第04讲 金属材料及金属矿物的开发利用（复习讲义）（黑吉辽蒙专用） 2027年高考化学一轮复习讲练测

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，涵盖金属通性、合金特性、冶炼原理与方法等核心考点，按“知识解构-考向破译”构建“性质-应用-冶炼”逻辑链条，通过考点梳理、方法指导、真题训练帮助学生突破难点，体现复习系统性与针对性。 资料结合东北工业特色，强化氧化还原、平衡等知识综合应用，采用分层设问设计。在金属冶炼教学中，引导学生建立方法判断模型，结合辽宁真题训练流程分析，培养科学思维与探究能力。设置基础与提升练习，助力教师把控节奏，提升学生应考能力。

第04讲 金属材料及金属矿物的开发利用 内容导航 ( 01 ) ( 命题透视·考情前瞻 ) ( 对标素养，研判高考命题趋势 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 金属材料 知识解构 知识点1 金属的通性 ∣ 知识点2 合金的特性 知识点 3 常见金属材料及应用 ∣ 知识点4 用途广泛的稀土金属 考向破译 考向1 金属材料性质及应用 ∣ 考向 2 合金的特性与应用 考点二 金属矿物的开发利用 知识解构 知识点1 金属冶炼的原理与步骤 ∣ 知识点2 金属冶炼的方法 知识点 3 金属资源的合理开发与利用 考向破译 考向1 金属的冶炼方法 ∣ 考向2 金属冶炼的综合利用 ) ( 0 4 ) ( 真题溯源·考向感知 ) ( 溯源真题逻辑，感知高考考向 ) 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--五年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 2023年 2022年 金属材料性质与应用 —— —— 黑吉辽卷T1,3分;T3,3分 —— 辽宁卷T1,3分 金属矿物开发和利用 黑吉辽蒙卷T12,3分；T16（6）,3分 黑吉辽蒙卷T16（7）,3分 黑吉辽卷T16,（5）（6）6分 辽宁卷T3,3分 辽宁卷T16,（6）3分 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码：结合近五年辽宁新高考化学真题，本专题为高频必考核心考点，固定以“选择题基础辨析+工艺流程大题”双重形式考查，贴合东北矿产与工业特色，联动多模块知识，是一轮复习的重点提分模块。 一、命题特点 1. 题型固定，分值稳定：选择题侧重合金性质、冶炼方法、金属腐蚀防护等基础判断；非选择题以金属矿物提取、废旧金属回收工艺流程为核心，分值占比高，年年必考。 2. 重综合应用，弱化死记硬背：极少单独考查基础方程式，深度绑定氧化还原、沉淀溶解平衡、反应速率与平衡，结合实验操作、绿色化工进行综合设问。 3. 分层设问，区分度明显：基础设问聚焦冶炼原理、工艺操作目的；拔高设问侧重工艺评价、条件优化、复杂平衡计算，兼顾基础与能力选拔。 二、命题趋势 1. 考点框架稳定：始终围绕金属冶炼三大方法、金属材料应用、湿法/火法冶金核心模型命题，不偏不怪，紧扣教材主干知识。 2. 素养考查强化：弱化机械记忆，侧重工艺流程逻辑分析、图像数据解读、工艺优劣评价，注重理论结合工业实际。 ►复习目标： 1.掌握常见金属材料、合金的核心性质与用途；熟记金属冶炼（热分解、热还原、电解法）三类核心方法及适用范围 2.能独立分析金属矿物提取、废旧金属回收的工艺流程；熟练结合氧化还原、沉淀溶解平衡、反应速率与平衡，解释工艺操作、判断产物、完成方程式书写与基础计算； 3.掌握工业流程除杂、调pH、洗涤、循环利用等常规答题模板。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一金属材料 知●识●解●构 知识点1 金属的通性 一、金属的原子结构特征 1.周期表位置：金属元素主要分布在周期表的左下方（s区、d区、ds区、p区下部） 2.结构本质：原子半径较大，易失去最外层电子形成金属阳离子，表现还原性 3.化合价：金属元素在化合物中只有正化合价，无负价 二.物理性质及分类 1.金属通性： 性质 表现 微观解释（金属键） 金属光泽 多数呈银白色，有金属光泽 自由电子吸收并反射可见光 导电性 良好导体，导电能力随温度升高而减弱 自由电子在外电场作用下定向移动 导热性 良好导热体 自由电子运动传递热能 延展性 可锻打、拉丝、压片 金属层间相对滑动时金属键不被破坏 2. 金属个性 •密度：最轻——Li（可浮于煤油上）；最重——Os、Pt •熔点：最高——W（钨，3410℃）；最低——Hg（常温液态）、Cs •硬度：最硬——Cr；最软——碱金属（可用小刀切割） •颜色特例：Cu（紫红色）、Au（金黄色） 溯本求源 化理通考 无论金属的通性还是金属的个性，均和金属晶体里的金属键有关： 金属键定义：在金属晶体中，金属阳离子与自由电子之间存在的强烈的相互作用，叫做金属键。本质：静电作用。 金属键在外加电场、温度、外力作用下，自由电子和金属阳离子表现出统一规律，因此所有金属具备通用物理通性：导电性；导热性；延展性；金属光泽。 也是因为金属键强弱差异导致金属个性的差异，金属键强弱直接决定金属的熔沸点、硬度等物理性质。 金属键强弱判断规律： 金属阳离子半径越小、所带电荷数越多 → 金属键越强 → 金属熔沸点越高、硬度越大 例：熔沸点、硬度：Na < Mg < Al（阳离子半径递减、电荷递增，金属键依次增强） 主族金属往往熔沸点低硬度小，而过渡元素金属熔沸点高硬度大，也是因为金属键强弱导致。 3.金属分类 （1）按颜色分 ①黑色金属：Fe、Cr、Mn；②其余均为有色金属（Cu、Al、Mg、Au、Ag 等）。 （2）按密度分 ①轻金属：密度＜4.5 g/cm³（Al、Mg、Na）；②重金属：密度＞4.5 g/cm³（Cu、Fe、Pb）。 三、化学通性 还原性：金属单质在反应中均作还原剂，失电子被氧化：M - ne⁻ = Mⁿ⁺ 金属活动性（还原性）顺序表： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 1. 与非金属单质反应 非金属 反应规律 典型反应 O₂ 多数金属常温或加热下被氧化 Cl₂ 生成高价态金属氯化物 S 生成低价态金属硫化物 2. 金属性强弱的证据：与水或酸反应剧烈程度 （1）与水反应 •K、Ca、Na：常温剧烈反应，生成碱 + H₂ •Mg：与沸水缓慢反应 •Al、Zn、在强碱存在下被水氧化 •Fe：高温下与水蒸气反应，生成 Fe₃O₄ +H₂ •Cu及以后：不与水反应 （2） 与酸反应 •非氧化性酸（HCl、稀H₂SO₄）：H前金属 → 盐 + H₂ •氧化性酸（浓H₂SO₄、HNO₃）：多数金属反应，不生成H₂ •常温下：Fe、Al遇浓H₂SO₄、浓HNO₃发生钝化 •Pt、Au不溶于硝酸，只溶于王水 知识点2 合金的特性 一概念：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。 易错陷阱 合金中可以含有非金属元素，即合金中一定含金属元素，可能含非金属元素(如钢中含碳) 。但合金中的非金属元素的非金属性不能太强，即非金属元素具有某些金属性，如C、Si等。 二、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 。常温下，多数合金是 ，但钾、钠合金呈 态。 2.硬度和强度：一般比它的各成分金属的 。 3.一般来说，合金的性能并不是各成分金属性能的总和，合金的物理、化学及机械性能 各成分金属。 4.合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。如：生铁冶炼成钢就是调节C元素含量。 知识点3 常见金属材料及应用 一、铁合金—生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。 1.生铁：①生铁的含碳量为 。 ②性能及用途：生铁硬度 、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。 2.钢：①钢的含碳量为 。 ②性能及用途：钢有良好的 ，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。 ③分类： 二、铝合金—目前用途广泛的合金之一 1.组成：除铝外，还含有少量合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素。 2.主要特性：铝合金密度 ，但强度比较 ，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的 性、 性和 性 3.主要用途：用于汽车、飞机、火箭、船舶制造及建筑用门窗，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。 三、铜合金—我国最早使用的合金 1.组成：青铜：主要含 Cu、Sn、Pb；黄铜：主要含 Cu、Zn；白铜：主要含 Cu、Ni 2.主要特性：良好的 、 性能 3.主要用途：主要用于电器、电子工业、建筑业。 四、新型合金 1.储氢合金 a、储氢方法 b、含义：储氢合金是一类能够大量吸收 ，并与H2结合成 的材料。 c、要求：具有实用价值的储氢合金要求储氢量 ，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。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。 如：我国“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件——供人活动的耐压球壳是由 制造的。 知识点4 用途广泛的稀土金属 1.稀土元素： ① (57～71号元素)及 ，共 种元素为稀土元素。 ②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： ①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 ，因而，稀土元素又被称为冶金工业的 。 ②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。 考●向●破●译 考向1 金属材料的性质及应用 例1（2026·辽宁丹东·模拟）中国三星堆出土了大量文物，如青铜面具、青铜大立人等。下列有关说法正确的是(　　) A.铜在空气中主要发生析氢腐蚀 B.三星堆出土的青铜器上有大量铜锈，其主要成分为Cu2(OH)2CO3 C.用硝酸清洗铜器可以除去铜锈，保护铜器 D.青铜是铜中加入铅、锡制得的合金，其成分会加快铜的腐蚀 【变式1·换题型】（24-25高三下·福建泉州·阶段练习）金属Ti(钛)是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属，钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。某化学兴趣小组用实验探究Ti、Mg、Cu的活泼性顺序。他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中，观察现象如下： 金属 Ti Mg Cu 金属表面现象 放出气泡速度缓慢 放出气泡速度快 无变化 下列有关三种金属的说法正确的是 A．Cu和稀盐酸能发生化学反应 B．若钛粉中混有Mg，提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg C．用Ti从溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径 D．三种金属的活泼性由强到弱的顺序是Mg、Ti、Cu 【变式2·变载体】（2026·吉林白山·一模）2025年9月10日，我国宣布在辽宁省大东沟发现一个世界级金矿，金资源量近1500吨。大东沟金矿埋藏浅，金矿物赋存状态简单，属于易采易选金矿床，经济潜力巨大。下列说法错误的是 A．金的化学性质很稳定，不与空气、水等发生反应 B．用浓盐酸和浓硝酸的混合物(体积比为)可以溶解黄金 C．金矿开采需综合满足易采易选、安全合规、环保达标、资源高效等要求 D．黄金按质量分数分为12K、18K、22K、24K等级，纯金为24K 【变式3·变题型】（2026·北京西城·二模）小组研究金属活动性差异对金属与CuSO4溶液反应的影响，进行如下实验。 已知：ⅰ.Cu2O溶于氨水生成的无色在空气中可被氧化为。 ⅱ.。 序号 金属 溶液 实验现象(部分) Ⅰ Mg 溶液 快速产生大量无色气泡，Mg条表面有蓬松棕褐色不溶物产生。Mg条附近溶液的pH下降。一段时间后，溶液的pH略有升高 Ⅱ Zn 有无色气泡产生，Zn表面有较膨松棕褐色不溶物产生 Ⅲ Fe 无气泡产生，Fe表面有较致密红色不溶物产生 实验Ⅳ  取Ⅰ中棕褐色不溶物，加入足量较浓的盐酸，固体部分溶解，上层溶液无色。过滤，取滤渣加入浓硝酸，产生红棕色气体。进一步实验说明Ⅱ、Ⅲ中不溶物的成分与Ⅰ相同。 实验Ⅴ  各取等质量的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的棕褐色或红色不溶物于试管中，分别加入2 mL浓氨水，上层溶液无色。5分钟后，上层溶液分别变为深蓝色、蓝色和浅蓝色。 下列说法不正确的是 A．根据Ⅰ和Ⅴ中现象，推测Ⅰ中存在反应： B．Ⅱ中影响气体生成速率的因素不只有 C．实验Ⅳ证明Ⅰ中棕褐色不溶物中存在Cu2O、Cu和CuO D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中不溶物中Cu的含量不同，与金属活动性差异导致的气体生成速率不同有关 考向2 考查合金的特性及应用 例2（2025·湖北腾云联盟·一模）材料的发展体现了“中国技术”和“中国力量”。下列说法正确的是 A．生产集成电路底板的酚醛树脂属于聚酯类化合物 B．钢的熔点比铁高，硬度比铁大，而铁的用途更广泛 C．量子通信材料螺旋碳纳米管TEM属于胶体分散系，该材料具有较强的吸附能力 D．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” 【变式1·变角度——合金特性】（2026·河南鹤壁·一模）下列说法不正确的是(　　) A.硬铝密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机的理想材料 B.储氢合金的发现和应用，开辟了氢气储存、运输的新途径 C.“山东舰”上用于舰载机降落的拦阻索是一种特种钢缆，属于新型无机非金属材料 D.不锈钢是一种主要含Fe、Cr、Ni且不易生锈的合金钢 【变式2·变题型——新型储氢合金】（24-25高三·黑龙江省哈尔滨市五中·期末）Mg17Al12是一种新型储氢合金，该合金在一定条件下完全吸氢的化学方程式为Mg17Al12＋17H2===17MgH2＋12Al，得到的混合物M(17MgH2＋12Al)在4.0 mol·L－1HCl溶液中能完全释放出氢气。下列说法正确的是(　　) A.该合金的熔点介于金属镁和金属铝的熔点之间 B.MgH2中，氢元素的化合价均为－1 C.在氮气保护下，将一定比例的Mg、Al单质熔炼可获得该合金 D.一定条件下，17 mol MgH2和12 mol Al与盐酸完全反应，释放氢气的总量为50 mol 【变式3·变载体】（2026·辽宁朝阳·三模）各类材料的应用推动了科技发展，下列说法正确的是 A．废电池集中处理的目的是回收利用其贵金属外壳 B．“鲲龙”水陆两栖飞机机身采用的铝锂合金属于合成材料 C．钛铁合金作为储氢合金，具有室温下吸、放氢速率快的特点 D．稀土元素可改善合金性能，稀土元素都位于元素周期表镧系 考点二 金属矿物的开发利用 知●识●解●构 知识点1 金属冶炼的原理 一．金属在自然界中的存在 1.化合态：绝大部分金属在自然界以 态形式存在。在金属化合物中，金属元素都显 价。 2.游离态：少部分金属如金、铂等在自然界以 态形式存在。 •常见矿石：赤铁矿(Fe₂O₃)、磁铁矿(Fe₃O₄)、铝土矿(Al₂O₃)、黄铜矿(CuFeS₂)、孔雀石[Cu₂(OH)₂CO₃] 二.金属冶炼的原理与步骤 1. 冶炼原理 利用氧化还原反应，使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质： Mⁿ⁺ + ne⁻ = M 2. 冶炼的一般步骤 •第一步：矿石富集——除去杂质，提高矿石中有用成分的含量（如浮选、磁选） •第二步：金属冶炼——利用氧化还原反应，用还原剂将金属离子还原为金属单质 •第三步：金属精炼——采用一定方法提纯金属（如电解精炼铜） 知识点2 金属冶炼的方法 一、金属冶炼的方法 金属活动性不同，冶炼方法不同。金属越活泼，越难被还原，冶炼所需能量越高。 冶炼方法 适用范围 原理 电解法 活泼金属（K ~ Al） 通电使熔融金属化合物分解 热还原法 中等活泼金属（Zn ~ Cu） 用还原剂(C、CO、H₂、Al等)高温下还原金属氧化物 热分解法 不活泼金属（Hg、Ag） 加热使金属氧化物分解 物理富集法 极不活泼金属（Pt、Au） 物理方法分离 二、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。运用化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点__，汽化离开反应体系，使化学反应向__反应方向进行。 知识点3金属资源的合理开发与利用 一. 金属资源的特点 1.金属矿物资源是有限的，不可 2.冶炼金属消耗大量 ，并造成环境 二. 合理利用金属资源的途径 1.提高金属矿物的利用率，减少浪费 2.加强金属资源的回收和再利用（废旧金属回收） 3.使用其他材料代替金属材料，减少金属用量 4.改进冶炼工艺，降低能耗，减少污染 5.防止金属腐蚀，延长金属制品使用寿命 三. 环境保护 1.采矿破坏地表植被，造成水土流失 2.冶炼产生废气（SO₂、CO等）、废渣、废水，污染环境 3.绿色化学理念：从源头减少污染，提高原子经济性 考●向●破●译 考向1 金属的冶炼方法 例1．（2026·山东烟台·模拟）不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是(　　) A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制 B.铝及其合金是电气、工业、家庭中广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单 C.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 D.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 【变式1·新情境】(2024·黑龙江大庆中学模拟)《天工开物》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执持柳木棍排立墙上……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”下列说法不正确的是 A．金属冶炼方法由金属活动性决定 B．熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差 C．炒铁是为了降低铁水中的碳含量 D．该法与近代往生铁水吹空气炼钢异曲同工 【变式2·变载体】（24-25高三·黑龙江省密山市一中学·期中）下列关于金属冶炼的说法中错误的是(　　) A.人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性有关 B.电解法获得镁时，不可在CO2或N2中降温冷却 C.热还原法常用的还原剂有CO、H2、C、Al等 D.金属Na、Mg、Al均能通过电解熔融氯化物的方法获得 【变式3·变角度——结合地域特色】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 金属冶炼的综合利用 例2．（25-26高三上·江苏泰州·月考）稀有金属铟（In）、镓（Ga）被广泛应用于电子、航空航天等高新技术领域。某锌冶炼厂产生的废渣中主要含等元素的氧化物，现通过如下工艺流程对铟、镓进行回收。 已知：“高酸浸出”后铟以形式、铁以形式存在于溶液中。 回答下列问题： (1)基态In原子的价层电子排布式为，In元素在周期表中的位置是 。 (2)“高酸浸出”中滤渣1的主要成分是 （填化学式）。 (3)“中和除杂”中，通过计算说明常温下所需除去的离子能否完全除尽： 。｛已知：；当金属阳离子浓度时，可认为该离子沉淀完全。 (4)采用新型萃取剂协同萃取法可提高金属的综合回收率，溶液中金属阳离子的萃取原理为。“萃取”步骤中的萃取率随变化如图甲所示，为达到萃取目的，此时应约为 ，萃取率随增大而减小的原因是 。 (5)“置换”中发生的主要反应离子方程式为 。 【变式1新情境——工业生产与学科知识结合】（25-26高三上·黑龙江牡丹江·阶段检测）用镁还原TiCl4可制取高熔点的金属钛，工艺流程如图。下列说法不正确的是 A．工业上电解熔融MgCl2可制备金属Mg B．用金属镁还原TiCl4过程中需通入N2或Ar作保护气 C．“高温还原”时，发生反应的化学方程式为2Mg+TiCl4=Ti+2MgCl2 D．“真空蒸馏”的目的是使Mg、MgCl2气化，实现与Ti的分离 【变式2·变题型】（2026·吉林·三模）工业上常用金属钠与氯化钾在高温下反应制备金属钾，利用钠钾合金通过蒸馏制备钾单质：，流程如下，下列说法正确的是 A．生产中需严格控制其温度和压力，来保证反应速率和反应程度 B．在蒸馏过程中，单质Na先被蒸出 C．上述制备原理是利用Na的金属性比K的金属性强 D．该工艺也可以使用代替作保护气 【变式3·变角度】（2024·四川德阳·二模）从某铋(Bi)、锌的冶炼厂的高铟烟灰(主要含ZnO、、、、)中提取铟和铋的流程如图： 已知：不溶于稀硫酸；难溶于水。 回答下列问题： （1）“滤液1”中含有的金属阳离子有 (填离子符号)。 （2）)“酸浸”过程中使用稀硫酸而不用75%的)溶液，其原因是 。 （3）“酸溶”生成的中，Bi元素的化合价为 。 （4）“转化2”时发生反应的化学方程式为 。 （5）“系列操作”的流程如下： 已知：“萃取”时发生反应：(金属阳离子)(有机液)(有机液)；与相似，易水解。 ①试剂X的名称为 ，“萃取”和“反萃取”的目的是 。 ②关于虚线框内的实验步骤，下列说法正确的是 (填标号)。 A．可以提高溶液的浓度 B．烧碱溶液可用纯碱溶液代替 C．需用到分液漏斗、烧杯、玻璃棒等仪器 （6）akg的高铟烟灰经上述流程后，得到质量分数为w的产品bg，则高铟烟灰中Bi的百分含量为 (用含a、b、w的计算式表示)。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2022·辽宁卷）北京冬奥会备受世界瞩目。下列说法错误的是 A. 冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料 B. 火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料 C. 冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料 D. 短道速滑服使用的超高分子量聚乙烯属于有机高分子材料 2.（2023年·辽宁卷）下列有关物质的工业制备反应错误的是 ( 高温高压 催化剂 )A. 合成氨：N2+3H2 ⇋ 2NH3 B. 制HCl：H2+Cl22HCl C. 制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D. 冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑ 3.（2024·黑、吉、辽卷）下列实验操作或处理方法错误的是 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 4. （2024·黑、吉、辽卷）文物见证历史，化学创造文明。东北三省出土的下列文物据其主要成分不能与其他三项归为一类的是 A. 金代六曲葵花鎏金银盏 B. 北燕鸭形玻璃注 C. 汉代白玉耳杯 D. 新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐 5．（2026·黑、吉、辽、蒙卷） 从铜阳极泥（主要成分为和，含少量和）中提取热电材料碲（）的流程如图。已知与适量空气反应可生成。下列说法正确的是 A. “浸渍”时通入过量空气不发生副反应 B. 滤渣可以全部溶于浓 C. 被氧化过程中，溶液碱性增强 D. “沉碲”过程中被氧化 6.（2026·黑、吉、辽、蒙卷） 某工厂利用镍矿（主要成分为，含少量和）制备超细镍粉，物质转化流程如下（部分反应条件已略去）： 已知：①滤液1中镍以形式存在，硫以和少量形式存在； ②“部分蒸氨”时减小，转化为，。 回答下列问题： （6）已知酸性条件不利于“还原”步骤，解释还原程度较低而还原程度较高的原因：______________________（结合离子方程式作答）。 7.（2025·黑、吉、辽、蒙卷）某工厂采用如下工艺回收废渣(含有ZnS、、FeS和CuCl)中的Zn、Pb元素。 已知：①“氧化浸出”时，不发生变化，ZnS转变为； ②； ③酒石酸(记作)结构简式为。 回答下列问题： （4）“除铜”步骤中发生反应的离子方程式为_______。 （7）290℃“真空热解”生成2种气态氧化物，该反应的化学方程式为_______。 8.（2024·黑、吉、辽、卷）中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的颗粒被、包裹)，以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下： 回答下列问题： （5）“真金不怕火炼”，表明难被氧化，“浸金”中的作用为_______。 （6）“沉金”中的作用为_______。 9.（2022·辽宁卷）某工厂采用辉铋矿(主要成分为，含有、杂质)与软锰矿(主要成分为)联合焙烧法制各和，工艺流程如下： 已知：①焙烧时过量的分解为，转变为； ②金属活动性：； ③相关金属离子形成氢氧化物的范围如下： 开始沉淀 完全沉淀 6.5 83 1.6 2.8 8.1 10.1 回答下列问题： （6）加入金属Bi的目的是_______。 2 / 3 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 内容导航 ( 01 ) ( 命题透视·考情前瞻 ) ( 对标素养，研判高考命题趋势 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 金属材料 知识解构 知识点1 金属的通性 ∣ 知识点2 合金的特性 知识点 3 常见金属材料及应用 ∣ 知识点4 用途广泛的稀土金属 考向破译 考向1 金属材料性质及应用 ∣ 考向 2 合金的特性与应用 考点二 金属矿物的开发利用 知识解构 知识点1 金属冶炼的原理与步骤 ∣ 知识点2 金属冶炼的方法 知识点 3 金属资源的合理开发与利用 考向破译 考向1 金属冶炼的方法 ∣ 考向2 金属冶炼的综合利用 ) ( 0 4 ) ( 真题溯源·考向感知 ) ( 溯源真题逻辑，感知高考考向 ) 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--五年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 2023年 2022年 金属材料性质与应用 —— —— 黑吉辽卷T1,3分;T3,3分 —— 辽宁卷T1,3分 金属矿物开发和利用 黑吉辽蒙卷T12,3分；T16（6）,3分 黑吉辽蒙卷T16（7）,3分 黑吉辽卷T16,（5）（6）6分 辽宁卷T3,3分 辽宁卷T16,（6）3分 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码：结合近五年辽宁新高考化学真题，本专题为高频必考核心考点，固定以“选择题基础辨析+工艺流程大题”双重形式考查，贴合东北矿产与工业特色，联动多模块知识，是一轮复习的重点提分模块。 一、命题特点 1. 题型固定，分值稳定：选择题侧重合金性质、冶炼方法、金属腐蚀防护等基础判断；非选择题以金属矿物提取、废旧金属回收工艺流程为核心，分值占比高，年年必考。 2. 重综合应用，弱化死记硬背：极少单独考查基础方程式，深度绑定氧化还原、沉淀溶解平衡、反应速率与平衡，结合实验操作、绿色化工进行综合设问。 3. 分层设问，区分度明显：基础设问聚焦冶炼原理、工艺操作目的；拔高设问侧重工艺评价、条件优化、复杂平衡计算，兼顾基础与能力选拔。 二、命题趋势 1. 考点框架稳定：始终围绕金属冶炼三大方法、金属材料应用、湿法/火法冶金核心模型命题，不偏不怪，紧扣教材主干知识。 2. 素养考查强化：弱化机械记忆，侧重工艺流程逻辑分析、图像数据解读、工艺优劣评价，注重理论结合工业实际。 ►复习目标： 1.掌握常见金属材料、合金的核心性质与用途；熟记金属冶炼（热分解、热还原、电解法）三类核心方法及适用范围 2.能独立分析金属矿物提取、废旧金属回收的工艺流程；熟练结合氧化还原、沉淀溶解平衡、反应速率与平衡，解释工艺操作、判断产物、完成方程式书写与基础计算； 3.掌握工业流程除杂、调pH、洗涤、循环利用等常规答题模板。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一金属材料 知●识●解●构 知识点1 金属的通性 一、金属的原子结构特征 1.周期表位置：金属元素主要分布在周期表的左下方（s区、d区、ds区、p区下部） 2.结构本质：原子半径较大，易失去最外层电子形成金属阳离子，表现还原性 3.化合价：金属元素在化合物中只有正化合价，无负价 二.物理性质及分类 1.金属通性： 性质 表现 微观解释（金属键） 金属光泽 多数呈银白色，有金属光泽 自由电子吸收并反射可见光 导电性 良好导体，导电能力随温度升高而减弱 自由电子在外电场作用下定向移动 导热性 良好导热体 自由电子运动传递热能 延展性 可锻打、拉丝、压片 金属层间相对滑动时金属键不被破坏 2. 金属个性 •密度：最轻——Li（可浮于煤油上）；最重——Os、Pt •熔点：最高——W（钨，3410℃）；最低——Hg（常温液态）、Cs •硬度：最硬——Cr；最软——碱金属（可用小刀切割） •颜色特例：Cu（紫红色）、Au（金黄色） 溯本求源 化理通考 无论金属的通性还是金属的个性，均和金属晶体里的金属键有关： 金属键定义：在金属晶体中，金属阳离子与自由电子之间存在的强烈的相互作用，叫做金属键。本质：静电作用。 金属键在外加电场、温度、外力作用下，自由电子和金属阳离子表现出统一规律，因此所有金属具备通用物理通性：导电性；导热性；延展性；金属光泽。 也是因为金属键强弱差异导致金属个性的差异，金属键强弱直接决定金属的熔沸点、硬度等物理性质。 金属键强弱判断规律： 金属阳离子半径越小、所带电荷数越多 → 金属键越强 → 金属熔沸点越高、硬度越大 例：熔沸点、硬度：Na < Mg < Al（阳离子半径递减、电荷递增，金属键依次增强） 主族金属往往熔沸点低硬度小，而过渡元素金属熔沸点高硬度大，也是因为金属键强弱导致。 3.金属分类 （1）按颜色分 ①黑色金属：Fe、Cr、Mn；②其余均为有色金属（Cu、Al、Mg、Au、Ag 等）。 （2）按密度分 ①轻金属：密度＜4.5 g/cm³（Al、Mg、Na）；②重金属：密度＞4.5 g/cm³（Cu、Fe、Pb）。 三、化学通性 还原性：金属单质在反应中均作还原剂，失电子被氧化：M - ne⁻ = Mⁿ⁺ 金属活动性（还原性）顺序表： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 1. 与非金属单质反应 非金属 反应规律 典型反应 O₂ 多数金属常温或加热下被氧化 4Na + O₂ = 2Na₂O（常温） 2Cu + O₂ 2CuO 3Fe＋2O2Fe3O4。 Cl₂ 生成高价态金属氯化物 2Na＋Cl22NaCl 2Fe＋3Cl22FeCl3。 S 生成低价态金属硫化物 Fe＋SFeS。 2Cu + S Cu₂S 2. 金属性强弱的证据：与水或酸反应剧烈程度 （1）与水反应 •K、Ca、Na：常温剧烈反应，生成碱 + H₂ •Mg：与沸水缓慢反应 •Al、Zn、在强碱存在下被水氧化 •Fe：高温下与水蒸气反应，生成 Fe₃O₄ +H₂ •Cu及以后：不与水反应 （2） 与酸反应 •非氧化性酸（HCl、稀H₂SO₄）：H前金属 → 盐 + H₂ •氧化性酸（浓H₂SO₄、HNO₃）：多数金属反应，不生成H₂ •常温下：Fe、Al遇浓H₂SO₄、浓HNO₃发生钝化 •Pt、Au不溶于硝酸，只溶于王水 知识点2 合金的特性 一概念：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。 易错陷阱 合金中可以含有非金属元素，即合金中一定含金属元素，可能含非金属元素(如钢中含碳) 。但合金中的非金属元素的非金属性不能太强，即非金属元素具有某些金属性，如C、Si等。 二、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。常温下，多数合金是固体，但钾、钠合金呈液态。 2.硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。 3.一般来说，合金的性能并不是各成分金属性能的总和，合金的物理、化学及机械性能优于各成分金属。 4.合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。如：生铁冶炼成钢就是调节C元素含量。 知识点3 常见金属材料及应用 一、铁合金—生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。 1.生铁：①生铁的含碳量为2%～4.3%。 ②性能及用途：生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。 2.钢：①钢的含碳量为0.03%～2%。 ②性能及用途：钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。 ③分类： 二、铝合金—目前用途广泛的合金之一 1.组成：除铝外，还含有少量合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素。 2.主要特性：铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性 3.主要用途：用于汽车、飞机、火箭、船舶制造及建筑用门窗，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。 三、铜合金—我国最早使用的合金 1.组成：青铜：主要含 Cu、Sn、Pb；黄铜：主要含 Cu、Zn；白铜：主要含 Cu、Ni 2.主要特性：良好的导电、导热性能 3.主要用途：主要用于电器、电子工业、建筑业。 四、新型合金 1.储氢合金 a、储氢方法 b、含义：储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。 c、要求：具有实用价值的储氢合金要求储氢量大，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。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。 如：我国“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件——供人活动的耐压球壳是由钛合金制造的。 知识点4 用途广泛的稀土金属 1.稀土元素： ①镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素。 ②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： ①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。 ②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。 考●向●破●译 考向1 金属材料的性质及应用 例1（2026·辽宁丹东·模拟）中国三星堆出土了大量文物，如青铜面具、青铜大立人等。下列有关说法正确的是(　　) A.铜在空气中主要发生析氢腐蚀 B.三星堆出土的青铜器上有大量铜锈，其主要成分为Cu2(OH)2CO3 C.用硝酸清洗铜器可以除去铜锈，保护铜器 D.青铜是铜中加入铅、锡制得的合金，其成分会加快铜的腐蚀 【答案】B 【解析】A.铜在空气中主要发生吸氧腐蚀，故A错误； B.铜锈的主要成分为Cu2(OH)2CO3，故B正确； C.铜可以和硝酸反应，用硝酸清洗铜器可以除去铜绿，但也会破坏铜器，故C错误； D.铅、锡比铜活泼，腐蚀反应中铜作正极，会减缓铜的腐蚀，故D错误。 【变式1·换题型】（24-25高三下·福建泉州·阶段练习）金属Ti(钛)是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属，钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。某化学兴趣小组用实验探究Ti、Mg、Cu的活泼性顺序。他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中，观察现象如下： 金属 Ti Mg Cu 金属表面现象 放出气泡速度缓慢 放出气泡速度快 无变化 下列有关三种金属的说法正确的是 A．Cu和稀盐酸能发生化学反应 B．若钛粉中混有Mg，提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg C．用Ti从溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径 D．三种金属的活泼性由强到弱的顺序是Mg、Ti、Cu 【答案】D 【详解】A．根据实验现象知，Cu和稀盐酸不反应，故A错误； B．Ti、Mg都和稀盐酸反应生成氢气，所以不能用稀盐酸除去Ti中的Mg，故B错误； C．钛（Ti）是一种昂贵的金属，用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu制取铜，成本太高，在工业上是不可取的，故C错误； D．相同温度下，不同金属分别加入相同浓度的稀盐酸中，金属的金属性越强，金属与酸反应置换出氢气越容易，生成氢气速率越快，根据表中生成氢气快慢顺序知，金属强弱顺序是Mg＞Ti＞Cu，故D正确； 故选D。 【变式2·变载体】（2026·吉林白山·一模）2025年9月10日，我国宣布在辽宁省大东沟发现一个世界级金矿，金资源量近1500吨。大东沟金矿埋藏浅，金矿物赋存状态简单，属于易采易选金矿床，经济潜力巨大。下列说法错误的是 A．金的化学性质很稳定，不与空气、水等发生反应 B．用浓盐酸和浓硝酸的混合物(体积比为)可以溶解黄金 C．金矿开采需综合满足易采易选、安全合规、环保达标、资源高效等要求 D．黄金按质量分数分为12K、18K、22K、24K等级，纯金为24K 【答案】B 【解析】A．金的化学性质稳定，常温下不与空气、水等反应，自然界中常以单质形式存在，A正确； B．浓盐酸与浓硝酸按体积比3：1混合形成王水，可溶解黄金，B错误； C．金矿开采需综合考虑开采难度、选矿效率、安全环保及资源利用率，C正确； D．黄金的纯度确实常以“K”（克拉）来划分，24K代表理论上的纯金。根据这一标准，黄金被分为24份，K数表示纯金所占的份数，D正确； 故选B。 【变式3·变题型】（2026·北京西城·二模）小组研究金属活动性差异对金属与CuSO4溶液反应的影响，进行如下实验。 已知：ⅰ.Cu2O溶于氨水生成的无色在空气中可被氧化为。 ⅱ.。 序号 金属 溶液 实验现象(部分) Ⅰ Mg 溶液 快速产生大量无色气泡，Mg条表面有蓬松棕褐色不溶物产生。Mg条附近溶液的pH下降。一段时间后，溶液的pH略有升高 Ⅱ Zn 有无色气泡产生，Zn表面有较膨松棕褐色不溶物产生 Ⅲ Fe 无气泡产生，Fe表面有较致密红色不溶物产生 实验Ⅳ  取Ⅰ中棕褐色不溶物，加入足量较浓的盐酸，固体部分溶解，上层溶液无色。过滤，取滤渣加入浓硝酸，产生红棕色气体。进一步实验说明Ⅱ、Ⅲ中不溶物的成分与Ⅰ相同。 实验Ⅴ  各取等质量的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的棕褐色或红色不溶物于试管中，分别加入2 mL浓氨水，上层溶液无色。5分钟后，上层溶液分别变为深蓝色、蓝色和浅蓝色。 下列说法不正确的是 A．根据Ⅰ和Ⅴ中现象，推测Ⅰ中存在反应： B．Ⅱ中影响气体生成速率的因素不只有 C．实验Ⅳ证明Ⅰ中棕褐色不溶物中存在Cu2O、Cu和CuO D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中不溶物中Cu的含量不同，与金属活动性差异导致的气体生成速率不同有关 【答案】C 【详解】A．实验Ⅰ中Mg条附近pH下降，说明生成了酸性物质，该反应生成符合pH下降的现象；实验Ⅴ中加氨水后最终变为深蓝色，说明不溶物含（与氨水生成无色，在空气中被氧化为深蓝色），A正确； B．Ⅱ中生成的无色气泡为，影响气体生成速率的因素除了，还有金属活动性、原电池效应、不溶物覆盖对固体表面积的影响等，因此影响因素不只有，B正确； C．若不溶物含，加浓盐酸会生成使溶液显蓝色，与实验Ⅳ中上层溶液无色的现象矛盾，无法证明存在，C错误； D．金属活动性，活动性越强生成气体速率越快，体系pH变化差异会导致生成和的比例不同，与Ⅴ中溶液颜色差异的现象吻合，D正确； 故选C。 考向2 考查合金的特性及应用 例2（2025·湖北腾云联盟·一模）材料的发展体现了“中国技术”和“中国力量”。下列说法正确的是 A．生产集成电路底板的酚醛树脂属于聚酯类化合物 B．钢的熔点比铁高，硬度比铁大，而铁的用途更广泛 C．量子通信材料螺旋碳纳米管TEM属于胶体分散系，该材料具有较强的吸附能力 D．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” 【答案】D 【解析】A．酚醛树脂是由酚类和甲醛缩聚成的，不含酯基，不属于聚酯，A错误；B．合金熔点一般低于成分金属而硬度大于成分金属，钢的熔点比铁低，B错误； C．碳纳米管属于碳单质，不是胶体分散系，C错误； D．稀土金属能大大改善合金的性能，使得合金性能更为优良，因而稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”，D正确； 故答案选D 【变式1·变角度——合金特性】（2026·河南鹤壁·一模）下列说法不正确的是(　　) A.硬铝密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机的理想材料 B.储氢合金的发现和应用，开辟了氢气储存、运输的新途径 C.“山东舰”上用于舰载机降落的拦阻索是一种特种钢缆，属于新型无机非金属材料 D.不锈钢是一种主要含Fe、Cr、Ni且不易生锈的合金钢 【答案】C 【解析】硬铝具有密度小、硬度大、抗腐蚀能力强的特性，是制造飞机的理想材料，故A正确；储氢合金是高效、安全的储氢载体，其发现和应用开辟了氢气储存、运输的新途径，故B正确；“山东舰”上用于舰载机降落的拦阻索是一种特种钢缆，属于金属材料，故C错误；不锈钢不易生锈，主要含有铁、铬、镍，故D正确。 【变式2·变题型——新型储氢合金】（24-25高三·黑龙江省哈尔滨市五中·期末）Mg17Al12是一种新型储氢合金，该合金在一定条件下完全吸氢的化学方程式为Mg17Al12＋17H2===17MgH2＋12Al，得到的混合物M(17MgH2＋12Al)在4.0 mol·L－1HCl溶液中能完全释放出氢气。下列说法正确的是(　　) A.该合金的熔点介于金属镁和金属铝的熔点之间 B.MgH2中，氢元素的化合价均为－1 C.在氮气保护下，将一定比例的Mg、Al单质熔炼可获得该合金 D.一定条件下，17 mol MgH2和12 mol Al与盐酸完全反应，释放氢气的总量为50 mol 【答案】B 【解析】A.合金的熔点比各成分的熔点都低，该合金的熔点低于金属镁、金属铝的熔点，A错误； B.MgH2中，H的化合价为－1，Mg的化合价为＋2，B正确； C.在氮气条件下，一定温度下熔炼，镁和氮气会发生反应：3Mg＋N2Mg3N2，C错误； D.一定条件下，17 mol MgH2与盐酸完全反应生成34 mol氢气，12 mol Al与盐酸完全反应生成18 mol氢气，共放出52 mol氢气，D错误。 故答案选B 【变式3·变载体】（2026·辽宁朝阳·三模）各类材料的应用推动了科技发展，下列说法正确的是 A．废电池集中处理的目的是回收利用其贵金属外壳 B．“鲲龙”水陆两栖飞机机身采用的铝锂合金属于合成材料 C．钛铁合金作为储氢合金，具有室温下吸、放氢速率快的特点 D．稀土元素可改善合金性能，稀土元素都位于元素周期表镧系 【答案】C 【解析】A．废电池集中处理的首要目的是防止电池中的汞、镉等重金属污染土壤和水体，而非回收贵金属外壳，A错误； B．铝锂合金属于金属材料，合成材料一般指塑料、合成纤维、合成橡胶等有机合成高分子材料，B错误； C．钛铁合金是常见的储氢合金，具有室温下吸、放氢速率快的特点，可用于氢的储存和运输，C正确； D．稀土元素包括镧系元素以及钪、钇共17种元素，并非都属于镧系，D错误； 故答案选C。 考点二 金属矿物的开发利用 知●识●解●构 知识点1 金属冶炼的原理 一．金属在自然界中的存在 1.化合态：绝大部分金属在自然界以化合态形式存在。在金属化合物中，金属元素都显正价。 2.游离态：少部分金属如金、铂等在自然界以游离态形式存在。 •常见矿石：赤铁矿(Fe₂O₃)、磁铁矿(Fe₃O₄)、铝土矿(Al₂O₃)、黄铜矿(CuFeS₂)、孔雀石[Cu₂(OH)₂CO₃] 二.金属冶炼的原理与步骤 1. 冶炼原理 利用氧化还原反应，使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质： Mⁿ⁺ + ne⁻ = M 2. 冶炼的一般步骤 •第一步：矿石富集——除去杂质，提高矿石中有用成分的含量（如浮选、磁选） •第二步：金属冶炼——利用氧化还原反应，用还原剂将金属离子还原为金属单质 •第三步：金属精炼——采用一定方法提纯金属（如电解精炼铜） 知识点2 金属冶炼的方法 一、金属冶炼的方法 金属活动性不同，冶炼方法不同。金属越活泼，越难被还原，冶炼所需能量越高。 冶炼方法 适用范围 原理 电解法 活泼金属（K ~ Al） 通电使熔融金属化合物分解 热还原法 中等活泼金属（Zn ~ Cu） 用还原剂(C、CO、H₂、Al等)高温下还原金属氧化物 热分解法 不活泼金属（Hg、Ag） 加热使金属氧化物分解 物理富集法 极不活泼金属（Pt、Au） 物理方法分离 二、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。运用化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应向正反应方向进行。 知识点3金属资源的合理开发与利用 一. 金属资源的特点 1.金属矿物资源是有限的，不可再生 2.冶炼金属消耗大量能源，并造成环境污染 二. 合理利用金属资源的途径 1.提高金属矿物的利用率，减少浪费 2.加强金属资源的回收和再利用（废旧金属回收） 3.使用其他材料代替金属材料，减少金属用量 4.改进冶炼工艺，降低能耗，减少污染 5.防止金属腐蚀，延长金属制品使用寿命 三. 环境保护 1.采矿破坏地表植被，造成水土流失 2.冶炼产生废气（SO₂、CO等）、废渣、废水，污染环境 3.绿色化学理念：从源头减少污染，提高原子经济性 考●向●破●译 考向1 金属的冶炼方法 例1．（2026·山东烟台·模拟）不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是(　　) A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制 B.铝及其合金是电气、工业、家庭中广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单 C.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 D.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 【答案】D 【解析】A.通常用CO还原法炼制铁，A错误； B.因为Al有良好的性能，才被广泛使用，B错误； C.氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解熔融氧化铝的方法制取铝，C错误； D.高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，D正确。 故答案选D 【变式1·新情境】(2024·黑龙江大庆中学模拟)《天工开物》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执持柳木棍排立墙上……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”下列说法不正确的是 A．金属冶炼方法由金属活动性决定 B．熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差 C．炒铁是为了降低铁水中的碳含量 D．该法与近代往生铁水吹空气炼钢异曲同工 【答案】B 【解析】A.活动性不同的金属，其冶炼方法不同，即金属冶炼方法由金属活动性决定，A正确； B.熟铁比生铁质地更软，且延展性好，B错误； C.炒铁过程中降低了铁水中的碳含量，从而将生铁转化成熟铁，C正确； D.该冶炼方法和近代向生铁水吹空气炼钢，都是利用空气中O2氧化碳元素，其原理基本相同，D正确。 故答案选B 【变式2·变载体】（24-25高三·黑龙江省密山市一中学·期中）下列关于金属冶炼的说法中错误的是(　　) A.人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性有关 B.电解法获得镁时，不可在CO2或N2中降温冷却 C.热还原法常用的还原剂有CO、H2、C、Al等 D.金属Na、Mg、Al均能通过电解熔融氯化物的方法获得 【答案】D 【解析】性质越稳定的金属，越容易被冶炼，根据人类掌握的冶炼技术，金属的发现与金属的活泼性有关，A正确；Mg在CO2或N2中能燃烧，所以电解法获得镁时，不可在CO2或N2中降温冷却，B正确；常用的还原剂有CO、H2、C、Al等，可用于热还原法冶炼金属，C正确；金属Na、Mg均能通过电解熔融氯化物的方法获得，但是AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，Al只能电解熔融的氧化物冶炼，D错误。 【变式3·变角度——结合地域特色】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； 故答案选D。 考向2 金属冶炼的综合利用 例2．（25-26高三上·江苏泰州·月考）稀有金属铟（In）、镓（Ga）被广泛应用于电子、航空航天等高新技术领域。某锌冶炼厂产生的废渣中主要含等元素的氧化物，现通过如下工艺流程对铟、镓进行回收。 已知：“高酸浸出”后铟以形式、铁以形式存在于溶液中。 回答下列问题： (1)基态In原子的价层电子排布式为，In元素在周期表中的位置是 。 (2)“高酸浸出”中滤渣1的主要成分是 （填化学式）。 (3)“中和除杂”中，通过计算说明常温下所需除去的离子能否完全除尽： 。｛已知：；当金属阳离子浓度时，可认为该离子沉淀完全。 (4)采用新型萃取剂协同萃取法可提高金属的综合回收率，溶液中金属阳离子的萃取原理为。“萃取”步骤中的萃取率随变化如图甲所示，为达到萃取目的，此时应约为 ，萃取率随增大而减小的原因是 。 (5)“置换”中发生的主要反应离子方程式为 。 【答案】（1）第五周期IIIA族 （2）PbSO4、SiO2 （3）“中和除杂”中pH=5，，，故Fe3+沉淀完全 （4）1.0 随c(H+)增大，平衡逆移，金属离子在水中的浓度增大，萃取率降低 （5） 【解析】某锌冶炼厂产生的废渣中主要含In、Ga、Zn、Fe、Pb、Si等元素的氧化物，现通过如下工艺流程对铟、镓进行回收。往废渣中加入硫酸“中性浸出”后除去Zn元素，浸渣中含In、Ga、Fe、Pb、Si等元素；经过“高酸浸出”后铟以In3+形式、铁以Fe3+形式、镓以Ga3+存在于溶液中；故“滤渣1”含有Pb、Si元素；加入Na2CO3调pH=5将Fe3+以Fe(OH)3在“滤渣2”中分离；经过“萃取”分离In3+(有机相)、Ga3+(水相)；加入试剂1进行反萃取得到含有In3+的溶液，通过Zn的置换得到In单质。 （1）基态In原子的价层电子排布式为，故最外层在第五层属于第五周期，价电子数为三，故属于第IIIA族，In元素在周期表中的位置是第五周期IIIA族。 （2）“高酸浸出”流程中In、Ga、Zn、Fe的氧化物与稀硫酸反应形成易溶于水的硫酸盐进入“中和除杂”、Pb的氧化物与硫酸反应生成难溶物PbSO4进入“滤渣1”、Si的氧化物SiO2不与稀硫酸反应进入“滤渣1”，滤渣1的主要成分是PbSO4、SiO2。 （3）“中和除杂”中pH=5，，，故Fe3+沉淀完全。 （4）萃取率是金属离子进入有机相的百分数，“萃取”步骤中Ga3+进入水相、In3+进入有机相，故要求Ga3+的萃取率最小、In3+的萃取率最大，c(H+)约为1.0mol/L可达到比较好的萃取目的。 随c(H+)增大，平衡逆移，金属离子在水中的浓度增大，萃取率降低。 （5）“置换”中In3+与Zn发生置换反应，主要反应离子方程式为。 【变式1新情境——工业生产与学科知识结合】（25-26高三上·黑龙江牡丹江·阶段检测）用镁还原TiCl4可制取高熔点的金属钛，工艺流程如图。下列说法不正确的是 A．工业上电解熔融MgCl2可制备金属Mg B．用金属镁还原TiCl4过程中需通入N2或Ar作保护气 C．“高温还原”时，发生反应的化学方程式为2Mg+TiCl4=Ti+2MgCl2 D．“真空蒸馏”的目的是使Mg、MgCl2气化，实现与Ti的分离 【答案】B 【分析】工业生产一般采用电解熔融的方法制镁，所得Mg通过“高温还原” 、发生反应制取金属钛，再经过真空蒸馏提纯钛等步骤得到钛产品。 【解析】A．工业上制备金属Mg通常采用电解熔融MgCl2的方法，因为MgO熔点过高，电解熔融MgCl2更经济，A正确；B．Mg是活泼金属，高温下会与N2反应生成Mg3N2（3Mg + N2），因此不能用N2作保护气，应选用Ar等惰性气体，B错误；C．“高温还原”时，Mg还原TiCl4生成Ti和MgCl2，化学方程式为2Mg + TiCl4，反应原理和配平均正确，C正确；D．Ti熔点很高，而Mg和MgCl2沸点较低，真空蒸馏可降低其沸点，使Mg、MgCl2气化分离，从而得到纯净的Ti，D正确；故答案选B。 【变式2·变题型】（2026·吉林·三模）工业上常用金属钠与氯化钾在高温下反应制备金属钾，利用钠钾合金通过蒸馏制备钾单质：，流程如下，下列说法正确的是 A．生产中需严格控制其温度和压力，来保证反应速率和反应程度 B．在蒸馏过程中，单质Na先被蒸出 C．上述制备原理是利用Na的金属性比K的金属性强 D．该工艺也可以使用代替作保护气 【答案】A 【解析】A．该反应需要控制温度，使汽化逸出，同时保证、保持液态；压力会影响物质沸点，温度还会影响反应速率，汽化逸出可推动平衡正向移动，因此必须严格控制温度和压力，保证反应速率和反应程度，A正确； B．K的沸点低于，蒸馏过程中单质先变为蒸气被蒸出，B错误； C．同主族从上到下金属性增强，金属性，该反应能发生是利用沸点低、汽化脱离反应体系，使平衡正向移动，不是因为金属性更强，C错误； D．、都是活泼金属，可与发生反应，因此不能用代替作保护气，D错误； 故选A。 【变式3·变角度】（2024·四川德阳·二模）从某铋(Bi)、锌的冶炼厂的高铟烟灰(主要含ZnO、、、、)中提取铟和铋的流程如图： 已知：不溶于稀硫酸；难溶于水。 回答下列问题： （1）“滤液1”中含有的金属阳离子有 (填离子符号)。 （2）)“酸浸”过程中使用稀硫酸而不用75%的)溶液，其原因是 。 （3）“酸溶”生成的中，Bi元素的化合价为 。 （4）“转化2”时发生反应的化学方程式为 。 （5）“系列操作”的流程如下： 已知：“萃取”时发生反应：(金属阳离子)(有机液)(有机液)；与相似，易水解。 ①试剂X的名称为 ，“萃取”和“反萃取”的目的是 。 ②关于虚线框内的实验步骤，下列说法正确的是 (填标号)。 A．可以提高溶液的浓度 B．烧碱溶液可用纯碱溶液代替 C．需用到分液漏斗、烧杯、玻璃棒等仪器 （6）akg的高铟烟灰经上述流程后，得到质量分数为w的产品bg，则高铟烟灰中Bi的百分含量为 (用含a、b、w的计算式表示)。 【答案】（1）Zn2+和Al3+ （2）用75%的硫酸会使SnO2溶解，达不到与ZnO、Fe2O3分离的目的 （3）+3 （4） （5）盐酸 选择性除去锡离子，提纯铟离子，后续可以得到高纯度的铟产品 AB （6） 【解析】（1）由分析可知，滤液1中的阳离子有Fe3+和Zn2+； （2）由题给已知SnO2 不溶于稀硫酸，若用75%的硫酸则使SnO2溶解，达不到与ZnO、Fe2O3分离的目的； （3）“酸溶”生成的(BiO)2SO4中，Bi元素的化合价为+3价； （4）“转化2”时发生反应为氯化铋与氢氧化钠、次氯酸钠转化为NaBiO3，反应化学方程式为：； （5）①要使萃取平衡逆向移动且不能引入新的阴离子，则实际X为盐酸； ②“萃取”和“反萃取”的目的是：选择性除去锡离子，提纯铟离子，后续可以得到高纯度的铟产品； ③A．先将铟转化为沉淀再加盐酸溶解，可以起到富集铟的作用，提高InCl3溶液的浓度，A正确   B．纯碱也可以沉淀铟，所以可以用烧碱溶液代替纯碱溶液，B正确； C．该过程涉及到过滤，不需要用到分液漏斗，C错误； 故选AB。 （6） Bi的质量为g，则高铟烟灰中Bi的百分含量为。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2022·辽宁卷）北京冬奥会备受世界瞩目。下列说法错误的是 A. 冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料 B. 火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料 C. 冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料 D. 短道速滑服使用的超高分子量聚乙烯属于有机高分子材料 【答案】B 【解析】A．花岗岩的主要成分是石英、云母、长石等矿物，属于无机非金属材料，A正确； B．碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，属于无机非金属材料，B错误； C．金属奖牌属于合金材料，C正确； D．聚乙烯属于有机高分子材料，D正确； 故答案选B。 2.（2023年·辽宁卷）下列有关物质的工业制备反应错误的是 ( 高温高压 催化剂 )A. 合成氨：N2+3H2 ⇋ 2NH3 B. 制HCl：H2+Cl22HCl C. 制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D. 冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑ 【答案】D 【解析】A．工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的，反应方程式为N2+3H2 ⇋ 2NH3，A正确； B．工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的，反应方程式为H2+Cl22HCl，B正确； C．工业制粗硅是将SiO2与C在高温下反应生成粗硅，反应方程式为SiO2+2CSi+2CO，C正确； D．冶炼金属镁是电解熔融氯化镁，反应方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，D错误； 故答案选D。 3.（2024·黑、吉、辽卷）下列实验操作或处理方法错误的是 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 【答案】B 【解析】A．H2为易燃气体，在点燃前需验纯，A正确； B．金属K为活泼金属，可以与水发生反应，不能用湿抹布盖灭，B错误； C．Hg有毒且易挥发，温度计打碎后应用硫粉覆盖，使Hg转化为难挥发的HgS，C正确； D．苯酚易溶于乙醇等有机物质中，苯酚沾到皮肤上后应立即用乙醇冲洗，稀释后再用水冲洗，D正确； 故答案选B。 4. （2024·黑、吉、辽卷）文物见证历史，化学创造文明。东北三省出土的下列文物据其主要成分不能与其他三项归为一类的是 A. 金代六曲葵花鎏金银盏 B. 北燕鸭形玻璃注 C. 汉代白玉耳杯 D. 新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐 【答案】A 【解析】A．金代六曲葵花鎏金银盏是合金，属于无机金属材料； B．北燕鸭形玻璃注是玻璃制品，属于硅酸盐材料； C．汉代白玉耳杯是玉，属于含有微量元素的钙镁硅酸盐材料； D．新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐是陶器，属于硅酸盐材料； 综上A选项材质与其他三项材质不用，不能归为一类 故答案选A。 5．（2026·黑、吉、辽、蒙卷） 从铜阳极泥（主要成分为和，含少量和）中提取热电材料碲（）的流程如图。已知与适量空气反应可生成。下列说法正确的是 A. “浸渍”时通入过量空气不发生副反应 B. 滤渣可以全部溶于浓 C. 被氧化过程中，溶液碱性增强 D. “沉碲”过程中被氧化 【答案】C 【分析】铜阳极泥的主要成分为和，含少量和，在“浸渍”操作中，加入Na2S溶液，通入适量空气，和反应生成CuS沉淀，同时生成Na2Te2，和不溶，进入滤渣，滤液1中含有Na2Te2，加入Na2SO3溶液发生氧化还原反应，Na2SO3作氧化剂被还原，同时将Na2Te2氧化为碲粉，滤液2中主要含有低价态含硫化合物用于“浸渍”工序循环利用； 【详解】A．“浸渍”时和生成的都具有还原性，通入过量空气时，过量会进一步将氧化为更高价态的物质，发生副反应，A错误； B．铜阳极泥中的Au不参与浸渍反应，留在滤渣中，Au不溶于浓硝酸（仅溶于王水），因此滤渣不能全部溶于浓硝酸，B错误； C．被氧化生成的反应方程式为：，反应生成强碱，溶液中增大，碱性增强，C正确； D．滤液1中在中为价，沉碲得到价碲单质，化合价升高被氧化，因此做氧化剂参与氧化还原反应，被还原，D错误； 故答案选C。 6.（2026·黑、吉、辽、蒙卷） 某工厂利用镍矿（主要成分为，含少量和）制备超细镍粉，物质转化流程如下（部分反应条件已略去）： 已知：①滤液1中镍以形式存在，硫以和少量形式存在； ②“部分蒸氨”时减小，转化为，。 回答下列问题： （6）已知酸性条件不利于“还原”步骤，解释还原程度较低而还原程度较高的原因：______________________（结合离子方程式作答）。 【答案】（6） ②. 被还原时发生反应：，溶液呈酸性，不利于“还原”步骤；而被还原时发生反应：，不会生成游离的，因此还原程度较高 【分析】镍矿的主要成分为，含少量和，在“氧压氨浸”操作中通入空气、加入氨水，生成、，浸渣为；“部分蒸氨”时挥发逸出的气体为氨气，减小，转化为，转化为CuS沉淀；向滤液2中通入足量O2，将滤液2中剩余的充分氧化为，最后通过H2还原，得到Ni粉，滤液3中的主要成分为硫酸铵； （6）当时，发生反应：，会释放一个游离的，游离会使溶液呈酸性，而题目已知“酸性条件不利于还原”，因此反应受到抑制，转化率低。 当时，发生反应：，恰好生成2个，体系不会生成游离的，反应能顺利进行到底。 7.（2025·黑、吉、辽、蒙卷）某工厂采用如下工艺回收废渣(含有ZnS、、FeS和CuCl)中的Zn、Pb元素。 已知：①“氧化浸出”时，不发生变化，ZnS转变为； ②； ③酒石酸(记作)结构简式为。 回答下列问题： （4）“除铜”步骤中发生反应的离子方程式为_______。 （7）290℃“真空热解”生成2种气态氧化物，该反应的化学方程式为_______。 【答案】（4）Zn+[Cu(NH3)4]2+=[Zn(NH3)4]2++Cu （7）PbC4H4O6Pb+4CO↑+2H2O↑ 【分析】废渣用(NH4)2S2O8和NH3·H2O氧化浸出过滤，滤液中有[Cu(NH3)4]2+和[Zn(NH3)4]2+，滤渣1有PbSO4和Fe(OH)3，滤液加Zn置换出Cu，除铜后的溶液加(NH4)2S沉锌，得到ZnS，滤渣1用H2A和Na2A浸铅后过滤，滤渣2含Fe元素，滤液经过结晶得到PbA，再真空热解得到纯Pb。 （4）加入Zn发生置换反应，从[Cu(NH3)4]2+置换出Cu单质，离子方程式为：Zn+[Cu(NH3)4]2+=[Zn(NH3)4]2++Cu； （7）290℃“真空热解”PbA即Pb(OOC-CHOH-CHOH-COO)生成Pb单质和2种气态氧化物为CO和H2O，反应的化学方程式为：PbC4H4O6Pb+4CO↑+2H2O↑。 8.（2024·黑、吉、辽、卷）中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的颗粒被、包裹)，以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下： 回答下列问题： （5）“真金不怕火炼”，表明难被氧化，“浸金”中的作用为_______。 （6）“沉金”中的作用为_______。 【答案】（5）形成配合物，促进金的氧化 （6）作还原剂(或置换Au) 【分析】矿粉中加入足量空气和H2SO4，在pH=2时进行细菌氧化，金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐，过滤，滤液中主要含有Fe3+、、As（V），加碱调节pH值，Fe3+转化为胶体，可起到絮凝作用，促进含As微粒的沉降，过滤可得到净化液；滤渣主要为Au，Au与空气中的O2和NaCN溶液反应，得到含的浸出液，加入Zn进行“沉金”得到Au和含的滤液②。 （5）“浸金”中，Au作还原剂，O2作氧化剂，NaCN做络合剂，氰化钠能够与金离子形成稳定的络合物从而提升金单质的还原性，将Au转化为从而浸出； （6）“沉金”中Zn作还原剂，将还原为Au； 9.（2022·辽宁卷）某工厂采用辉铋矿(主要成分为，含有、杂质)与软锰矿(主要成分为)联合焙烧法制各和，工艺流程如下： 已知：①焙烧时过量的分解为，转变为； ②金属活动性：； ③相关金属离子形成氢氧化物的范围如下： 开始沉淀 完全沉淀 6.5 83 1.6 2.8 8.1 10.1 回答下列问题： （6）加入金属Bi的目的是_______。 【答案】（6）将Fe3+转化为Fe2+ 【分析】已知①焙烧时过量的分解为，转变为，在空气中单独焙烧生成和二氧化硫，经过酸浸，滤渣为二氧化硅，与浓盐酸生成A氯气，滤液中含有Bi3+、Fe3+，加入Bi将Fe3+转化为Fe2+，调节pH得到，据此分析解题。 （6）金属活动性：，Fe3+在pH为1.6时则产生沉淀，为了铁元素不以沉淀形式出现故加入金属Bi将Fe3+转化为Fe2+，形成氯化亚铁溶液； 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $