第3章 第6讲 金属材料及金属矿物的开发利用(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·化学（鲁琼版 不定项）

该高中化学高考复习讲义聚焦金属材料及金属矿物开发利用，涵盖合金性质、金属冶炼原理（热分解、热还原、电解法）及过渡金属（钛、铬、锰等）化合物应用，按“材料-冶炼-元素化合物”逻辑架构知识体系。通过考点梳理（如冶炼方法对比表）、易错辨析（判断题纠正认知偏差）、真题精讲（上海卷、广东卷等典型题）等环节，帮助学生构建系统知识网络，突破重点难点。 讲义以科学思维和科学探究与实践为导向，创新采用“原理-流程-应用”三维教学法，如分析钛制备流程时，引导学生从原料转化、分离提纯角度探究反应条件，培养物质转化观念。设置基础巩固（合金性质判断）、能力提升（工艺流程分析）、真题演练（2025黑吉辽蒙卷综合题）分层练习，配合即时解析，确保高效复习，助力学生提升综合应用能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第6讲　金属材料及金属矿物的开发利用 　1.了解金属材料的主要性质，了解金属冶炼的基本原理和常见方法。　2.了解常见过渡金属单质及其化合物的性质及应用。 考点一　金属材料及金属矿物的开发利用 1．常见金属材料 金属材料包括纯金属和它们的合金。日常使用的金属材料，大多数属于合金。 2．合金 3．金属冶炼 一般方法：根据金属活动性的不同，可分为热分解法、热还原法、电解法等。 方法 主要反应原理(举例) 热分解法 2HgO2Hg＋O2↑ 热还 原法 CO作为 还原剂 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(高炉炼铁) H2作为 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↑ 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ (1)潜水器载人舱外壳使用了钛合金，钛合金属于无机非金属材料(　　) (2)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高(　　) (3)金属钠的冶炼用电解熔融的NaCl，则金属铝的冶炼用熔融的AlCl3(　　) (4)铝热反应可用于冶炼高熔点金属，如K、Ca、Cr、Mn等(　　) (5)电解熔融态的Al2O3制Al时，加冰晶石的主要作用是提高Al的产量(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 1．(2023·上海卷)战国时期人们用青铜浇铸塑形成各样的青铜器。青铜比纯铜更便于制成形态各异的容器的原因是(　　) A．熔点低 B．密度大 C．硬度大 D．不易被腐蚀 解析：选A。青铜为铜、锡、铅等的合金，通常合金的熔点低于其成分金属的熔点，因此青铜比纯铜更便于制成形态各异的容器。 2．下列有关合金说法错误的是(　　) A．生铁的含碳量高于钢 B．合金的硬度比其成分金属的大 C．钛合金耐高温，可用于制造飞机发动机 D．不锈钢中主要含铁、镉、铜三种金属元素 解析：选D。钢的含碳量低于生铁，故A正确；合金的硬度比其成分金属的硬度大，故B正确；钛合金密度小、强度高、耐高温，可用于制造飞机发动机，故C正确；不锈钢中主要含Fe、Cr、Ni三种金属元素，故D错误。 3．(2026·泉州质检)下表中金属的冶炼原理或方法错误的是(　　) 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 2NaCl(溶液)2Na＋Cl2↑ 电解法 D Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 热还原法 答案：C 考点二　常考过渡金属及其化合物 1．锌及其化合物 2．钛及其化合物 3．钒及其化合物 4．铬及其化合物 5．锰及其化合物 6．钴、镍及其化合物 钴和镍都是较稳定的金属，常温下在空气中能稳定存在，加热条件下可生成CoO、NiO。常见化合价为0价、＋2价、＋3价。 1．(2026·南通质检)金属Ti是一种重要的航空材料，熔点较高、性质稳定，常温下不与稀盐酸反应。工业用镁还原TiCl4制备金属Ti，工艺流程如下图所示。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作为保护气 C．“真空蒸馏”的目的是使Mg、MgCl2汽化，实现与Ti的分离 D．制得的海绵钛中含有少量金属Mg，可以用稀盐酸浸泡除Mg 解析：选B。由于MgO的熔点高，电解MgO制备金属Mg能耗大，因此工业上一般采用电解熔融MgCl2的方法制镁，故A正确；点燃条件下金属镁能与N2反应，不能用N2作为保护气，可通入Ar作为保护气，故B错误；“真空蒸馏”时，需要将金属Mg、MgCl2分离除去，由于金属钛的熔点较高，因此“真空蒸馏”的目的是降低单质Mg和MgCl2的沸点，使Mg、MgCl2汽化，实现与Ti的分离，故C正确；制得的海绵钛中含有少量金属Mg，Ti常温下不与稀盐酸反应，Mg能与盐酸反应，因此可以用稀盐酸浸泡除Mg，故D正确。 2．用铬铁合金(含少量Ni、Co单质)生产硫酸铬的工艺流程如下： 下列说法错误的是(　　) A．“浸出”产生的气体含有H2 B．“除杂”的目的是除去Ni、Co元素 C．流程中未产生六价铬化合物 D．“滤渣2”的主要成分是Fe2(C2O4)3 解析：选D。铬铁合金加入稀硫酸溶解，生成的气体为氢气，浸出液中含Ni2+、Co2+、Cr3+、Fe2+，加入Na2S除杂，分离出滤渣1(CoS和NiS)，Cr3+、Fe2+不会沉淀，再加入草酸除铁生成FeC2O4，过滤分离出硫酸铬。四种金属均与稀硫酸反应生成H2，A正确；由流程可知，沉铁后分离出硫酸铬，则“除杂”的目的是除去Ni、Co元素，B正确；由分析可知，流程中未产生六价铬化合物，C正确；由分析可知，“滤渣2”的主要成分是FeC2O4，D错误。 3. (2025·东营模拟)(双选)以锰矿粉[主要成分为Mn2O3和MnO(OH)，还含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2、CuO等杂质]为原料制备MnCO3的工艺流程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．实验室模拟分离出“滤渣”的操作所需的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒 B．“滤渣”中主要成分可用于制造光导纤维 C．试剂X可能为NaOH D．“沉铜”过程若控制在较高温度下进行，可增大沉铜速率并减少物料损耗 解析：选CD。锰矿粉加入H2O2和稀硫酸，H2O2作还原剂，把Mn2O3和MnO(OH)还原为Mn2＋，二氧化硅不与稀硫酸反应，形成滤渣，同时Fe2O3、Al2O3、CuO均转化为相应的金属离子进入溶液；为不引入杂质，试剂X可以使用Mn(OH)2调pH，将Fe3＋和Al3＋转化为氢氧化物沉淀除去，之后加入(NH4)2S，除去Cu2＋，最后加入NH4HCO3沉锰。分离出“滤渣”是利用过滤的原理，所以需要的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，A正确；滤渣的主要成分为二氧化硅，可用于制造光导纤维，B正确；试剂X可能为Mn(OH)2，C错误；用(NH4)2S沉铜时，若温度过高，则(NH4)2S易水解且产生易挥发的H2S，反而会增加物料损耗，D错误。 4．(2026·衡水模拟)V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。钒矿石中含V2O5，杂质为大量Al2O3和少量CaO等，可通过碱熔法从钒矿石中提取纯度较高的V2O5，流程如下： 已知：V2O5是以酸性为主的两性化合物，偏钒酸铵(NH4VO3)与偏钒酸钙[Ca(VO3)2]均难溶于水，在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙。 下列说法错误的是(　　) A．气体的成分为CO2 B．盐浸工序得到滤渣的成分主要为CaCO3 C．洗脱工序中洗脱液的主要成分为NaCl D．延长沉钒时间、增大NH4Cl溶液的浓度有利于沉钒 解析：选A。钒矿石中(含V2O5，杂质为大量Al2O3和少量CaO等)加入NaOH热熔，V2O5先转化为NaVO3，然后NaVO3与CaO反应会产生偏钒酸钙[Ca(VO3)2]，Al2O3转化为NaAlO2，生成的NaAlO2与CaO反应转化为偏铝酸钙[Ca(AlO2)2]，再加入纯碱盐浸，Ca(VO3)2、Ca(AlO2)2转化为CaCO3沉淀，同时产生可溶性NaVO3、Na[Al(OH)4]，过滤除去滤渣，向滤液中加入RN(CH3)3Cl树脂进行离子交换，经洗脱液洗脱，富集和提纯VO，再加入NH4Cl溶液沉淀钒，生成NH4VO3沉淀，过滤，再将滤液回流到离子交换工序，将滤渣NH4VO3进行焙烧得到V2O5，发生反应2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O，可知气体的主要成分为NH3，A错误；由上述分析可知，盐浸工序得到滤渣的成分主要为CaCO3，B正确；由离子交换树脂的组成可知，洗脱液中应含氯离子，考虑到盐浸所得溶液中含有钠离子，为避免引入其他杂质离子，且氯化钠价廉易得，洗脱工序中洗脱液的主要成分为NaCl，C正确；沉钒过程是生成NH4VO3沉淀，因此延长沉钒时间、增大NH4Cl溶液的浓度，有利于沉钒，D正确。 1．(2025·广东卷)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 2．(2025·四川卷)材料是科技发展的基础。下列属于金属材料的是(　　) A．制造电极的石墨烯 B．制造减震弹簧的高碳钢 C．制造防弹装甲的高强度芳纶纤维 D．制造耐温度剧变仪器的高硼玻璃 解析：选B。A项，石墨烯为碳元素组成的一种单质，属于无机非金属材料；B项，高碳钢为铁合金，属于金属材料；C项，芳纶纤维为有机高分子材料；D项，高硼玻璃为无机非金属材料。 3．(2025·陕晋宁青卷)“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 解析：选B。氮化硅属于无机非金属材料，A不符合题意；合金属于金属材料，B符合题意；聚酰亚胺属于有机高分子材料，C不符合题意；反渗透膜通常由高分子聚合物制成，属于有机高分子材料，D不符合题意。 4．(2024·辽宁卷)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)见下表： 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 解析：选C。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”，由“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”步骤发生反应的离子方程式为Cu2+＋Cu＋2Cl－===2CuCl，过滤得到脱氯液。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，故A错误、C正确；由分析得，“浸铜”时，反应的离子方程式为Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2+＋2H2O，故B错误；脱氯液中含大量的Zn2+，净化后电解，Zn2+在阴极得到电子生成Zn，故D错误。 5．(2025·黑吉辽蒙卷)某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含MnO2、Co3O4和少量Fe2O3)中提取金属元素，流程如下。已知“沉钴”温度下Ksp(CoS)＝10-20.4，下列说法错误的是(　　) A．硫酸用作催化剂和浸取剂 B．使用生物质的优点是其来源广泛且可再生 C．“浸出”时，3种金属元素均被还原 D．“沉钴”后上层清液中c(Co2+)·c(S2-)＝10-20.4 解析：选C。H2SO4既能催化纤维素的水解，又能使金属氧化物溶解，用作催化剂和浸取剂，A正确；稻草来源于农业生产，来源广泛且可再生，B正确；由流程可知，“浸出”后Fe元素以Fe3+形式存在，未被还原，C错误；加入Na2S，生成CoS沉淀，说明“沉钴”后上层清液为CoS的饱和溶液，c(Co2+)·c(S2-)＝Ksp(CoS)＝10-20.4，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $