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

**基本信息** 以金属材料性质、合金特性、冶炼方法及综合应用为逻辑主线，通过基础-重难-真题三级演练，融合传统文化与工业流程情境，强化化学观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |模拟·基础演练|4考向12题|单一性质判断、应用分析（如传统文化中金属性质）|金属通性→合金特性→冶炼原理→综合应用，形成“性质-制备-应用”链条| |重难·创新演练|8题（含综合题）|跨模块综合、创新情境（如储氢合金、工业流程）|基于基础原理解决复杂问题，体现科学探究与模型建构| |真题·实战演练|10题（近3年高考题）|高考高频题型（工艺流程、性质比较）|对接高考命题趋势，强化科学态度与责任（如资源回收）|

第04讲 金属材料及金属矿物的开发利用（专项训练） 参考答案 模拟·基础演练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A C C A A A D B A A 11 12 C C 重难·创新演练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C C D A D D B C - - 9.【答案】（1）①. ②. NaBH4与水反应放热，随着时间推移，体系温度升高反应速率增大，温度升高催化剂的活性增强 （2）①. CoPc/石墨化氮复合催化剂较多地吸附Na+后，对H+有排斥作用 ②. （3）①. Cu2+氧化性强，与H+竞争得电子生成Cu，覆盖在MgH2表面，MgH2转化率减小 ②. 不需要加热，能耗低；相同量的MgH2水反应释放氢气更多 10.【答案】(1) 除去煤炭 (2)减少“调pH”时氨水的消耗，有效萃取 (3) (4) (5)铵盐受热分解生成逸出 (6) (7) c 作为保护气，防止冷却时V、Al被氧化 真题·实战演练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B D A C A D B - - - 8.【答案】（1）增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率 （2） CoO+H2SO4=CoSO4+H2O （3）1.6×10-4 不能 （4）4.0mol （5）Fe(OH)3 （6） （7）向滤液中滴加NaOH溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥 9.【答案】(1)1:1 H2S (2)热浸 (3)将过量的Fe3+还原为Fe2+ (4)C (5)阳极 10.【答案】(1)d (2)提高氧气浓度，加快反应速率，使反应更充分（或提高钒、铬的浸出率等，合理即可） 4FeO·V2O3 + 24NaOH + 5O2 2Fe2O3+ 8Na3VO4+ 12H2O (3)Fe2O3 CaSiO3 (4)在NaOH质量分数为30%时，40℃下Na3VO4的溶解度远小于80℃，而Na2CrO4的溶解度变化不大。降温至40℃时，Na3VO4大量结晶析出，而Na2CrO4仍留在溶液中，从而实现钒和铬的分离 (5)氧化 (6)2 + 3 + 10H⁺ = 2Cr3+ + 3 + 5H2O 1 / 19 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（专项训练） 目 录 模拟·基础演练 考向01 金属材料性质及应用 考向02 合金的性质与用途 考向03 金属的冶炼 考向04 金属及其化合物的综合应用 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 金属材料性质及应用 1. 【结合中华传统文化考查金属的性质及用途】中国传统文化对人类文明贡献巨大。下列古代文献涉及的化学研究成果，对其说明不合理的是 A．《天工开物·五金》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”炒铁是为了降低铁水中的碳含量，且熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差 B．《抱朴子·黄白》中“曾青涂铁，铁赤色如铜”主要发生了置换反应 C．《本草纲目》中“用浓酒和糟入甑，蒸令气上，用器承滴露”，利用到蒸馏 D．《梦溪笔谈》中“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”中的剂钢是指铁的合金 【答案】A 【详解】A．铁的合金含碳量越低，其硬度越小、延展性越好，故熟铁比生铁硬度小、延展性好，A错误；B．《抱朴子•黄白》中“曾青涂铁，铁赤色如铜”主要发生了铁与硫酸铜反应生成铜与硫酸亚铁，属于置换反应，故B正确； C．蒸令气上，是利用互溶混合物的沸点差异分离混合物，则该法为蒸馏，故C正确； D．合金的硬度比其成分金属大，剑刃硬度要大，所以剂钢为铁的合金，故D正确； 故答案选A。 2．【考查金属的通性及其原因】下列关于金属的性质描述及原理解释正确的是 A．焰色反应只是金属单质以及合金特有的性质 B．能看见漂亮的焰火是因为电子吸收能量跃迁到能量较高的能级而发出的光 C．金属具有金属光泽是因为金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光大部分反射出来 D．金属具有导热性，是通过金属阳离子之间的碰撞来传导热量 【答案】C 【详解】A．焰色反应是金属元素的物理性质，包含金属单质和含金属元素的化合物，不是金属单质特有的性质，故A错误； B．漂亮的焰火是原子的核外电子从较高能量的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态时，可能以光的形式释放能量，故B错误； C．金属晶体中有“自由电子”，当可见光照射到金属表面上时，“自由电子”能够吸收可见光并很快放出，使得金属具有金属光泽。，故C正确； D．当金属中有温度差时，不停运动着的“自由电子”通过与金属阳离子间的碰撞，把能量由高温处传向低温处，使金属表现出导热性，故D错误； 故答案选C。 3．【根据金属的活泼性质考查应用】金属的使用是人类拓展自身能力的标志之一。人类利用几种常用金属的先后顺序依次为金、铜、铁、铝，之所以有先后，主要取决于 A．金属在地壳中的含量多少 B．金属的熔沸点高低 C．金属的活泼性强弱 D．金属的导电性强弱 【答案】C 【详解】根据金属活动性顺序表可知，金属活动性由强到弱的顺序为：铝＞铁＞铜＞金；金属利用的先后顺序既与金属冶炼的难易程度有关，又与金属活动性顺序有关，越不活泼的金属越早被利用。人类使用较早的金属，其活动性较弱；金属活动性越强，金属的冶炼难易程度越难，这也影响了人类对金属的使用，而与A、B、D选项中金属在地壳中的含量多少、熔沸点高低、导电性强弱无关。 故答案选C 考向02 合金的性质与用途 4．【考查合金的特性】（2025·内蒙古宁城高级中学·一模）2025年春晚吉祥物“巳升升”的五官设计取材于青铜器和玉器上的纹样，青铜是铜和铅的合金。关于青铜的说法正确的是 A．在潮湿空气中，青铜会生成铜绿 B．青铜的硬度比纯铜小 C．青铜是一种合金，属于纯净物 D．青铜的熔点比纯铜高 【答案】A 【解析】在潮湿空气中，铜和氧气、二氧化碳、水蒸气反应生成碱式碳酸铜，故A正确；     B． 合金的硬度比其组分都大，故青铜的硬度比纯铜大，故B错误；青铜是一种合金，是铜、铅的混合物，故C错误；合金的熔点比其组分都低，青铜的熔点比纯铜低，故D错误；故选A。 5．【钛合金性质及用途】（2026·北京海淀·模拟预测）发展改变生活。下列说法不正确的是 A．T-碳()是一种碳的三维结构晶体，其与互为同位素 B．“天问一号”中形状记忆合金的两种金属都属于过渡金属 C．“祝融号”火星探测器上使用的钛合金具有密度小、强度高、耐高温的特性 D．清华大学打造的世界首款异构融合类脑芯片——天机芯的主要材料是硅单质 【答案】A 【详解】A．T-碳与为同种元素组成的不同单质，所以两者互为同素异形体，A错误； B．Ti位于第四周期IVB族，Ni位于第四周期VIII族，两者均属于过渡金属元素，B正确； C．钛合金密度小、强度高、耐高温，C正确； D．硅单质是计算机芯片的主要成分，D正确； 答案选A。 6．【考查合金的特性及用途】合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列有关合金的性质与用途不具有对应关系的是(　　) A．生铁容易被腐蚀，可用于炼钢和制造各种铸件 B．钠钾合金常温下呈液态、导热性好，可用于快中子反应堆的热交换剂 C．镁锂合金密度小、硬度和强度大，可用于制造火箭、导弹、航天器等 D．镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件 【答案】A 【解析】A.生铁用于炼钢和制造各种铸件，是由于生铁具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，题中性质与用途不具有对应关系，A符合题意； B.钠钾合金用于快中子反应堆的热交换剂，是由于钠钾合金导热性好，B不符合题意； C.镁锂合金用于制造火箭、导弹、航天器等，是由于镁锂合金具有密度小、硬度和强度大的特点，C不符合题意； D.镍铬铝铜合金用于制备电路中的精密元件，是由于镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，D不符合题意。 考向03 金属的冶炼 7．【金属的冶炼方法】（2025高三上·全国·专题练习）下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是 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 用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 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 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．金的活泼性很弱，在自然界中以游离态存在，根据密度的不同，可以采用水洗法分离得到金单质， A正确； B．常温下，银易和其它物质反应生成化合物，所以在自然界中以化合态存在，银的金属性弱，可用加热Ag2O的方法冶炼，B正确； C．铁在自然界中以化合态存在，铝的金属性大于铁，铝和铁的氧化物能发生置换反应，所以可以铝热法炼铁，C正确； D．钠的性质很活泼，极易和氧气反应，所以在自然界中以化合态存在，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解熔融NaCl的方法冶炼，D错误； 故答案选D。 8．【金属的冶炼方法判断】（2025·湖南·一模）2009年10月1日晚,为庆祝新中国成立60周年全国各地燃放的焰火在寂静的夜空绽放出绚丽多姿的画面，这是利用了一些金属元素在燃烧时产生不同的颜色的原理，如含有钙、钾、铜元素的化合物能产生砖红色、紫色、绿色的火焰。结合我们学过的知识，下列关于钙、钾、铜的冶炼方法正确的是 A．电解法、热分解法、热还原法 B．电解法、电解法、热还原法 C．热还原法、热分解法、电解法 D．电解法、电解法、热分解法 【答案】B 【详解】金属钙是活泼金属，采用电解法来冶炼CaCl2Ca+Cl2↑，金属钾是活泼金属，采用电解法来冶炼2KCl2K+Cl2↑，铜处于金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来，如CO+CuOCu+CO2， 故答案为B。 9．【考查金属性质及金属冶炼】（2024·湖南长沙·调研）下列说法不正确的是 A．工业上利用铝热反应可以冶炼铁、钒、铬、锰等金属 B．镁燃烧会发出耀眼的白光，可用于制造信号弹和焰火 C．硫酸钡难溶于水和酸是可用作透视胃肠的内服药剂原因之一 D．工业上燃煤脱硫可采用将煤燃烧后的烟气通过氨水吸收后再排放的方法 【答案】A 【详解】A．工业上不是用铝冶炼铁，A错误； B．镁燃烧会发出耀眼的白光，可以照亮黑暗的夜空和地面，可用于制造信号弹和焰火　，B正确； C．硫酸钡难溶于水和酸，可用作透视胃肠的内服药剂，C正确； D．二氧化硫被氨水吸收后防止污染，D正确； 故选A。 考向04 金属及其化合物的综合应用 10．【考查金属的分离】（2026·内蒙古呼和浩特·二模）铁钴铜合金湿法分离流程如下，下列说法错误的是 已知：单质与单质化学性质相似 A. “酸浸”反应： B. “氧压水解”反应： C. “氧压水解”中可适当提高温度促进水解以提高铁回收率 D. 滤液结晶后母液可用于“酸浸”，实现循环利用 【答案】A 【解析】酸浸中铁钴铜合金加入稀H2SO4，Fe和Co溶解，Cu不溶形成铜渣，滤液1含Fe2+、Co2+。氧压水解中通入O2，Fe2+被氧化为Fe3+并水解生成Fe2O3沉淀，Co2+留在溶液中形成CoSO4滤液，CoSO4滤液结晶后母液可返回“酸浸”步骤，实现H2SO4循环利用。 A．已知Co与Fe化学性质相似，Co与稀H2SO4反应生成CoSO4和H2，化学方程式为：Co+H2SO4=CoSO4+H2，A错误； B．“氧压水解”中Fe2+被O2氧化为Fe2O3，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：4Fe2++O2+4H2O=2Fe2O3↓+8H+，B正确； C．Fe3+水解是吸热反应，升温促进水解，使Fe3+更完全沉淀为Fe2O3，提高铁回收率，同时升温加快O2氧化Fe2+速率，C正确； D．“氧压水解”产生H+，母液含H2SO4，可返回酸浸步骤，实现循环利用，D正确； 故答案选A。 11. 【废渣提取铜】一种利用废铜渣(主要成分为，及少量的等杂质)制备超细铜粉的流程如下： 下列说法正确的是 A．“酸浸”所得滤渣的主要成分为 B．向“沉铁”后的滤液中加入乙醇，析出的深蓝色晶体为 C．“沉铜”过程中发生了氧化还原反应，是还原剂 D．“转化”后的滤液中含有的阳离子为和 【答案】C 【分析】废铜渣(主要成分CuO，及少量、等杂质) “酸浸”时CuO、少量与H2SO4反应生成硫酸铜、硫酸铁，SiO2不溶于H2SO4，所以滤渣的成分是SiO2，滤液中加过量氨水沉铁除去Fe3+，铜离子转化为，所得滤液通二氧化硫沉铜，过滤出产生的CuNH4SO3沉淀，加稀硫酸转化，+1价铜发生歧化反应，得到铜离子、和Cu。 【解析】A． 据分析，“酸浸”所得滤渣的主要成分为SiO2，A错误； B． 若向“沉铁”后所得滤液中加入乙醇，析出的深蓝色晶体为，B错误； C． “沉铜”时含有和过量氨水的混合溶液中通入二氧化硫生成CuNH4SO3沉淀，铜元素化合价降低，则发生氧化还原反应，是还原剂，C正确； D．转化时，CuNH4SO3在稀硫酸中发生歧化反应，得到铜离子、和Cu，结合元素守恒可知， “转化”后所得滤液中含有的主要阳离子：、、，D错误； 故答案选C。 12. 【结合工艺流程考查物质的制备、分离提纯】（2026·辽宁朝阳·三模）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如图所示。下列说法错误的是 A．“沉铜”步骤用H2S，说明CuS的溶解度很小 B．“沉淀”步骤滤渣的成分为Fe(OH)3 C．“沉锰”步骤中，若生成1 mol MnO2，则产生2 mol H+ D．“沉钴”步骤中加入适量NaClO，离子方程式为 【答案】C 【解析】炼锌废渣含有锌、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质，加入稀硫酸，铜单质不反应变成浸渣，反应后溶液中含有、、、、，加入将转化为沉淀。再向溶液中加入将转化为固体，同时也被氧化为。再向溶液中加入调节pH，将转化为沉淀，即滤渣。溶液中继续加入将氧化为并转化为沉淀，最后的溶液经过系列操作可回收Zn。“沉铜”中通入可以使转化为沉淀，说明难溶于水，溶解度很小，A正确；根据分析可知滤渣的成分为，B正确；“沉锰”中被氧化为，还原产物为，配平反应的离子方程式： ，生成时，产生，C错误；“沉钴”中被氧化为沉淀，题给方程式的电子、电荷、原子均守恒，D正确；故选C。 重难·创新演练 1.【结合历史材料考查金属冶炼】（2025高三上·全国·专题练习）我国古代地理名著《水经注》中有如下记载：“屈茨二百里有山，夜则火光，昼则旦烟，人取此山石炭冶此山铁，恒充三十六国用”，下列有关理解正确的是 A．“石炭”是焦炭 B．“山铁”是单质铁 C．“石炭”能用于还原铁矿石 D．“石炭”夜晚燃烧时不冒烟 【答案】C 【解析】A．由题文的内容可知，石炭是直接取于山中的，没有经过化学加工，而焦炭是煤经过加工而成的，所以石炭不应该为焦炭，故A项错误; B．山铁应为炼铁的铁矿石，而不是单质铁，故B项错误; C．由原文可知，人们用石炭冶炼山铁，而山铁是铁矿石，所以石炭应有还原性，它可以还原铁矿石，故C项正确; D．由“夜则火光，昼则旦烟”可知，石炭燃烧时有烟生成，只是晚上不能看到烟而已，故D项错误。 故答案为C。 2. 【考查金属性质与生产生活】（2024·湖南怀化·三模）化学与生产、生活、科技等密切相关，下列说法正确的是 A．“真金不怕火炼”是指真金的熔点高 B．“华为麒麟980”手机中芯片的主要成分是二氧化硅 C．“釜底抽薪”是利用了除去氧化还原反应中还原剂的原理 D．“百炼成钢”的化学含义是使用氧化剂提高生铁中碳的含量 【答案】C 【详解】A．“真金不怕火炼”是指即使是高温条件下，金也不会和氧气反应，说明金的化学性质稳定，A错误； B．芯片的主要成分是单质硅，B错误； C．“釜底抽薪”是指抽取锅底下的柴火，清除了可燃物，在燃烧反应中，可燃物做还原剂，即“釜底抽薪”是利用了除去氧化还原反应中还原剂的原理，C正确； D．“百炼成钢”的化学含义是在高温下，使用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去，降低生铁中碳的含量，D错误； 故答案选C。 3．【从历史角度理解金属材料的性质】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。如图表示了3种金属被人类开发利用的大致年限。这3种金属的应用之所以有先后，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 【详解】在金属活动性顺序中，越靠后的金属出现的年代越早，越靠前的金属出现的越晚，说明金属越活泼，越难冶炼，故选D。 4．【考查金属存在形态与冶炼方法】（22-23高一上·辽宁沈阳·期末）经研究发现，含有95%铝和5%镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气，整个反应中只消耗铝，而反应生成的Al2O3可回收再利用，这样不仅降低了制氢气的成本，而且方便快捷，这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。下列有关说法不正确的是 A．此合金一定比纯铝柔软 B．铝作为还原剂，有资源丰富的优势 C．合金与水反应的总反应式为2Al＋3H2O=Al2O3＋3H2↑ D．合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应可能起催化作用 【答案】A 【详解】A．一般情况下，合金的硬度比其组成金属的组分的硬度都大，故A错误； B．在此反应中，铝发生氧化还原反应生成了氧化铝，化合价升高，做还原剂，故B正确； C．在此反应中，铝与水发生反应，生成氢气，方程式为：2Al+3H2O=Al2O3 +3H2↑，故C正确； D．常温下，铝与水的反应缓慢，而加入镓、铟及锡后，化学反应速率变快，且镓、铟及锡的含量及化学性质均不发生变化，故其可能是催化剂，故D正确； 故答案为A。 5.【考查合金的特性】（2026·黑龙江齐齐哈尔·二模）我国自主研发成功“太空级”3D打印机，核心技术之一“冷阴极电子枪”所用的阴极为高纯铝/原位氧化铝复合体系，不同于铅铁合金、碳纳米管、石墨烯等常见的冷阴极材料。下列说法正确的是 A．铅铁合金的熔点高于纯铁的熔点 B．碳纳米管是一种具有比表面积大、强度低、电学性能优良的材料 C．石墨烯是一种电阻率低、热导率高的有机高分子材料 D．“电子枪”阴极中的氧化铝轻微损耗后，阴极材料在氛围中可自主修复 【答案】D 【详解】A．合金的熔点一般低于其组分纯金属的熔点，因此铅铁合金的熔点低于纯铁的熔点，A错误； B．碳纳米管具有比表面积大、强度高、电学性能优良的特点，不是强度低，B错误； C．石墨烯是碳元素的单质，不属于有机高分子材料，C错误； D．阴极高纯铝被氧气氧化可形成氧化铝膜，可实现自主修复，D正确； 故答案选D。 6．【储氢合金相关计算题型】（2024·辽宁朝阳·三模）新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。两种常见储氢合金的晶胞结构如图所示。设阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是 A．图中涉及的四种元素均为d区元素 B．图b晶体的化学式为 C．图a晶体晶胞边长为dpm，该合金的密度为 D．图a晶体储氢时，储存的氢相当于分子在晶胞的体心和棱心位置，则含24g Mg的该储氢合金储存的在标准状况下的体积约为11.2L 【答案】D 【详解】A．Mg为s区元素、Fe、La、Ni为d区元素，A错误； B．根据均摊法，图b晶体中La个数为，Ni个数为，化学式为，B错误； C．Fe位于顶点和面心，其个数：；Mg位于晶胞内，个数为8；晶胞质量：，晶胞体积：，则晶胞密度：，C错误； D．若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则1个晶胞中含氢分子个数：，则晶胞化学式：，则含Mg 24g（1mol）的该储氢合金储存的在标准状况下的体积约为11.2L，D正确； 故答案选D。 7.【工业流程金属冶炼综合应用】（2026·湖南湘潭·二模）一种从湿法炼锌产生的废渣（主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物）中富集回收Co，得到含锰高钴成品的工艺流程如图。 下列说法错误的是 A．滤渣中的物质主要为 B．“氧化”时被氧化的离子为 C．试剂X可以是ZnO或 D．“氧化沉钴”时， 【答案】B 【解析】A.因为废渣含Pb的单质或氧化物，加入H2SO4后会生成难溶的PbSO4，滤渣中含有PbSO4，滤液中含有Co2+、Zn2+、Fe2+；MnO2在酸性条件下有氧化性，所以该氧化步骤中会将Fe2+氧化为Fe3+；接下来加入试剂X调pH=4使Fe3+沉淀；最后加入KMnO4氧化沉钴，得到MnO2和Co(OH)3。废渣中含Pb的单质/氧化物，酸浸加入硫酸，Pb与硫酸反应生成难溶于水的，因此酸浸滤渣主要为，A正确； B.酸浸后溶液中以形式存在，本步骤加的目的是将氧化为，方便后续调pH生成沉淀除杂；在本步骤未被氧化，氧化在氧化沉钴时进行，B错误； C.试剂X需要调节pH除去，且不能引入新杂质，、均可与反应升高pH，不会引入新杂质，C正确； D.氧化沉钴中，氧化剂中从价降为产物的价，氧化剂得电子；还原剂从价升为产物的价，还原剂失电子，根据电子守恒得，D正确； 故答案选B。 8. （2025·四川广安市·二模）二氯二氨合钯（）是一种重要的化工原料，广泛应用于催化剂、电子材料和精细化工产品中。工业上利用废钯催化剂（含Pd、Fe、Zn、Si和C等）制备的工艺流程如下： 焙烧时钯转化为氧化钯（PdO），下列说法错误的是 A. “焙烧”时，碳转化为 B. “还原”时，PdO被HCOOH还原为Pd C. “酸浸”所得的滤渣中含有 D. 配合物难溶于水 【答案】C 【解析】根据流程图可知，废钯催化剂中Pd、Fe、Zn、Si和C等，焙烧时钯转化为氧化钯(PdO)，则碳转化为CO2，加入足量甲酸，PdO被还原为Pd，加入足量王水，Pd与其他杂质Fe、Zn等在酸性条件下进行浸出，进入滤液；钯溶解在酸中，加入足量氨水，生成Pd(NH3)2Cl2，据此分析解答。 A．焙烧过程中，碳被氧化为二氧化碳，A正确； B．还原过程中，氧化钯被甲酸还原为金属钯，有利于钯的富集，B正确； C．因为王水具体强氧化性和酸性，滤渣中不可能含有氢氧化铁，C错误； D．根据题意，Pd2(NH3)2Cl2是一种重要的化工原料，广泛应用于催化剂、电子材料和精细化工产品中，应难溶于水，D正确； 故答案选C。 9. 【储氢合金综合考查】 (2026·江苏省南京市中华中学适应性考试)氢能是一种绿色能源。目前有NaBH4、MgH2等物质可以制氢并储氢。 （1）NaBH4水解制氢：常温下，NaBH4自水解过程缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。NaBH4在某催化剂表面制氢的微观过程如图1所示。 ①其他条件不变时，以D2O代替H2O参与催化释氢，其中过程②步骤用化学方程式表示为________。 ②在催化剂的作用下，NaBH4与水反应，释氢体积及温度随反应时间的变化如图2所示。0～20 min内，温度随时间变化快速升高的原因是________。 （2）用CoPc/石墨化氮复合催化剂做电极电解海水的装置如图3所示，CoPc/石墨化氮复合催化剂对海水中的钠离子具有较好的吸附能力，可以增强CO2以及反应中间体的吸附能力，能够实现一步直接产生CO和Cl2。 ①CoPc/石墨化氮复合催化剂能够抑制析氢反应，其原因是________。 ②阴极有另一种产物NaHCO3生成，则阴极的电极反应式为________。 （3）储氢材料MgH2能与水反应放氢，但与纯水反应产生H2很少。CuCl2、MgCl2等盐溶液能提升MgH2的放氢性能。1 mol·L-1的几种盐溶液与MgH2制备H2时，MgH2有效转化率如图4。 已知：i.氧化性：Mg2+<H+<Cu2+。 ii.MgH2在MCl2（M代表Cu、Mg）溶液中水解的示意图如图4。 ①40 min后，CuCl2溶液制备H2时，MgH2有效转化率小于MgCl2溶液，可能的原因是________。 ②MgH2受热分解也能放氢，采用与水反应放氢的优点是________。 【答案】（1）①. ②. NaBH4与水反应放热，随着时间推移，体系温度升高反应速率增大，温度升高催化剂的活性增强 （2）①. CoPc/石墨化氮复合催化剂较多地吸附Na+后，对H+有排斥作用 ②. （3）①. Cu2+氧化性强，与H+竞争得电子生成Cu，覆盖在MgH2表面，MgH2转化率减小 ②. 不需要加热，能耗低；相同量的MgH2水反应释放氢气更多 【解析】由图可知，第一步转化过程中BH转化为BH3和H原子，H原子可结合生成H2，第二步转化中BH3与D2O分别脱氢生成HD，同时得到BH2OD，最终一步转化中B(OH)3结合D2O中—OD，同时得电子形成B(OH)BH，D2O断键得到D原子，D原子结合生成D2；CoPc/石墨化氮复合催化剂对海水中的钠离子具有较好的吸附能力，Na+带有正电荷对H+有排斥作用；阴极上CO2得电子发生还原反应生成CO，同时生成OH-，OH-与阴极通入的过量CO2可以继续反应产生HCO。 （1）①由图可知，第一步转化过程中BH转化为BH3和H原子，H原子可结合生成H2，第二步转化中BH3与D2O分别脱氢生成HD，同时得到BH2OD，最终一步转化中B(OH)3结合D2O中—OD，同时得电子形成B(OH)BH，D2O断键得到D原子，D原子结合生成D2，故所得气体的分子式为H2、HD、D2； ②由上述分析可知，过程②步BH3与D2O分别脱氢生成HD，同时得到BH2OD，化学方程式为：；②NaBH4水解会放出热量，随着时间推移，体系温度升高反应速率增大，同时温度升高催化剂的活性增强，故0～20 min内，温度随时间快速升高； （2）CoPc/石墨化氮复合催化剂对海水中的钠离子具有较好的吸附能力，Na+带有正电荷对H+有排斥作用；阴极上CO2得电子发生还原反应生成CO，同时生成OH-，OH-与阴极通入的过量CO2可以继续反应产生HCO，所以阴极的电极反应式为； （3）①40 min后，氯化铜溶液制备氢气时MgH2转化率小于氯化镁溶液的原因是铜离子氧化性强于氢离子，与氢离子竞争得电子生成铜，覆盖在氢化镁表面，导致氢化镁转化率减小； ②与氢化镁受热分解生成氢气的方程式为，氢化镁与水反应生成氢气的方程式为，由方程式可知，氢化镁与水反应的优点是不需要加热，能耗低；相同量的氢化镁与水反应释放氢气更多。 10．【工业流程中综合考查金属及其化合物】（2026·辽宁抚顺·模拟预测）钒(V)被广泛应用于钢铁冶炼、合金制备、电池、药物制备等行业。工业上以含钒石煤为原料(主要含煤、，杂质有等)，采用硫酸化焙烧-水浸工艺制备和金属V的主要工艺流程如图所示。 已知：①部分金属离子完全沉淀的pH如表所示。 金属离子 pH 8.6 3.2 4.7 ②有机萃取剂HR对溶液中的离子萃取能力大小：。 回答下列问题： (1)“焙烧”时，转化为，该反应的化学方程式是___________；“焙烧”的目的一个是将金属元素转化为硫酸盐，另外一个是___________。 (2)“还原”反应是使水浸溶液中的较高价态物种转化为较低价态(如)，联系后续工艺操作解释其原因为___________。 (3)加入氨水调，则“滤渣b”的主要成分是___________(填化学式)。 (4)有机萃取剂HR的“萃取”过程表示为，则“反萃取剂X”的化学式是___________。 (5)“沉钒”时，温度对沉钒率的影响如表所示，由表格中数据可知：温度越高，沉钒率越小，出现这种现象的原因是___________。 沉钒温度/℃ 30 40 60 80 95 沉钒率/% 99.28 99.2 98.9 98.4 97.90 (6)“沉钒”前溶液中的含钒粒子为，则“沉钒”生成沉淀的离子方程式是___________。 (7)制备钒铝合金：将和Al粉混合均匀，置于真空坩埚反应炉中，采用电流引燃混合物，反应完成后，通入纯氩气冷却，最后分离杂质得钒铝合金。与该制备反应类似的反应是___________(填标号)；通入氩气的目的是___________。 a．加热条件下，木炭还原CuO b．催化剂和加热条件下，氧化生成 c．引燃条件下，Al还原 d．电解熔融制备Al 【答案】(1) 除去煤炭 (2)减少“调pH”时氨水的消耗，有效萃取 (3) (4) (5)铵盐受热分解生成逸出 (6) (7) c 作为保护气，防止冷却时V、Al被氧化 【分析】石煤在200℃条件下在空气和中硫酸化焙烧，煤转化为等气体，转化为和，、转化为相应的硫酸盐，不反应，烧渣经水浸、过滤后得到含有、以及、杂质的滤液，先加入铁粉、硫酸溶液进行还原预处理，将和还原为和，然后再用氨水混合并调节溶液pH=5，除去，过滤后加入有机试剂萃取，静置分液得到含有的有机层，加入H2SO4反萃取，得到含的溶液，再进一步将氧化为，加入沉钒得到多钒酸铵，煅烧得到，最后将还原得到V单质； 【详解】（1）“焙烧”时通入和，将氧化为，则该反应的化学方程式是；石煤的主要成分为煤炭，故“焙烧”的目的一个是将金属氧化物转化为硫酸盐，另外一个是通过焙烧除去煤炭； （2）“还原”反应是使水浸溶液中的较高价态物种转化为较低价态，如、、，联系后续加入氨水“调pH”可知，“还原”反应使，减少“调pH”环节对氨水的消耗；由已知信息②，有机萃取剂HR对溶液中的离子萃取能力大小：，故、的“还原”反应，能有效萃取； （3）因“还原”反应将转化为，故加入氨水调时，只析出，则“滤渣b”的主要成分是； （4）有机萃取剂HR的“萃取”过程表示为，该反应为可逆反应，增大时，平衡逆向移动，起到了“反萃取”作用，使释放出来，结合后续“沉钒”后滤液中含，则“反萃取剂X”为； （5）温度越高，沉钒率越小，出现这种现象的原因是温度越高，铵盐受热分解生成逸出； （6）“沉钒”时，加入与反应生成沉淀的离子方程式是； （7）用和Al粉制备钒铝合金的方程式为，该反应为铝热反应，属于置换反应，则： a．加热条件下，木炭还原CuO的反应为，是置换反应，但还原剂为碳，与铝热反应不同，a不符合题意； b．催化剂和加热条件下，氧化生成的反应为，是化合反应，不属于置换反应，b不符合题意； c．引燃条件下，Al还原的反应为，是铝热反应，属于置换反应，c符合题意； d．电解熔融制备Al的反应为，是分解反应，不属于置换反应，d不符合题意； 故选c； 通入氩气的目的是作为保护气，防止冷却时活泼性较高的V、Al被氧化； 真题·实战演练 1.(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 【答案】B 【解析】A项，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项，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项，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项，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．（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 【解析】A．纸的主要成分是纤维素(有机化合物)，不属于合金，A不符合题意； B．石印章的材料通常是天然矿物(如大理石、寿山石等)，主要成分为硅酸盐或碳酸盐，不属于合金，B不符合题意； C．木活字的材料是木材，主要成分为纤维素和木质素(有机化合物)，不属于合金，C不符合题意； D．不锈钢是铁(Fe)与铬(Cr)、镍(Ni)等金属形成的合金，D符合题意； 故答案选D。 3．（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 【答案】A 【解析】青铜为铜、锡、铅等的合金，通常合金的熔点小于成分金属，因此青铜比纯铜更便于制成形态各异的容器，故答案选A。 4.（2026·江西卷）我国科学家在硅衬底上成功合成材料，实现了黄光LED的重大突破，点亮了“中国之光”。已知Ga、In和Al同族，下列说法正确的是 A．Ga的价层电子排布是 B．中Ga与In化合价不同 C．单晶硅是半导体材料 D．是金属材料 【答案】C 【解析】A．Ga位于第四周期第ⅢA族，价层电子排布为，是Al的价层电子排布，A错误；B．在中N元素显-3价，Ga和In均为第ⅢA族元素，最高正价均为+3，，满足各元素的正负化合价代数和为0，则在中二者化合价均为+3价，化合价相同，B错误；C．单晶硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是常用的半导体材料，C正确；D．中含有非金属元素N，不属于金属材料，D错误；故选C。 5.【常见金属的冶炼】（2025·江苏·高考真题）大气中的氮是取之不尽的天然资源。下列工业生产中以氮气作反应物的是 A．工业合成氨 B．湿法炼铜 C．高炉炼铁 D．接触法制硫酸 【答案】A 【详解】A．工业合成氨的反应为N2 和H2 反应生成NH3，氮气是直接反应物，A正确； B．湿法炼铜通过Fe置换CuSO4中的Cu，反应不涉及氮气，B错误； C．高炉炼铁中氮气作为空气成分进入高炉，但未参与还原铁矿石的主要反应，C错误； D．接触法制硫酸涉及硫或硫化物的氧化，氮气未参与反应，D错误； 故选A。 6．（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。 【解析】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。 7．（2025·江苏·高考真题）室温下，有色金属冶炼废渣(含等的氧化物)用过量的较浓溶液酸浸后，提取铜和镍的过程如下所示。 已知：。下列说法正确的是 A．较浓溶液中： B．溶液中：的平衡常数 C．溶液中： D．“提铜”和“沉镍”后的两份滤液中： 【答案】B 【详解】A．若两步均完全电离，则溶液中存在电荷守恒：，但根据题给信息知，在较浓的溶液中仅第一步电离完全，电离出大量的会抑制第二步电离，第二步电离不完全，溶液中存在，因此电荷守恒应表示为，A错误； B．该反应的平衡常数，B正确； C．得到1个生成，得1个生成得2个生成，水电离出的与浓度相等，即，则溶液中存在质子守恒，C错误； D．根据题意只有提铜这一步加了钠盐，故加入的钠离子的物质的量不变，即，但是因为后续加了草酸铵溶液导致溶液体积增大，因此，D错误； 故答案故选B。 8．（2024·全国甲卷）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。 注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。 已知：①。 ②以氢氧化物形式沉淀时，和溶液的关系如图所示。 回答下列问题： （1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是 。 （2）“酸浸”步骤中，发生反应的化学方程式是 。 （3）假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中 ，据此判断能否实现和的完全分离 (填“能”或“不能”)。 （4）“沉锰”步骤中，生成，产生的物质的量为 。 （5）“沉淀”步骤中，用调，分离出的滤渣是 。 （6）“沉钴”步骤中，控制溶液，加入适量的氧化，其反应的离子方程式为 。 （7）根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是 。 【答案】（1）增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率 （2） CoO+H2SO4=CoSO4+H2O （3）1.6×10-4 不能 （4）4.0mol （5）Fe(OH)3 （6） （7）向滤液中滴加NaOH溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥 【解析】炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质，经稀硫酸酸浸时，铜不溶解，Zn及其他+2价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为相应的+2价阳离子进入溶液；然后通入硫化氢沉铜生成CuS沉淀；过滤后，滤液中加入Na2S2O8将锰离子氧化为二氧化锰除去，同时亚铁离子也被氧化为铁离子；再次过滤后，用氢氧化钠调节pH=4，铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀除去；第三次过滤后的滤液中加入次氯酸钠沉钴，得到Co(OH)3。 （1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率。 （2）“酸浸”步骤中，Cu不溶解，Zn单质及其他+2价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为相应的+2价阳离子进入溶液，即CoO为转化为CoSO4，反应的化学方程式为。（3）假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10mol/L，向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全，此时溶液中，则，c(Co2+)小于0.10mol/L，说明大部分Co2+也转化为硫化物沉淀，据此判断不能实现Zn2+和Co2+的完全分离。 （4）“沉锰”步骤中，Na2S2O8将Mn2+氧化为二氧化锰除去，发生的反应为，因此，生成1.0molMnO2，产生H+的物质的量为4.0mol。 （5）“沉锰”步骤中，同时将Fe2+氧化为Fe3+，“沉淀”步骤中用NaOH调pH=4，Fe3+可以完全沉淀为Fe(OH)3，因此，分离出的滤渣是Fe(OH)3。 （6）“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入适量的NaClO氧化Co2+，为了保证Co2+被完全氧化，NaClO要适当过量，其反应的离子方程式为。 （7）根据题中给出的信息，“沉钴”后的滤液的pH=5.0~5.5，溶液中有Zn元素以Zn2+形式存在，当pH＞12后氢氧化锌会溶解转化为[Zn(OH)4]2-，因此，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是：向滤液中滴加NaOH溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥。 9.（2024·山东·高考真题）以铅精矿(含，等)为主要原料提取金属和的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“热浸”时，难溶的和转化为和及单质硫。溶解等物质的量的和时，消耗物质的量之比为_______；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时挥发外，另一目的是防止产生_______(填化学式)。 (2)将“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属，“电解I”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为_______。 (3)“还原”中加入铅精矿的目的是_______。 (4)“置换”中可选用的试剂X为_______(填标号)。 A．         B．        C．        D． “置换”反应的离子方程式为_______。 (5)“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作_______(填“阴极”或“阳极”)。 【答案】(1)1:1 H2S (2)热浸 (3)将过量的Fe3+还原为Fe2+ (4)C (5)阳极 【详解】（1）“热浸”时，将和中-2价的硫氧化为单质硫，被还原为Fe2+，在这个过程中Pb和Ag的化合价保持不变，所以等物质的量的和时，S2-物质的量相等，所以消耗的物质的量相等，比值为1:1；溶液中盐酸浓度过大，这里主要考虑氢离子浓度会过大，会生成H2S 气体。 （2）“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，会溶解为，电解溶液制备金属，在阴极产生，阳极Cl-放电产生Cl2， 尾液成分为FeCl2，FeCl2吸收Cl2后转化为FeCl3，可以在热浸中循环使用。 （3）过滤Ⅱ所得的滤液中有过量的未反应的Fe3+，根据还原之后可以得到含硫滤渣，“还原”中加入铅精矿的目的是将过量的Fe3+还原为Fe2+。 （4）“置换”中加入试剂X可以可以得到富银铅泥，为了防止引入其他杂质，则试剂X应为Pb，发生的反应为：。 （5）“电解II”中将富银铅泥制成电极板，电解Ⅱ得到金属银和金属铅，将银和铅分离出来，所以不可能作为阴极，应作为阳极板，阳极放电时，银变成阳极泥而沉降下来，铅失电子为Pb2+，阴极得电子得到Pb，所以电极板应作阳极。 10.（2026·河北·高考真题）钒和铬是重要的战略金属。河钢集团与中科院合作研发了国际领先的亚熔盐法清洁生产工艺，实现在温和条件下钒和铬的高效提取。主要流程如下： 已知：钒渣主要含、、和少量CaO、 等。 回答下列问题： (1)V和Cr均位于元素周期表的_____区。 (2)氧化工序通常采用较大的流量，其目的是_______________________；配平化学方程式：________________________________。 _____ _____ _____ _____ _____ ______ (3)滤渣的主要成分有 、__________、__________(填化学式)。 (4)80℃和40℃时，和的溶解度随 质量分数变化如图所示。结合图像分析 质量分数为30%时，冷却结晶工序降温至40℃有利于实现钒和铬有效分离的原因：________________________________。 (5)母液返回_________工序。 (6)还原工序中，反应的离子方程式为___________________________________。 【答案】(1)d (2)提高氧气浓度，加快反应速率，使反应更充分（或提高钒、铬的浸出率等，合理即可） 4FeO·V2O3 + 24NaOH + 5O2 2Fe2O3+ 8Na3VO4+ 12H2O (3)Fe2O3 CaSiO3 (4)在NaOH质量分数为30%时，40℃下Na3VO4的溶解度远小于80℃，而Na2CrO4的溶解度变化不大。降温至40℃时，Na3VO4大量结晶析出，而Na2CrO4仍留在溶液中，从而实现钒和铬的分离 (5)氧化 (6)2 + 3 + 10H⁺ = 2Cr3+ + 3 + 5H2O 【解析】简要分析工艺流程：氧化：加入溶液，通入，140℃~180℃反应，铁的转化： 被氧化为 ，钒的转化：根据小问（2），碱性条件下被氧化为。铬的转化：被氧化为。硅的转化：直接与反应生成。沉淀：加入和，与水反应生成。与沉淀。同时，生成的氧化铁和不与碱反应的氧化镁也可能在此处作为滤渣除去。冷却结晶：降温至，利用不同物质溶解度随温度变化的差异进行分离。的溶解度受温度影响较大，且在高浓度碱性溶液中，降温容易析出；的溶解度通常较大，且受温度影响相对较小，在该条件下仍保持溶解状态。 析出的固体主要为钒的化合物（后续处理可得 ），而铬保留在母液中。这一步实现了钒铬分离。蒸发结晶：对分离出钒后的母液进行蒸发浓缩。让从母液中析出，母液中亦含有少量，还原：利用稀 、 。 将溶液中的 还原为。水解沉淀：调节溶液的 pH 值，使 发生水解反应，生成沉淀。后续过滤得到的 沉淀经过煅烧分解，即可得到最终产品 。 （1）根据元素周期表分区规则，V（23号）属于第ⅤB族，Cr（24号）属于第ⅥB族，它们的价电子排布分别为3d34s2和3d54s1，均位于d区。 （2）首先，氧化工序的目的是将FeO·V2O3和FeO·Cr2O3中的Fe(Ⅱ)、V(Ⅲ)、氧化为Fe(Ⅲ)、V(Ⅴ)，同时需要保证反应物充分接触，提高反应速率和转化率。采用较大O2流量可以提高氧气浓度，加快反应速率，使反应更充分（或提高钒、铬的浸出率等，合理即可）。配平化学方程式：FeO·V2O3中Fe为+2价，V为+3价；Fe2O3中Fe为+3价，Na3VO4中V为+5价。每1 mol FeO·V2O3中，Fe失去1 mol e⁻，2 mol V共失去4 mol e⁻，总计失去5 mol e⁻。O2每1 mol得4 mol e⁻，因此FeO·V2O3与O2的系数比为4:5。最终方程式为：4FeO·V2O3 + 24NaOH + 5O2 2Fe2O3+ 8Na3VO4+ 12H2O。 （3）在氧化步骤中，FeO·V2O3和FeO·Cr2O3被氧化为Fe2O3、Na3VO4、Na2CrO4，SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3。进入沉淀步骤后，加入和，与水反应生成。与沉淀，MgO与Fe2O3不与碱反应，综上，滤渣主要成分为MgO、Fe2O3、CaSiO3。 （4）观察图像：在80℃时，Na2CrO4的溶解度较高，且随NaOH浓度增加而降低。Na3VO4的溶解度较低，在40℃时，Na3VO4溶解度显著降低，而Na2CrO4溶解度仍较高。当NaOH质量分数为30%时，40℃下Na3VO4溶解度远小于80℃，而Na2CrO4溶解度变化不大。因此，降温至40℃时，Na3VO4大量结晶析出，而Na2CrO4仍留在溶液中，可实现钒和铬的分离。 （5）母液主要含NaOH，以及未结晶析出的Na3VO4、Na2CrO4等，根据流程，母液应返回“氧化”工序，继续参与反应，提高原料利用率。 （6）还原工序中，Na2CrO4被Na2SO3还原为Cr3+，被氧化为。根据氧化还原反应配平，离子方程式为2 + 3 + 10H⁺ = 2Cr3+ + 3 + 5H2O。 1 / 19 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（专项训练） 目 录 模拟·基础演练 考向01 金属材料性质及应用 考向02 合金的性质与用途 考向03 金属的冶炼 考向04 金属及其化合物的综合应用 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 金属材料性质及应用 1. 【结合中华传统文化考查金属的性质及用途】中国传统文化对人类文明贡献巨大。下列古代文献涉及的化学研究成果，对其说明不合理的是 A．《天工开物·五金》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”炒铁是为了降低铁水中的碳含量，且熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差 B．《抱朴子·黄白》中“曾青涂铁，铁赤色如铜”主要发生了置换反应 C．《本草纲目》中“用浓酒和糟入甑，蒸令气上，用器承滴露”，利用到蒸馏 D．《梦溪笔谈》中“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”中的剂钢是指铁的合金 2．【考查金属的通性及其原因】下列关于金属的性质描述及原理解释正确的是 A．焰色反应只是金属单质以及合金特有的性质 B．能看见漂亮的焰火是因为电子吸收能量跃迁到能量较高的能级而发出的光 C．金属具有金属光泽是因为金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光大部分反射出来 D．金属具有导热性，是通过金属阳离子之间的碰撞来传导热量 3．【根据金属的活泼性质考查应用】金属的使用是人类拓展自身能力的标志之一。人类利用几种常用金属的先后顺序依次为金、铜、铁、铝，之所以有先后，主要取决于 A．金属在地壳中的含量多少 B．金属的熔沸点高低 C．金属的活泼性强弱 D．金属的导电性强弱 考向02 合金的性质与用途 4．【考查合金的特性】（2025·内蒙古宁城高级中学·一模）2025年春晚吉祥物“巳升升”的五官设计取材于青铜器和玉器上的纹样，青铜是铜和铅的合金。关于青铜的说法正确的是 A．在潮湿空气中，青铜会生成铜绿 B．青铜的硬度比纯铜小 C．青铜是一种合金，属于纯净物 D．青铜的熔点比纯铜高 5．【钛合金性质及用途】（2026·北京海淀·模拟预测）发展改变生活。下列说法不正确的是 A．T-碳()是一种碳的三维结构晶体，其与互为同位素 B．“天问一号”中形状记忆合金的两种金属都属于过渡金属 C．“祝融号”火星探测器上使用的钛合金具有密度小、强度高、耐高温的特性 D．清华大学打造的世界首款异构融合类脑芯片——天机芯的主要材料是硅单质 6．【考查合金的特性及用途】合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列有关合金的性质与用途不具有对应关系的是(　　) A．生铁容易被腐蚀，可用于炼钢和制造各种铸件 B．钠钾合金常温下呈液态、导热性好，可用于快中子反应堆的热交换剂 C．镁锂合金密度小、硬度和强度大，可用于制造火箭、导弹、航天器等 D．镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件 考向03 金属的冶炼 7．【金属的冶炼方法】（2025高三上·全国·专题练习）下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是 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 用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 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 A．A B．B C．C D．D 8．【金属的冶炼方法判断】（2025·湖南·一模）2009年10月1日晚,为庆祝新中国成立60周年全国各地燃放的焰火在寂静的夜空绽放出绚丽多姿的画面，这是利用了一些金属元素在燃烧时产生不同的颜色的原理，如含有钙、钾、铜元素的化合物能产生砖红色、紫色、绿色的火焰。结合我们学过的知识，下列关于钙、钾、铜的冶炼方法正确的是 A．电解法、热分解法、热还原法 B．电解法、电解法、热还原法 C．热还原法、热分解法、电解法 D．电解法、电解法、热分解法 9．【考查金属性质及金属冶炼】（2024·湖南长沙·调研）下列说法不正确的是 A．工业上利用铝热反应可以冶炼铁、钒、铬、锰等金属 B．镁燃烧会发出耀眼的白光，可用于制造信号弹和焰火 C．硫酸钡难溶于水和酸是可用作透视胃肠的内服药剂原因之一 D．工业上燃煤脱硫可采用将煤燃烧后的烟气通过氨水吸收后再排放的方法 考向04 金属及其化合物的综合应用 10．【考查金属的分离】（2026·内蒙古呼和浩特·二模）铁钴铜合金湿法分离流程如下，下列说法错误的是 已知：单质与单质化学性质相似 A. “酸浸”反应： B. “氧压水解”反应： C. “氧压水解”中可适当提高温度促进水解以提高铁回收率 D. 滤液结晶后母液可用于“酸浸”，实现循环利用 11. 【废渣提取铜】一种利用废铜渣(主要成分为，及少量的等杂质)制备超细铜粉的流程如下： 下列说法正确的是 A．“酸浸”所得滤渣的主要成分为 B．向“沉铁”后的滤液中加入乙醇，析出的深蓝色晶体为 C．“沉铜”过程中发生了氧化还原反应，是还原剂 D．“转化”后的滤液中含有的阳离子为和 12. 【结合工艺流程考查物质的制备、分离提纯】（2026·辽宁朝阳·三模）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如图所示。下列说法错误的是 A．“沉铜”步骤用H2S，说明CuS的溶解度很小 B．“沉淀”步骤滤渣的成分为Fe(OH)3 C．“沉锰”步骤中，若生成1 mol MnO2，则产生2 mol H+ D．“沉钴”步骤中加入适量NaClO，离子方程式为 重难·创新演练 1.【结合历史材料考查金属冶炼】（2025高三上·全国·专题练习）我国古代地理名著《水经注》中有如下记载：“屈茨二百里有山，夜则火光，昼则旦烟，人取此山石炭冶此山铁，恒充三十六国用”，下列有关理解正确的是 A．“石炭”是焦炭 B．“山铁”是单质铁 C．“石炭”能用于还原铁矿石 D．“石炭”夜晚燃烧时不冒烟 2. 【考查金属性质与生产生活】（2024·湖南怀化·三模）化学与生产、生活、科技等密切相关，下列说法正确的是 A．“真金不怕火炼”是指真金的熔点高 B．“华为麒麟980”手机中芯片的主要成分是二氧化硅 C．“釜底抽薪”是利用了除去氧化还原反应中还原剂的原理 D．“百炼成钢”的化学含义是使用氧化剂提高生铁中碳的含量 3．【从历史角度理解金属材料的性质】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。如图表示了3种金属被人类开发利用的大致年限。这3种金属的应用之所以有先后，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 4．【考查金属存在形态与冶炼方法】（22-23高一上·辽宁沈阳·期末）经研究发现，含有95%铝和5%镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气，整个反应中只消耗铝，而反应生成的Al2O3可回收再利用，这样不仅降低了制氢气的成本，而且方便快捷，这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。下列有关说法不正确的是 A．此合金一定比纯铝柔软 B．铝作为还原剂，有资源丰富的优势 C．合金与水反应的总反应式为2Al＋3H2O=Al2O3＋3H2↑ D．合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应可能起催化作用 5.【考查合金的特性】（2026·黑龙江齐齐哈尔·二模）我国自主研发成功“太空级”3D打印机，核心技术之一“冷阴极电子枪”所用的阴极为高纯铝/原位氧化铝复合体系，不同于铅铁合金、碳纳米管、石墨烯等常见的冷阴极材料。下列说法正确的是 A．铅铁合金的熔点高于纯铁的熔点 B．碳纳米管是一种具有比表面积大、强度低、电学性能优良的材料 C．石墨烯是一种电阻率低、热导率高的有机高分子材料 D．“电子枪”阴极中的氧化铝轻微损耗后，阴极材料在氛围中可自主修复 6．【储氢合金相关计算题型】（2024·辽宁朝阳·三模）新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。两种常见储氢合金的晶胞结构如图所示。设阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是 A．图中涉及的四种元素均为d区元素 B．图b晶体的化学式为 C．图a晶体晶胞边长为dpm，该合金的密度为 D．图a晶体储氢时，储存的氢相当于分子在晶胞的体心和棱心位置，则含24g Mg的该储氢合金储存的在标准状况下的体积约为11.2L 7.【工业流程金属冶炼综合应用】（2026·湖南湘潭·二模）一种从湿法炼锌产生的废渣（主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物）中富集回收Co，得到含锰高钴成品的工艺流程如图。 下列说法错误的是 A．滤渣中的物质主要为 B．“氧化”时被氧化的离子为 C．试剂X可以是ZnO或 D．“氧化沉钴”时， 8. （2025·四川广安市·二模）二氯二氨合钯（）是一种重要的化工原料，广泛应用于催化剂、电子材料和精细化工产品中。工业上利用废钯催化剂（含Pd、Fe、Zn、Si和C等）制备的工艺流程如下： 焙烧时钯转化为氧化钯（PdO），下列说法错误的是 A. “焙烧”时，碳转化为 B. “还原”时，PdO被HCOOH还原为Pd C. “酸浸”所得的滤渣中含有 D. 配合物难溶于水 9. 【储氢合金综合考查】 (2026·江苏省南京市中华中学适应性考试)氢能是一种绿色能源。目前有NaBH4、MgH2等物质可以制氢并储氢。 （1）NaBH4水解制氢：常温下，NaBH4自水解过程缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。NaBH4在某催化剂表面制氢的微观过程如图1所示。 ①其他条件不变时，以D2O代替H2O参与催化释氢，其中过程②步骤用化学方程式表示为________。 ②在催化剂的作用下，NaBH4与水反应，释氢体积及温度随反应时间的变化如图2所示。0～20 min内，温度随时间变化快速升高的原因是________。 （2）用CoPc/石墨化氮复合催化剂做电极电解海水的装置如图3所示，CoPc/石墨化氮复合催化剂对海水中的钠离子具有较好的吸附能力，可以增强CO2以及反应中间体的吸附能力，能够实现一步直接产生CO和Cl2。 ①CoPc/石墨化氮复合催化剂能够抑制析氢反应，其原因是________。 ②阴极有另一种产物NaHCO3生成，则阴极的电极反应式为________。 （3）储氢材料MgH2能与水反应放氢，但与纯水反应产生H2很少。CuCl2、MgCl2等盐溶液能提升MgH2的放氢性能。1 mol·L-1的几种盐溶液与MgH2制备H2时，MgH2有效转化率如图4。 已知：i.氧化性：Mg2+<H+<Cu2+。 ii.MgH2在MCl2（M代表Cu、Mg）溶液中水解的示意图如图4。 ①40 min后，CuCl2溶液制备H2时，MgH2有效转化率小于MgCl2溶液，可能的原因是________。 ②MgH2受热分解也能放氢，采用与水反应放氢的优点是________。 10．【工业流程中综合考查金属及其化合物】（2026·辽宁抚顺·模拟预测）钒(V)被广泛应用于钢铁冶炼、合金制备、电池、药物制备等行业。工业上以含钒石煤为原料(主要含煤、，杂质有等)，采用硫酸化焙烧-水浸工艺制备和金属V的主要工艺流程如图所示。 已知：①部分金属离子完全沉淀的pH如表所示。 金属离子 pH 8.6 3.2 4.7 ②有机萃取剂HR对溶液中的离子萃取能力大小：。 回答下列问题： (1)“焙烧”时，转化为，该反应的化学方程式是___________；“焙烧”的目的一个是将金属元素转化为硫酸盐，另外一个是___________。 (2)“还原”反应是使水浸溶液中的较高价态物种转化为较低价态(如)，联系后续工艺操作解释其原因为___________。 (3)加入氨水调，则“滤渣b”的主要成分是___________(填化学式)。 (4)有机萃取剂HR的“萃取”过程表示为，则“反萃取剂X”的化学式是___________。 (5)“沉钒”时，温度对沉钒率的影响如表所示，由表格中数据可知：温度越高，沉钒率越小，出现这种现象的原因是___________。 沉钒温度/℃ 30 40 60 80 95 沉钒率/% 99.28 99.2 98.9 98.4 97.90 (6)“沉钒”前溶液中的含钒粒子为，则“沉钒”生成沉淀的离子方程式是___________。 (7)制备钒铝合金：将和Al粉混合均匀，置于真空坩埚反应炉中，采用电流引燃混合物，反应完成后，通入纯氩气冷却，最后分离杂质得钒铝合金。与该制备反应类似的反应是___________(填标号)；通入氩气的目的是___________。 a．加热条件下，木炭还原CuO b．催化剂和加热条件下，氧化生成 c．引燃条件下，Al还原 d．电解熔融制备Al 真题·实战演练 1.(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 2．（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 3．（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 4.（2026·江西卷）我国科学家在硅衬底上成功合成材料，实现了黄光LED的重大突破，点亮了“中国之光”。已知Ga、In和Al同族，下列说法正确的是 A．Ga的价层电子排布是 B．中Ga与In化合价不同 C．单晶硅是半导体材料 D．是金属材料 5.【常见金属的冶炼】（2025·江苏·高考真题）大气中的氮是取之不尽的天然资源。下列工业生产中以氮气作反应物的是 A．工业合成氨 B．湿法炼铜 C．高炉炼铁 D．接触法制硫酸 6．（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 7．（2025·江苏·高考真题）室温下，有色金属冶炼废渣(含等的氧化物)用过量的较浓溶液酸浸后，提取铜和镍的过程如下所示。 已知：。下列说法正确的是 A．较浓溶液中： B．溶液中：的平衡常数 C．溶液中： D．“提铜”和“沉镍”后的两份滤液中： 8．（2024·全国甲卷）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。 注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。 已知：①。 ②以氢氧化物形式沉淀时，和溶液的关系如图所示。 回答下列问题： （1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是 。 （2）“酸浸”步骤中，发生反应的化学方程式是 。 （3）假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中 ，据此判断能否实现和的完全分离 (填“能”或“不能”)。 （4）“沉锰”步骤中，生成，产生的物质的量为 。 （5）“沉淀”步骤中，用调，分离出的滤渣是 。 （6）“沉钴”步骤中，控制溶液，加入适量的氧化，其反应的离子方程式为 。 （7）根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是 。 9.（2024·山东·高考真题）以铅精矿(含，等)为主要原料提取金属和的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“热浸”时，难溶的和转化为和及单质硫。溶解等物质的量的和时，消耗物质的量之比为_______；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时挥发外，另一目的是防止产生_______(填化学式)。 (2)将“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属，“电解I”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为_______。 (3)“还原”中加入铅精矿的目的是_______。 (4)“置换”中可选用的试剂X为_______(填标号)。 A．         B．        C．        D． “置换”反应的离子方程式为_______。 (5)“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作_______(填“阴极”或“阳极”)。 10.（2026·河北·高考真题）钒和铬是重要的战略金属。河钢集团与中科院合作研发了国际领先的亚熔盐法清洁生产工艺，实现在温和条件下钒和铬的高效提取。主要流程如下： 已知：钒渣主要含、、和少量CaO、 等。 回答下列问题： (1)V和Cr均位于元素周期表的_____区。 (2)氧化工序通常采用较大的流量，其目的是_______________________；配平化学方程式：________________________________。 _____ _____ _____ _____ _____ ______ (3)滤渣的主要成分有 、__________、__________(填化学式)。 (4)80℃和40℃时，和的溶解度随 质量分数变化如图所示。结合图像分析 质量分数为30%时，冷却结晶工序降温至40℃有利于实现钒和铬有效分离的原因：________________________________。 (5)母液返回_________工序。 (6)还原工序中，反应的离子方程式为___________________________________。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $