCl4]2- + 2H2O，而饱和食盐水H+浓度低，氧化反应受阻，无法出现“无色→黄色→浅蓝”的完整现象，A错误； B．由题干可知，加热浅蓝色溶液，溶液又恢复为黄色，说明[CuCl4]2-与H2O的配位平衡[CuCl4]2-+4H2O[Cu(H2O)4]2++4Cl-为放热反应，ΔH < 0，加热促使逆反应，符合实验现象，B正确； C．深蓝色[Cu(NH3)4]2+溶液中加入乙醇可降低溶解度，析出深蓝色晶体，C正确； D．无色溶液变为深蓝色时，[Cu(NH3)2]+被O₂氧化为[Cu(NH3)4]2+，离子反应为：4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O=4OH-+6H2O+4[Cu(NH3)4]2+，D正确； 故选A。 考点二　金属材料及金属矿物的开发利用 知识点1 金属材料 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 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，没有固定的熔、沸点。 ②常温下，多数合金是固，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。 （4）新型合金及重要应用 ①“蛟龙”号载人潜水器的耐压球壳用钛合金制造，利用了钛合金的硬度大、机械强度高、耐腐蚀等性质。 ②喷气式飞机的发动机叶片由镍钴合金制造，利用了其熔点高、耐高温的性质。 2．常见金属材料及应用 （1）金属材料的工业分类 黑色金属材料 有色金属材料 铁、铬、锰以及它们的合金 除黑色金属以外的其他金属及其合金 （2）黑色金属材料——钢铁 ①钢是用量最大、用途最广的合金。 ②钢 （3）有色金属材料——铜和铝 ①铝及铝合金 ②铜及铜合金 得分速记 合金的组成与性质 （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。 知识点2 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：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 a．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ b．MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 【注意】不能电解MgO，熔点高，成本高。 c．2Al2O34Al＋3O2↑。 【注意】不能电解AlCl3，AlCl3是共价化合物，液态时几乎不导电。 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↑；或2ZnO＋CZn＋CO2↑ c．H2还原WO3：WO3＋3H2W＋3H2O。 【注意】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↑。 5.铝热反应 实验原理 Al和某些金属氧化物在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离 实验 装置 实验 现象 ①镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验 结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 原理 应用 ①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等；②金属焊接，如野外焊接钢轨等 得分速记 铝热反应的三个注意事项 ①铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与金属活动性顺序中排在铝之后的金属的氧化物反应。 ②铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。Mg条、KClO3的作用是产生高温，引发铝热反应。 ③铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。 6.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＋KClK↑＋NaCl 2RbCl＋MgMgCl2＋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。 考向1 合金性质与金属材料的应用 例1（2024·山东淄博三模）下列“十四五”规划重要科技领域所涉及的材料中，主要成分属于金属材料的是 A．人工智能芯片 B．人造软骨聚乙烯醇 C．深海蛟龙潜水器 D．量子信息碳纳米管 【答案】C 【解析】A．人工智能芯片的主要成分是高纯硅，属于无机非金属材料，A不合题意； B．聚乙烯醇用于制作人造软骨组织，属于有机高分子材料，B不合题意； C．深海蛟龙潜水器的主要成分是新型的合金，属于金属材料，C符合题意；     D．量子信息碳纳米管是碳的一种新型单质，属于非金属材料，D不合题意； 故答案为：C。 【变式训练1·变载体】近年来我国航天航空事业飞速发展，下列有关叙述正确的是 A．神舟十四号载人飞船发射过程中火箭点火产生动力的原理源于氧化还原反应 B．返回舱降落过程中使用了芳纶纤维制作的降落伞绳，降落伞绳是高强度的合金钢 C．太阳电池翼所使用的“碳纤维”（由聚丙烯腈经碳化而成）与金刚石互为同位素 D．“天问一号”实验舱所使用的铝合金熔点高于其各组分金属 【答案】A 【解析】A．火箭点火产生动力的原理是燃料的燃烧，燃料的燃烧属于氧化还原反应，A正确； B．降落伞绳是芳纶纤维，其属于有机高分子材料，B错误； C．碳纤维是碳单质，金刚石也是碳单质，二者互为同素异形体，C错误； D．合金的熔点低于其各组分金属，D错误； 故选A。 【变式训练2】江西矿物资源丰富，有“物华天宝、人杰地灵”之称。下列有关说法错误的是 A．德兴铜矿是中国第一大伴生金矿和伴生银矿，电解精炼铜时粗铜作阳极 B．浮梁县朱溪钨铜矿是世界最大钨矿，金属钨可用铝热法冶炼 C．宜春锂矿是亚洲最大的锂云母矿，锂是密度最小的金属 D．赣州素有“稀土王国”的美誉，稀土元素包含钛 【答案】D 【解析】A．用电解法电解精炼铜时粗铜做阳极，铜不溶解，在阴极得电子生成Cu，A正确； B．钨是一种重金属，其含氧化物在常压下比较难以还原。 但是，在高温下，铝热反应具有很强的还原性，可以将钨的氧化物还原为钨金属，B正确； C．锂的密度最小，锂是密度最小的金属，C正确； D．稀土元素是元素周期表中的镧系元素和钪、钇共十七种金属元素的总称，钛不属于稀土元素，D错误； 答案选D。 考向2 金属矿物的开发工艺流程 例2以菱镁矿(主要成分为，含少量、和)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如图所示，已知浸出时产生的废渣中有和。 下列说法不正确的是 A．“浸出镁”所需的温度比“沉镁”温度高 B．分离、与，是利用了它们氢氧化物的大小不同 C．在上述流程中，用石灰乳代替氨水可以达到相同的工艺目的 D．氯化铵溶液浸出镁是利用氯化铵溶液显弱酸性 【答案】C 【分析】“煅烧”过程中MgCO3转化为MgO；“浸出”过程中，得到含 SiO2、的废渣以及含Mg2+的滤液；用氨水沉淀Mg2+，并使其生成Mg(OH)2，最后通过煅烧得到高纯镁砂。 【解析】A．“沉镁”过程中，温度不宜太高，否则一水合氨会大量分解产生氨气，使得氨水利用率降低，A正确； B．的Ksp远小于Mg(OH)2的Ksp值，当pH达到一定值时，与先沉淀，而不沉淀，最终达到分离效果，B正确； C．石灰乳代替氨水，会引入杂质Ca2+，可能影响产物的纯度，C错误； D．氯化铵溶液水解呈酸性，在“浸出”过程中可以溶解MgO，D正确； 故答案选C； 【变式训练1·变考法】（2024·山东名校考试联盟二模）以电厂废料(Al2O3的质量分数为50%，其余为SiO2和CaO)为原料提取Al的工艺流程如下： 下列说法错误的是 A．“滤液Ⅱ”可以循环利用 B．“煅烧”中产生的两种气体为SO2和O2 C．“滤渣Ⅰ”的成分为SiO2和少量残余的Al2O3 D．10.0g废料得到5.0g干燥的“滤渣I”(Al2O3质量分数为5%)，Al2O3的浸取率为95% 【答案】C 【分析】废料加入硫酸，二氧化硅不反应，氧化钙和硫酸生成不溶的硫酸钙，故浸渣为二氧化硅、硫酸钙，浸出液加入硫酸钾，产生复盐明矾沉铝，干燥脱水，焙烧产生氧化铝、硫酸钾和2种气体，水浸除去硫酸钾，得到氧化铝，电解得到铝。 【解析】A．“水浸”后得到的“滤液Ⅱ”成分为K2SO4，可在沉铝工序循环使用A正确； B．“煅烧”中产生二氧化硫，硫元素化合价降低，则根据电子守恒可知，氧元素化合价升高得到氧气，那么两种气体为SO2和O2，B正确； C．由分析可知，“浸渣Ⅰ”的主要成分除残余Al2O3外，还有二氧化硅、硫酸钙，C错误； D．10.0g废料得到5.0g干燥的“滤渣I”(Al2O3质量分数为5%)，Al2O3的浸取率为95%，D正确； 故选C。 【变式训练2·变题型】（2024·山东德州三模）利用热镀锌厂在生产过程中产生的副产品锌灰（主要成分为ZnO、及少量、CuO、PbO等）为原料制备氧化锌或皓矾（）工艺流程如下： 已知：①“浸取”时，ZnO和CuO转化为、进入溶液； ②25℃时，，； ③深度除杂标准：溶液中； ④有机萃取剂（用HR表示）可萃取出，其萃取原反应为：。 （1）浸渣中含有的物质包括PbOCl、 。 （2）除砷时，转化为沉淀，写出该反应的离子方程式 。 （3）若深度除铜所得滤液中的浓度为0.2，则溶液中（不考虑水解）浓度至少为 ，才能达到深度除杂标准。 （4）反萃取加入的X最佳物质为 。 （5）“沉锌”过程获得，离子方程式为 。 （6）获取皓矾的一系列操作包括 、过滤、洗涤、干燥。取28.7g产品加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。已知B→D的过程中产生两种气体，分析数据，写出该过程的化学方程式 。 【答案】（1）、Pb （2） （3） （4） （5） （6）蒸发浓缩、冷却结晶 【分析】“浸取”时，ZnO和CuO转化为、进入溶液，转化为，转化为，PbO转化为PbOCl与Pb，除砷时，转化为沉淀，加入硫化铵深度除铜，用有机萃取剂（用HR表示）萃取出，加入反萃取，途径1加入碳酸氢铵转化为碳酸锌，煅烧得氧化锌，途径2经一系列操作得到。 【解析】（1）根据分析知，浸渣中含有的物质包括PbOCl、、Pb； （2）除砷时，与过氧化氢发生氧化还原反应，根据得失电子守恒以及电荷、原子守恒，离子方程式为； （3）深度除杂标准：溶液中，若深度除铜所得滤液中的浓度为0.2，则，； （4）反萃取，使平衡逆向移动，且不引入新杂质，则反萃取加入的X最佳物质为； （5）“沉锌”过程获得，根据电荷、原子守恒得离子方程式为； （6）因为需要得到，则一系列操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；28.7g的物质的量为=0.1mol，由Zn元素守恒可知，生成ZnSO4或ZnO时，物质的量均为0.1mol，若得ZnSO4的质量为16.10g(250℃)，若得ZnO的质量为8.10g(930℃)，B→D的过程中，ZnSO4转化为ZnO，根据得失电子守恒，产生的两种气体是二氧化硫与氧气，则化学方程式为：。 1．（2025·陕晋青宁卷）“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．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．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．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．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。 2．（2024·河北卷）燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是 A．青铜铺首主要成分是铜锡合金 B．透雕白玉璧主要成分是硅酸盐 C．石质浮雕主要成分是碳酸钙 D．青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙 【答案】D 【解析】A．青铜铺首是青铜器，青铜的主要成分是铜锡合金，A正确； B．透雕白玉璧是玉石，玉石的主要成分是硅酸盐，B正确； C．石质浮雕是汉白玉，汉白玉的主要成分是碳酸钙，C正确； D．青花釉里红瓷盖罐是陶瓷，陶瓷的主要成分是硅酸盐，D错误； 故选D。 3．（2024·山东卷）钧瓷是宋代五大名瓷之一，其中红色钩瓷的发色剂为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 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 【答案】AC 【解析】A项，Cu2O中滴加过量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，说明Cu2O转化成Cu2＋，Cu元素的化合价由＋1价升至＋2价，根据氧化还原反应的特点知，Cu元素的化合价还有由＋1价降至0价，新生成的沉淀为金属Cu，正确；B项，Cu2O与0.3 mol·L－1 HNO3发生的反应为Cu2O＋2HNO3＝Cu(NO3)2＋Cu＋H2O，该过程中HNO3表现酸性，后滴加浓硝酸发生的反应为Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，该过程中HNO3变现氧化性和酸性，错误；C项，Cu2O中滴加过量6 mol·L－1氨水充分振荡，沉淀逐渐溶解得到无色溶液，静置一段时间无色溶液变为深蓝色，说明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物易被空气中的O2氧化成深蓝色[Cu(NH3)4]2＋，正确；D项，既能与酸反应生成盐和水、又能与碱反应生成盐和水的氧化物为两性氧化物，Cu2O溶于6 mol·L－1氨水形成的是配合物，Cu2O不属于两性氧化物、是碱性氧化物，错误；答案选AC。 4．（2024·吉林卷）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 【答案】C 【解析】铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2＋，反应的离子方程式为：Cu＋2H＋＋H2O2＝Cu2＋＋2H2O，再加入锌浸出液进行“脱氯”，“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变，得到CuCl固体，可知“脱氯”步骤发生反应的化学方程式为：Cu＋Cu2＋＋2Cl－＝2CuCl，过滤得到脱氯液，脱氯液净化后电解，Zn2＋可在阴极得到电子生成Zn。 A项，由分析得，“浸铜”时，铜屑不能溶解完全，Cu在“脱氯”步骤还需要充当还原剂，错误；B项，“浸铜”时，铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2＋，反应的离子方程式为：Cu＋2H＋＋H2O2＝Cu2＋＋2H2O，错误；C项，“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变，得到CuCl固体，即Cu的化合价升高，Cu2＋的化合价降低，发生归中反应，化学方程式为：Cu＋Cu2＋＋2Cl－＝2CuCl，正确；D项，脱氯液净化后电解，Zn2＋应在阴极得到电子变为Zn，错误。 5．（2025·甘肃卷）处理某酸浸液(主要含)的部分流程如下： 下列说法正确的是 A．“沉铜”过程中发生反应的离子方程式： B．“碱浸”过程中NaOH固体加入量越多，沉淀越完全 C．“氧化”过程中铁元素化合价降低 D．“沉锂”过程利用了的溶解度比小的性质 【答案】D 【分析】酸浸液(主要含)加入铁粉“沉铜”，置换出Cu单质，溶液加入NaOH碱浸，过滤得到Al(OH)3沉淀，滤液加入H2O2，把Fe2+氧化为Fe(OH)3沉淀，在经过多步操作，最后加入Na2CO3，得到Li2CO3沉淀。 【详解】A．“沉铜”过程中铁置换出铜单质，发生反应的离子方程式：，A错误； B．Al(OH)3是两性氢氧化物，NaOH过量，则Al(OH)3会溶解，B错误； C．“氧化”过程中将Fe2+氧化为Fe3+，铁元素化合价升高，C错误； D．加入Na2CO3得到Li2CO3沉淀，利用了的溶解度比小的性质，D正确； 答案选D。 6．（2025·湖南卷）工业废料的综合处理有利于减少环境污染并实现资源循环利用。从某工业废料中回收镉、锰的部分工艺流程如下： 已知：①富集液中两种金属离子浓度相当。 ②常温下，金属化合物的； 金属化合物 下列说法错误的是 A．粉碎工业废料有利于提高金属元素的浸出率 B．试剂X可以是溶液 C．“沉镉”和“沉锰”的顺序不能对换 D．“沉锰”时，发生反应的离子方程式为 【答案】D 【分析】富集液中含有两种金属离子，其浓度相当，加入试剂X沉铬，由金属化合物的可知，CdCO3、MnCO3的接近，不易分离，则试剂X选择含的试剂，得到CdS滤饼，加入溶液沉锰，发生反应：，据此解答。 【详解】A．粉碎工业废料能增大废料与浸出液的接触面积，有利于提高金属元素的浸出率，A正确； B．由分析可知，试剂X可以是溶液，B正确； C．若先加入溶液进行“沉锰”，由题中信息以及数据可知，金属离子浓度相当，则也会沉淀，后续流程中无法分离Cd和Mn，所以“沉镉”和“沉锰”的顺序不能对换，C正确； D．“沉锰”时，发生反应的离子方程式是：，D错误； 故选D。 7．（2025·江苏卷）探究含铜化合物性质的实验如下： 步骤Ⅰ  取一定量溶液，加入适量浓氨水，产生蓝色沉淀。 步骤Ⅱ  将沉淀分成两等份，分别加入相同体积的浓氨水、稀盐酸，沉淀均完全溶解，溶液分别呈现深蓝色、蓝色。 步骤Ⅲ  向步骤Ⅱ所得的深蓝色溶液中插入一根打磨过的铁钉，无明显现象；继续加入稀盐酸，振荡后静置，产生少量气泡，铁钉表面出现红色物质。 下列说法正确的是 A．步骤Ⅰ产生的蓝色沉淀为 B．步骤Ⅱ的两份溶液中： C．步骤Ⅲ中无明显现象是由于铁钉遇深蓝色溶液迅速钝化 D．步骤Ⅲ中产生气体、析出红色物质的反应为 【答案】B 【解析】A．步骤Ⅰ中产生的蓝色沉淀是Cu(OH)2，而非[Cu(NH3)4]SO4。因为适量浓氨水与CuSO4溶液反应首先生成Cu(OH)2沉淀，过量氨水才会溶解沉淀形成络合物，A错误； B．步骤Ⅱ中，深蓝色溶液（加入浓氨水）中的Cu2+因形成[Cu(NH3)4]2+络离子而浓度降低，而蓝色溶液（加入稀盐酸）中Cu2+可以自由移动，浓度较高。因此c深蓝色(Cu2+) < c蓝色(Cu2+)，B正确； C．步骤Ⅲ中无明显现象并非因铁钉钝化。铁在碱性溶液中不易钝化，且后续加入盐酸后有反应发生，说明铁未钝化。真正原因是络合物中Cu2+浓度过低，无法被Fe置换，C错误； D．步骤Ⅲ中加入盐酸后，H+与NH3结合生成NH4+，导致配合物释放Cu2+，随后Fe与H+反应生成H2（气泡），并与Cu2+发生置换反应生成Cu，D的反应式未体现H+的作用，与实际反应原理不符，D错误； 故选B。 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第04讲 金属材料及金属矿物的开发利用 目 录 01 考情透视·目标导航 02 知识导图·思维引航 03 考点突破·考法探究 考点一 铜及其化合物 知识点1 铜的性质 知识点2 氧化铜和氧化亚铜 知识点3 氢氧化铜和氧化亚铜 知识点4 铜盐 知识点5 铜及其化合物的性质应用 知识点6 铜及其化合物的相互转化关系 考向1 铜及其化合物的性质与应用 思维建模 铜及其化合物的颜色、状态及溶解性 考向2 铜及其化合物的工业制备流程 考向3 铜及其化合物的实验探究 考点二　金属材料及金属矿物的开发利用 知识点1 金属材料 知识点2 金属冶炼 考向1 合金性质与金属材料的应用 考向2 金属矿物的开发工艺流程 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 铜及其化合物的实验探究 选择题 非选择题 山东卷T14，3分 金属材料 选择题 非选择题 山东卷T1，3分 铜及其化合物的工业制备流程 选择题 非选择题 山东卷T13，3分 考情分析： 分析近三年的山东化学高考试题，有关本讲内容的考查主要出现在选择题中，命题方向主要为化学材料的分类、铜及其化合物的实验探究和工业制备流程。本将内容在高考中常以选择题、实验题的形式出现，以矿物加工为主线的工艺流程题是高考必考题。以金属及其化合物在实际生产中的应用为载体的综合实验题的命题趋势也较大。 复习目标： 1.了解铜及其重要化合物的主要性质与应用。 2.了解合金及其常见金属材料的应用。 3.了解常见金属的冶炼方法和海水提镁， 考点一 铜及其化合物 知识点1 铜的性质 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（ ）、黄铜矿（ ）和斑铜矿（ ）。铜还以游离态的形式存在自然铜是一种含铜矿石，成分是 。 （2）位置：铜位于元素周期表中第 周期 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（ 、 ）。 2.铜的结构 原子电子排布式 原子价电子排布式 Cu＋电子排布式 Cu2＋电子排布式 周期表中位置 周期表中分区 原子结构示意图 晶胞及有关问题 为_______堆积方式，配位数______，拥有原子数_____ 3.物理性质： 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： ( 固体)。 ②Cu和S反应的化学方程式： 。 ③与浓硫酸共热的化学方程式： 。 ④与稀硝酸反应的离子方程式： 。 ⑤与浓硝酸反应的离子方程式： 。 ⑥与FeCl3溶液反应的离子方程式： 。 5．铜的冶炼 （1）湿法炼铜： 。 （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＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣) 2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑ （3）电解精炼铜： 粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有 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 极，铜在 极上 电子变为 ，用纯铜棒作 极， 在 极上 电子生成 。 知识点2 氧化铜和氧化亚铜 1.氧化铜 （1）物理性质： 色 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 ； ③与CO反应：CO＋CuO 2.氧化亚铜 （1）物理性质： 色 溶于水的固体。 （2）化学性质： ①与酸反应(H＋)为 。 ②Cu2O遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2＋。 ③与H2反应： 。 ④CuO加强热的反应： 。 知识点3 氢氧化铜和氧化亚铜 1.物理性质： 色 溶于水的固体。 2.化学性质及应用： （1） 反应①的化学方程式： ； 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： 。 知识点4 铜盐 1.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 。 2.CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称 、胆矾，其受热分解的化学方程式为 ，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 的检验依据。 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 ，因此人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。铜盐溶液有毒，主要是因为 Cu2＋作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。 知识点5 铜及其化合物的性质应用 1.铜及其常见化合物的颜色 Cu Cu2O CuSO4 Cu2(OH)2CO3 Cu(OH)2 CuSO4·5H2O [Cu(H2O)4]2＋ [Cu(NH3)4]2＋ CuO CuS Cu2S 紫红色 砖红色 白色 绿色 蓝色 深蓝色 黑色 2.区别红色物质Cu和Cu2O的方法：向红色物质中加入 ，若溶液由无色变成 色，则该红色物质为 ，否则为 ，反应的化学方程式为 。 3.通常利用热的铜网（反应 ）除去混合气体中的少量 。 4.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： 。 5.无水硫酸铜只能作为检验 的试剂， 作为 的吸收试剂而用于除杂。 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 和 ，用纯的 把它们分别赶入烧碱石棉剂（附在石棉上粉碎的 ）及高氯酸镁的吸收管内，前者将排出的 变为 ，后者吸收水变为含有 的高氯酸镁，这两个吸收管增加的重量分别表示生成的 和 的重量，由此即可计算样品中的 和 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 ，如乙醛与Cu(OH)2反应的化学方程式： 8.Cu用作 催化氧化的催化剂。 知识点6 铜及其化合物的相互转化关系 考向1 铜及其化合物的性质与应用 例1下列铜及其化合物性质与用途具有对应关系的是 A．含有铜的铝合金熔点高，可用于制造高导电率导线 B．Cu2O的熔、沸点较高，可用作催化剂 C．CuSO4能使蛋白质变性，可用作游泳池消毒剂 D．Cu(OH)2呈碱性，可用于鉴别葡萄糖和蔗糖 思维建模 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 【变式训练1·变考法】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．Cu2S(s)Cu(s) B．Cu(s)Fe(s) C．Cu(s)CuS(s) D．Cu(s)SO2(g) 考向2 铜及其化合物的工业制备流程 例2（2025·山东泰安·二模）某小组设计如下工艺流程回收废旧印刷电路板中的铜，下列说法正确的是 A．反应Ⅰ的离子方程式为： B．操作③使用的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒 C．操作④以石墨为电极材料，溶液pH增大 D．上述化工流程中可以循环使用的物质有、、RH 【变式训练1·变载体】CuCl常用作有机合成的催化剂，由废铜屑经下图转化制得。已知：“沉淀”时的反应为[CuCl2]－CuCl↓＋Cl－，Ksp(CuCl)＝1×10－6。下列关于该转化流程的说法正确的是 A．“氧化”时，每消耗1 mol H2O2，同时生成0．5 mol O2 B．“还原”反应的离子方程式为2Cu2＋＋4Cl－＋SO＋H2O＝2[CuCl2]－＋SO＋2H＋ C．SO与SO中O—S—O的键角比较：前者＞后者 D．“滤液”中c(Cu＋)＝1×10－6 mol·L－1 【变式训练2·变题型】黄铜矿(主要成分是CuFeS2)是重要的含铜矿物，常用于冶炼金属铜。 （1）黄铜矿在潮湿的空气中一段时间会发生如图所示的变化。 ①写出黄铜矿在潮湿的空气中发生反应的化学方程式：________________________________。 ②黄铜矿在潮湿空气中变质时，晶胞中的Fe3＋会优先到达变质后固体的表面。从结构上分析原因除了Fe3＋比Cu＋更容易与O2亲和外，还有_________________________________________________________。 （2）工业上可以在酸性介质中用H2O2氧化浸出黄铜矿。40 ℃、pH＜1、H2O2过量的条件下用H2O2、H2SO4混合液浸出黄铜矿。 ①CuFeS2反应后转化为Cu2＋、Fe3＋、SO。将1 mol CuFeS2完全转化，理论上所需H2O2的物质的量为_______。 ②浸出过程中发现，H2O2的反应实际用量远大于理论用量，原因是___________________________________。 ③若浸出过程中，溶液中含有少量Na2SO4，则会析出黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]沉淀。写出Fe3＋转化为黄钠铁矾沉淀的离子方程式：____________________________________________________________________。 考向3 铜及其化合物的实验探究 例3（2025·山东青岛·一模）探究和溶液的反应机理，进行以下实验。 实验一：将光洁的条插入饱和溶液中，一段时间后溶液变为无色，产生大量气泡，析出紫红色固体，取反应后的无色溶液于试管中，加入蒸馏水，产生大量白色沉淀。 实验二：取白色沉淀于试管中，加入溶液，沉淀溶解，得无色溶液，插入光洁的Al条，析出紫红色固体。根据实验现象分析，下列说法正确的是 A．生成的气体为，白色沉淀为 B．与足量饱和溶液反应可生成 C．上述实验涉及的含铜物质发生的化学反应均为氧化还原反应 D．“实验二”无色溶液中，铜元素的价态为+1价 【变式训练1·变载体】（2025·山东聊城·一模）某同学通过实验研究铜离子在碱性溶液中存在形式的转化，下列说法不正确的是 A．上述过程涉及2种配离子 B．过程②中的存在促进了的电离 C．由②③可知，溶液中存在平衡 D．试管b中出现蓝色絮状沉淀可能是因为消耗了溶液中的 【变式训练2·变考法】（2025·山东烟台、德州、东营·一模）氯化亚铜(CuCl)为白色粉末状固体，难溶于水，可用作催化剂、杀菌剂、媒染剂，将少量CuCl分别加入浓盐酸和氨水中进行实验，得到如下实验现象： 试剂 实验现象 浓盐酸 固体溶解，溶液为无色，露置空气一段时间后变为黄色，最后变为浅蓝色。 加热浅蓝色溶液，溶液又恢复为黄色。 氨水 固体溶解，溶液为无色，露置空气一段时间后变为深蓝色，且不变色。 已知：[CuCl4]3-无色，[CuCl4]2-黄色，[Cu(H2O)4]2+浅蓝色，[Cu(NH3)2]+无色，[Cu(NH3)4]2+深蓝色。下列说法错误的是 A．用饱和食盐水代替浓盐酸会产生相同的实验现象 B．[CuCl4]2-+4H2O[Cu(H2O)4]2++4Cl- ΔH<0 C．向深蓝色溶液中加入乙醇，可析出深蓝色晶体 D．无色溶液变为深蓝色时发生离子反应：4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O=4OH-+6H2O+4[Cu(NH3)4]2+ 考点二　金属材料及金属矿物的开发利用 知识点1 金属材料 1．合金 （1）概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与 )熔合而成的具有 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 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 ； ②硬度和强度：一般比它的各成分金属的 。 得分速记 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，没有固定的熔、沸点。 ②常温下，多数合金是固，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。 （4）新型合金及重要应用 ①“蛟龙”号载人潜水器的耐压球壳用钛合金制造，利用了钛合金的硬度 、机械强度 、耐 等性质。 ②喷气式飞机的发动机叶片由镍钴合金制造，利用了其熔点 、耐 的性质。 2．常见金属材料及应用 （1）金属材料的工业分类 黑色金属材料 有色金属材料 以及它们的合金 除黑色金属以外的其他金属及其合金 （2）黑色金属材料——钢铁 ①钢是用量最 、用途最 的合金。 ②钢 （3）有色金属材料——铜和铝 ①铝及铝合金 ②铜及铜合金 得分速记 合金的组成与性质 （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。 知识点2 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 价 （2）游离态—金、 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 态还原为 态的过程。即： (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 a．2NaCl(熔融) b．MgCl2(熔融) 【注意】不能电解MgO，熔点 ，成本高。 c．2Al2O3 。 【注意】不能电解AlCl3，AlCl3是 化合物，液态时几乎不导电。 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＋4CO ； b．C还原ZnO：ZnO＋C ；或2ZnO＋C c．H2还原WO3：WO3＋3H2 。 【注意】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 。 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： ；由Ag2O冶炼Ag的化学方程式： 。 5.铝热反应 实验原理 Al和某些金属氧化物在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离 实验 装置 实验 现象 ①镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验 结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为 原理 应用 ①制取熔点较高、活泼性 Al的金属铬、锰、钨等；②金属焊接，如野外焊接钢轨等 得分速记 铝热反应的三个注意事项 ①铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与金属活动性顺序中排在铝之后的金属的氧化物反应。 ②铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。Mg条、KClO3的作用是产生高温，引发铝热反应。 ③铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。 6.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＋KClK↑＋NaCl 2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等 主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点 ，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。 考向1 合金性质与金属材料的应用 例1（2024·山东淄博三模）下列“十四五”规划重要科技领域所涉及的材料中，主要成分属于金属材料的是 A．人工智能芯片 B．人造软骨聚乙烯醇 C．深海蛟龙潜水器 D．量子信息碳纳米管 【变式训练1·变载体】近年来我国航天航空事业飞速发展，下列有关叙述正确的是 A．神舟十四号载人飞船发射过程中火箭点火产生动力的原理源于氧化还原反应 B．返回舱降落过程中使用了芳纶纤维制作的降落伞绳，降落伞绳是高强度的合金钢 C．太阳电池翼所使用的“碳纤维”（由聚丙烯腈经碳化而成）与金刚石互为同位素 D．“天问一号”实验舱所使用的铝合金熔点高于其各组分金属 【变式训练2】江西矿物资源丰富，有“物华天宝、人杰地灵”之称。下列有关说法错误的是 A．德兴铜矿是中国第一大伴生金矿和伴生银矿，电解精炼铜时粗铜作阳极 B．浮梁县朱溪钨铜矿是世界最大钨矿，金属钨可用铝热法冶炼 C．宜春锂矿是亚洲最大的锂云母矿，锂是密度最小的金属 D．赣州素有“稀土王国”的美誉，稀土元素包含钛 考向2 金属矿物的开发工艺流程 例2以菱镁矿(主要成分为，含少量、和)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如图所示，已知浸出时产生的废渣中有和。 下列说法不正确的是 A．“浸出镁”所需的温度比“沉镁”温度高 B．分离、与，是利用了它们氢氧化物的大小不同 C．在上述流程中，用石灰乳代替氨水可以达到相同的工艺目的 D．氯化铵溶液浸出镁是利用氯化铵溶液显弱酸性 【变式训练1·变考法】（2024·山东名校考试联盟二模）以电厂废料(Al2O3的质量分数为50%，其余为SiO2和CaO)为原料提取Al的工艺流程如下： 下列说法错误的是 A．“滤液Ⅱ”可以循环利用 B．“煅烧”中产生的两种气体为SO2和O2 C．“滤渣Ⅰ”的成分为SiO2和少量残余的Al2O3 D．10.0g废料得到5.0g干燥的“滤渣I”(Al2O3质量分数为5%)，Al2O3的浸取率为95% 【变式训练2·变题型】（2024·山东德州三模）利用热镀锌厂在生产过程中产生的副产品锌灰（主要成分为ZnO、及少量、CuO、PbO等）为原料制备氧化锌或皓矾（）工艺流程如下： 已知：①“浸取”时，ZnO和CuO转化为、进入溶液； ②25℃时，，； ③深度除杂标准：溶液中； ④有机萃取剂（用HR表示）可萃取出，其萃取原反应为：。 （1）浸渣中含有的物质包括PbOCl、 。 （2）除砷时，转化为沉淀，写出该反应的离子方程式 。 （3）若深度除铜所得滤液中的浓度为0.2，则溶液中（不考虑水解）浓度至少为 ，才能达到深度除杂标准。 （4）反萃取加入的X最佳物质为 。 （5）“沉锌”过程获得，离子方程式为 。 （6）获取皓矾的一系列操作包括 、过滤、洗涤、干燥。取28.7g产品加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。已知B→D的过程中产生两种气体，分析数据，写出该过程的化学方程式 。 1．（2025·陕晋青宁卷）“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 2．（2024·河北卷）燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是 A．青铜铺首主要成分是铜锡合金 B．透雕白玉璧主要成分是硅酸盐 C．石质浮雕主要成分是碳酸钙 D．青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙 3．（2024·山东卷）钧瓷是宋代五大名瓷之一，其中红色钩瓷的发色剂为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 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 4．（2024·吉林卷）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 5．（2025·甘肃卷）处理某酸浸液(主要含)的部分流程如下： 下列说法正确的是 A．“沉铜”过程中发生反应的离子方程式： B．“碱浸”过程中NaOH固体加入量越多，沉淀越完全 C．“氧化”过程中铁元素化合价降低 D．“沉锂”过程利用了的溶解度比小的性质 6．（2025·湖南卷）工业废料的综合处理有利于减少环境污染并实现资源循环利用。从某工业废料中回收镉、锰的部分工艺流程如下： 已知：①富集液中两种金属离子浓度相当。 ②常温下，金属化合物的； 金属化合物 下列说法错误的是 A．粉碎工业废料有利于提高金属元素的浸出率 B．试剂X可以是溶液 C．“沉镉”和“沉锰”的顺序不能对换 D．“沉锰”时，发生反应的离子方程式为 7．（2025·江苏卷）探究含铜化合物性质的实验如下： 步骤Ⅰ  取一定量溶液，加入适量浓氨水，产生蓝色沉淀。 步骤Ⅱ  将沉淀分成两等份，分别加入相同体积的浓氨水、稀盐酸，沉淀均完全溶解，溶液分别呈现深蓝色、蓝色。 步骤Ⅲ  向步骤Ⅱ所得的深蓝色溶液中插入一根打磨过的铁钉，无明显现象；继续加入稀盐酸，振荡后静置，产生少量气泡，铁钉表面出现红色物质。 下列说法正确的是 A．步骤Ⅰ产生的蓝色沉淀为 B．步骤Ⅱ的两份溶液中： C．步骤Ⅲ中无明显现象是由于铁钉遇深蓝色溶液迅速钝化 D．步骤Ⅲ中产生气体、析出红色物质的反应为 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$